CN110791423A - 核酸检测装置、方法及系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种核酸检测装置、方法及系统。所述装置包括：微流控模块，包括微流控芯片；温控区，设置于所述微流控芯片下方，包括第一温度区域、第二温度区域、隔温区域及检测孔；转动模块，连接于所述微流控芯片；温控模块，连接于所述温控区；检测模块，用于通过所述检测孔对所述反应孔中所述样本产生的荧光信号进行检测，并输出检测结果。通过核酸检测装置各个模块的配合，根据本公开实施例的核酸检测装置可以实现核酸提纯、核酸检测的一体化，减少操作流程，从而提高工作效率。

Description

核酸检测装置、方法及系统

技术领域

本公开涉及检测技术领域，尤其涉及一种核酸检测装置、方法及系统。

背景技术

微流控芯片技术(Microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。微流控芯片(Microfluidic Chip)是当前微全分析系统(Miniaturized Total AnalysisSystems)发展的热点领域。

传统的核酸检测技术当前以PCR(英文：Polymerase Chain Reaction中文：聚合酶链式反应)为基础，需要在不同的温度间进行快速切换以实现变性、退火、延伸功能的循环。温度间的切换，对设备要求较高，耗时较长导致整个检测时间很长，一个试验往往需要一两个小时。近十来年兴起的恒温扩增技术只需在一个固定的温度下进行扩增反应，大大提高了扩增效率，缩短测试时间。

然而，现有技术中并没有提到核酸提取、恒温扩增反应、熔解试验的一体化方案。

因此，实现核酸提取、恒温扩增反应、熔解试验的一体化对减少操作流程、提高工作效率具有重大意义。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种核酸检测装置，所述装置包括：微流控模块，包括微流控芯片，所述微流控芯片包括多个加样孔、多个分液区和多个反应孔，所述加样孔用于加入样本，所述反应孔用于对所述样本进行扩增反应、熔解反应，所述分液区通过微通道及微阀与多个反应孔连接；

温控区，设置于所述微流控芯片下方，包括第一温度区域、第二温度区域、隔温区域及检测孔；

转动模块，连接于所述微流控芯片，用于带动所述微流控芯片以第一转速转动第一时间、以第二转速转动第二时间，使所述加样孔中的样本在离心力的作用下通过所述分液区、所述微通道、所述微阀进入所述反应孔；

温控模块，连接于所述温控区，所述温控模块用于：

当所述样本位于所述加样孔时，控制所述第一温度区域的温度稳定在第一温度，使得所述样本释放核酸；

当所述样本位于所述反应孔时，控制所述第二温度区域的温度稳定在第二温度，使得所述样本进行扩增反应；

当扩增反应结束时，控制所述第二温度区域的温度从所述第二温度匀速上升至第三温度，使得所述样本进行熔解反应；

检测模块，用于通过所述检测孔对所述反应孔中所述样本产生的荧光信号进行检测，并输出检测结果。

在一种可能的实施方式中，所述第一温度区域、所述第二温度区域、隔温区域为环形，所述隔温区域设置于所述第一温度区域、所述第二温度区域之间以隔离所述第一温度区域和所述第二温度区域，

其中，所述加样孔被所述第一温度区域覆盖，所述反应孔被所述第二温度区域覆盖。

在一种可能的实施方式中，所述带动所述微流控芯片以第一转速转动第一时间、以第二转速转动第二时间，包括：

带动所述微流控芯片以第一转速转动第一时间，并重复第一次数，每次转动间隔第一预设时间，使得所述样本从加样孔进入所述分液区；

当所述样本进入所述分液区后，带动所述微流控芯片以第二转速转动第二时间，并重复第二次数，每次转动间隔第二预设时间，使得所述样本从所述分液区通过所述微通道、所述微阀进入所述反应孔。

在一种可能的实施方式中，所述第一转速为1400rpm～1800rpm，所述第一时间为7s～14s，所述第一次数为2次～5次，所述第二转速为4200rpm～4600rpm，所述第二时间为7s～14s，所述第二次数为2次～5次。

在一种可能的实施方式中，所述通过所述检测孔对所述反应孔中所述样本产生的荧光信号进行检测，包括：

在所述扩增反应和所述熔解反应中，对所述微流控芯片上每个反应孔中的荧光信号进行实时检测。

在一种可能的实施方式中，所述检测孔的直径为3.5mm～5.5mm，所述第一温度为90～100℃，所述第二温度为60～65℃，所述第三温度为90℃～110℃，其中，在所述检测模块中还设置有长度为4～15mm的导光管。

在一种可能的实施方式中，所述检测模块包括：

发光单元，所述发光单元用于发出第一光线；

光传播单元，所述光传播单元用于将所述第一光线传播到所述检测孔；当所述转动模块带动所述微流控芯片的反应孔转动到所述检测孔上方，所述第一光线通过所述检测孔照射所述反应孔的样本时，所述光传播单元传播所述样本受所述第一光线激发而发出的第二光线；及

检测单元，所述检测单元用于检测所述第二光线，并根据所述第二光线生成第一信号，所述第一信号为电信号，所述检测单元还用于对所述第一信号进行放大、滤波及模数转换处理，得到数字信号作为所述检测结果，所述检测结果用于分析所述样本。

根据本公开的另一方面，提出了一种核酸检测方法，所述方法包括：

当所述样本位于所述加样孔时，控制第一温度区域的温度稳定在第一温度，使得所述样本释放核酸；

控制微流控芯片以第一转速转动第一时间，使所述微流控芯片以第一转速转动第一时间、以第二转速转动第二时间，使加样孔中的样本在离心力的作用下通过分液区、微通道、微阀进入反应孔；

当所述样本位于反应孔时，控制第二温度区域的温度稳定在第二温度，使得所述样本进行扩增反应；当扩增反应结束时，控制所述第二温度区域的温度从所述第二温度匀速上升至第三温度，使得所述样本进行熔解反应；及

通过设置于温控区的检测孔检测所述反应孔中所述样本产生的荧光信号，并输出检测结果。

根据本公开的另一方面，提出了一种核酸检测系统，包括：

一个或者多个所述的核酸检测装置；

控制装置，电连接于所述一个或者多个核酸检测装置，用于对所述一个或者多个核酸检测装置进行控制。

通过以上装置，本公开实施例可以实现核酸提取、扩增反应、熔解反应一体化，在一个装置中即可完成对核酸的完整检测，可以减少操作流程、提高检测效率，由于采用一体化设计，本公开实施例提出的核酸检测装置得到的检测结果具有较高的准确性。并且，本公开实施例中的转动模块带动所述微流控芯片以第一转速转动第一时间、以第二转速转动第二时间，使所述加样孔中的样本在离心力的作用下通过所述分液区、所述微通道、所述微阀进入所述反应孔，可以精密分布控制微流控芯片中样本的流向和位置，实现均匀分液、破阀流动，以实现核酸检测装置的稳定检测。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置的框图。

图2示出了根据本公开一实施方式的微流控芯片的示意图。

图3示出了根据本公开一实施方式的核酸检测装置的示意图。

图4示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置的框图。

图5为本公开一实施例的光传播单元的结构示意图。

图6示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置的结构示意图。

图7示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置的结构示意图。

图8a示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置的立体图，图8b示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置的正视图。

图9示出了根据本公开一实施例的核酸检测方法的流程图。

图10示出了根据本公开一实施例的核酸检测系统的框图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

请参阅图1，图1示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置10的框图。

请参阅图2，图2示出了根据本公开一实施方式的微流控芯片的示意图。

请参阅图3，图3示出了根据本公开一实施方式的核酸检测装置10的示意图。

如图1、图2、图3所示，微流控模块100，包括微流控芯片，所述微流控芯片包括多个加样孔101、多个分液区102和多个反应孔104，所述加样孔101用于加入样本，所述反应孔104用于对所述样本进行扩增反应、熔解反应，所述分液区102通过微通道及微阀103与多个反应孔104连接；

温控区130，设置于所述微流控芯片下方，包括第一温度区域131、第二温度区域132、隔温区域134及检测孔133；

转动模块110，连接于所述微流控芯片，用于带动所述微流控芯片以第一转速转动第一时间、以第二转速转动第二时间，使所述加样孔101中的样本在离心力的作用下通过所述分液区102、所述微通道、所述微阀进入所述反应孔104；

温控模块140，连接于所述温控区130，所述温控模块140用于：

当所述样本位于所述加样孔101时，控制所述第一温度区域131的温度稳定在第一温度，使得所述样本释放核酸；

当所述样本位于所述反应孔104时，控制所述第二温度区域132的温度稳定在第二温度，使得所述样本进行扩增反应；

当扩增反应结束后，控制所述第二温度区域132的温度从所述第二温度匀速上升至第三温度，使得所述样本进行熔解反应，及

检测模块120，用于通过所述检测孔133对所述反应孔104中所述样本产生的荧光信号进行检测，并输出检测结果。

通过以上装置，本公开实施例可以实现核酸提取、扩增反应、熔解反应一体化，在一个装置中即可完成对核酸的完整检测，可以减少操作流程、提高检测效率，由于采用一体化设计，本公开实施例提出的核酸检测装置得到的检测结果具有较高的准确性。并且，本公开实施例中的转动模块110带动所述微流控芯片以第一转速转动第一时间、以第二转速转动第二时间，使所述加样孔101中的样本在离心力的作用下通过所述分液区102、所述微通道、所述微阀进入所述反应孔104，可以精密分布控制微流控芯片中样本的流向和位置，实现均匀分液、破阀流动，以实现核酸检测装置的稳定检测。

在一种可能的实施方式中，如图2所示，微流控芯片可以划分为4个相同的区域(A、B、C、D)，每个区域包括至少一个加样孔101、多个反应孔104及之间的分液区102、微通道及微阀。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，所述第一温度区域131、所述第二温度区域132、隔温区域都可以为环形，所述隔温区域设置于所述第一温度区域131、所述第二温度区域132之间以隔离所述第一温度区域131和所述第二温度区域132。

在一种可能的实施方式中，所述加样孔101被所述第一温度区域131覆盖，所述反应孔104被所述第二温度区域132覆盖。

在一个示例中，可以将样本(例如待测液体样本)加入到加样孔101并封闭加样孔101，当样本在加样孔101中，本公开实施例的温控模块140可以控制第一温度区域131的温度，使得样本裂解以达到核酸提取的目的。当核酸提取完成后，本公开实施例的转动模块110可以控制微流控模块100转动，使得样本在离心力的作用下通过分液区102、微通道及微阀进入反应孔104中。当样本进入反应孔104中，本公开实施例的温控模块140可以控制第二温度区域132达到扩增反应需要的温度，由于反应孔104被第二温度区域132覆盖，样本在反应孔104中可以进行扩增反应，当样本进行扩增反应时，本公开实施例的检测模块120可以通过检测孔133监测扩增反应；在扩增反应完成后，本公开实施例的温控模块140可以控制第二温度区域132的温度达到熔解反应所需的温度，样本在反应孔104中进行熔解反应，检测模块120通过检测孔133可以实时检测熔解过程的信号，并经过分析处理得到熔解曲线，获得扩增产物的熔解温度。

上面对利用本公开实施例提出的核酸检测装置进行核酸检测的过程进行了示例性描述，下面将对具体参数进行示例性介绍。

在一种可能的实施方式中，所述带动所述微流控芯片以第一转速转动第一时间、以第二转速转动第二时间，可以包括：

带动所述微流控芯片以第一转速转动第一时间，并重复第一次数，每次转动间隔第一预设时间，使得所述样本从加样孔101进入所述分液区102；

当所述样本进入所述分液区102时，带动所述微流控芯片以第二转速转动第二时间，并重复第二次数，每次转动间隔第二预设时间，使得所述样本从所述分液区102通过所述微通道、所述微阀进入所述反应孔104。

通过以上方式，本公开转动模块110可以实现转速的分级控制，转动模块110以第一转速控制微流控模块100转动，可以实现样本均匀分配到分液区102(微流控入口)，以第二转速控制微流控模块100转动，可以实现样本快速、均匀进入反应孔104，以便实现核酸稳定检测。

在一种可能的实施方式中，所述第一转速可以为1400rpm～1800rpm，所述第一时间可以为7s～14s，所述第一次数可以为2次～5次，所述第二转速可以为4200rpm～4600rpm，所述第二时间可以为7s～14s，所述第二次数可以为2次～5次。

在一个示例中，第一时间、第二时间可以相等，例如都可以为10s，第一次数、第二次数也可以相等，例如都可以为3次。

应该明白的是，以上所述第一转速、第二转速、第一时间、第二时间、第一次数、第二次数为示例性的说明，本公开并不限定转动模块110的转动速度、转动次数和转动时间，转动模块110可在其允许的速度内进行转动任意时间、任意次数，所述第一转速、第二转速、第一时间、第二时间、第一次数、第二次数可根据实际情况进行设定。

通过以上设置，本公开实施例可以实现精密控制微流控芯片中样本的流向和位置，实现均匀分液、破阀流动。

在一种可能的实施方式中，转动模块110可以包括步进电机，例如可以是高速微型步进电机。在一个示例中，转动模块110可以带动微流控模块100以固定的角度一步一步转动。转动模块110可在高速和低速转动中自由切换，例如可在100～6000rpm之间进行切换。当然，转动模块110也可以包括其它类型的电机，本公开不做限定。

本公开实施例中的转动模块110可以实现高速转动、低速转动、正向转动、反向转动、转速可以线性增加或非线性增加，针对转动模块110的控制，本公开不做限定，本领域技术人员可以根据需要确定转动模块110的运行方式。

在一种可能的实施方式中，所述第一温度可以为90～100℃，所述第二温度可以为60～65℃，所述第三温度可以为90℃～110℃。应该明白的是，所述第一温度区域131和第二温度区域132的温度也可以是其它，本公开不做限定。

在一个示例中，温控模块140可以控制第一温度区域131的温度为90～100℃范围内的某一温度±0.5℃以内，例如94.5℃至95.5℃之间。

当第一温度区域131的温度在90～100℃，样本可以进行核酸裂解，从而实现核酸提取。当第一温度区域131的温度稳定在90～100℃范围内的某一温度±0.5℃以内，样本进行核酸裂解的条件最佳。

在一种可能的实施方式中，当加入的样本为包括临床样本及杂质的混合液时，在加入所述样本到微流控芯片中的加样孔101后，温控模块140通过控制所述第一温度区域131的温度为90～100℃中的某一温度，当所述加样孔101中的样本处于高温(例如90～100℃)时，加样孔101中的样本高温裂解，从而释放核酸。温控模块140还可以控制所述加样孔101的温度维持在某一温度一定时间，该时间可根据实际情况确定，举例而言，该时间可为3～8分钟，例如可为5分钟，通过控制第一温度区域131的温度维持该时间，加样孔101中的样本可以高温裂解，从而释放核酸。

在一个示例中，温控模块140可以控制第二温度区域132的温度为60～65℃范围内的某一温度±0.5℃以内，以使得反应孔104内的样本可以顺利进行扩增反应，例如，温控模块140可以控制第二温度区域132的温度为62.5℃至63.5℃之间。

当加样孔101中的样本裂解完成后，可以通过转动模块110带动微流控模块100转动，以通过离心力将加样孔101中的样本均匀分配到反应孔104中，当需要进行扩增反应时，温控模块140可以控制第二温度区域132的温度为60～65℃范围内的某一温度±0.5℃以内，使得反应孔104中的样本可以进行扩增反应。本公开实施例通过控制第二温度区域132的温度为60～65℃范围内的某一温度±0.5℃以内，可以实现扩增反应的顺利进行。

当然，本公开实施例可以通过温控模块140控制第二温度区域132的温度保持为60～65℃范围内的某一温度±0.5℃以内预设时间，使得样本可以完成扩增反应，当然，本公开实施例对预设时间的具体数值不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况确定。

在一种可能的实施方式中，所述通过所述检测孔对所述反应孔中所述样本产生的荧光信号进行检测，可以包括：

在所述扩增反应和所述熔解反应中，对所述微流控芯片上每个反应孔中的荧光信号进行实时检测。

在一种可能的实施方式中，所述第三温度大于所述第二温度。

当反应孔104中的样本完成扩增反应时，温控模块140可以控制第二温度区域132的温度从所述第二温度线性上升(匀速上升)至所述第三温度，例如，从63℃上升到100℃，以使得熔解反应可以顺利进行。

在一种可能的实施方式中，所述通过所述检测孔133对所述反应孔104的样本进行检测，可以包括：

在所述第二温度区域132的温度从所述第二温度线性上升到所述第三温度的过程中，实时检测熔解反应过程中荧光信号，并经分析获得扩增产物的熔解温度。

扩增反应完成后，温控模块140通过逐渐增加第二温度区域132的温度，同时通过检测模块120实时监测微流控芯片中每个反应孔的荧光信号，以获得每个反应孔的荧光信号相对温度变化的曲线，经分析计算产生熔解曲线，熔解曲线上有一特征峰(Tm，DNA双链解链50％的温度)，用这个特征峰就可以将特异产物与其它产物如引物二聚体区分开，通过熔解曲线考察扩增产物是否是目标产物，并得到扩增产物的熔解温度。当然，以上描述是示例性的，不应视为是对本公开的限定。

请继续参阅图3，如图3所示，温控模块还可以包括温度辅助区135，用于与温控区形成相对密封空间，在扩增反应与熔解反应过程中，与第二温度区域设置相同或略高的温度，以提高温控效果，通过温度辅助区135，可以使得温度可以得到更为精准控制。

通过以上装置，本公开可以实现核酸提取、扩增反应、熔解试验三大功能于一体，让产品集成化，简化操作流程，提高检测效率。通过温控模块140对温控区130的各个温度区域进行控制，满足核酸提取、扩增反应、熔解试验三个功能对温度的需求，在紧凑的机构中实现每个温度区域的精准控温。并且，本公开实施例将微流控芯片内的流体控制与光学检测进行一体化设计，使设备尽可能小型化，减少微流控芯片的转移过程，提高检测效率。并通过智能化精确控制离心转速，精密、分步控制微流控芯片液体样本的流向及位置，实现均匀分液、破阀流动、稳定检测等不同的需求。

下面对检测模块120进行示例性介绍。

检测模块120，可以用于对所述反应孔104的样本进行检测，并输出检测结果。

在一种可能的实施方式中，当所述样本在离心力的作用下进入各个反应孔104时，检测模块120可以对各个反应孔104中的所述样本进行检测，并输出检测结果。

请一并参阅图4，图4示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置的框图。

在一种可能的实施方式中，如图4所示，检测模块120可以包括发光单元1201，光传播单元1202及检测单元1203。

在一种可能的实施方式中，发光单元1201可以发出第一光线，所述第一光线可以在经过光传播单元1202传播后照射所述反应孔104的样本，所述样本受所述第一光线的激发可以发出第二光线，所述第二光线经过所述光传播单元传播后可被检测单元1203接收，检测单元1203检测所述第二光线，并可以根据所述第二光线生成第一信号，所述第一信号为电信号，所述检测单元1203还用于对所述第一信号进行放大、滤波及模数转换处理，得到数字信号作为所述检测结果，所述检测结果可以用于分析所述样本。

通过检测模块120中各个单元的配合，检测模块120可以输出检测结果，所述检测结果可以用于分析反应孔104中样本的浓度、阴阳性、扩增产物的熔解温度等。

应该说明的是，当样本在反应孔104中进行扩增反应或熔解反应时，转动模块可以控制微流控模块转动，从而使得检测模块可以通过检测孔对反应孔104中的反应过程进行监控。当然，本公开对扩增反应或熔解反应时转动模块的转速不做限定，本领域技术人员可以根据需要确定。

在一种可能的实施方式中，发光单元1201可以是免维护的大功率LED光源或者其他形式的光源。

在一种可能的实施方式中，所述光传播单元1202可以包括多个光学部件。

请一并参阅图5，图5为本公开一实施例的光传播单元1202的结构示意图。

在一种可能的实施方式中，所述光传播单元可以包括第一准直透镜301、第一滤光片302、二相色镜303、第二准直透镜304、第二滤光片305及会聚透镜306。

在一种可能的实施方式中，发光单元1201发出第一光线，所述第一光线经过所述第一准直透镜301、所述第一滤光片302、所述二相色镜303及所述第二准直透镜304照射样本307(所述反应孔104中的样本)，所述样本307受所述第一光线激发发出第二光线，所述第二光线经过所述第二准直透镜304、所述二相色镜303、所述第二滤光片305及所述会聚透镜306传播后被检测单元1203接收。

通过所述光传播单元各光学部件的配合，可以使得发光单元1201发出的第一光线照射到所述样本307，并且所述样本307发出的光线也可以传播到检测单元1203。

在一种可能的实施方式中，检测单元1203可以包括光电二极管，或者其他可以将光信号转换为电信号的器件或设备。检测单元1203还可以包括信号放大功能和/或A/D转换功能，例如还可以包括多个信号放大器以实现微弱信号的高倍放大，还可以包括A/D转换器，以将模拟信号转换为数字信号从而方便传输。

在一种可能的实施方式中，检测模块120输出的检测结果可以用于检测反应孔104中样本的浓度、阴阳性。

在一种可能的实施方式中，在所述检测模块中还可以设置长度为4～15mm的导光管，所述导光管用于提高光采集效率，减少荧光在空气中传播的损耗，从而提高检测灵敏度。所述导光管的材料例如可为玻璃材质、光纤等。当设置导光管时，所述第一光线和所述第二光线没有散失，不会发生漏光，设置导光管有助于提高检测单元检测的效率，提升核酸检测装置核酸检测的效果。

在一种可能的实施方式中，可以在二相色镜303、第二准直透镜304之间设置导光管(未示出)。

在一个示例中，导光管可为圆柱形、长方体等形状，当微流控芯片的反应孔104中的样本307受激发发出荧光时，光线可以通过所述第二准直透镜304、导光管、所述二相色镜303、所述第二滤光片305及所述会聚透镜306传播后被检测单元1203接收。

以上对检测模块进行了介绍，应该明白的是，本公开不限于此，在其他的实施方式中，本公开实施例还可以利用锁相环等元器件对采集到的双光路信号进行锁相放大、并通过积分器等进行信号积分，使得对光信号的处理更加准确。

请一并参阅图1～图5。

在一种可能的实施方式中，发光单元1201可以发出第一光线，所述第一光线可以在经过光传播单元1202传播通过所述检测孔133，当转动模块110以低速带动微流控模块100步进，微流控芯片中的反应孔104经过所述检测孔133时，所述第一光线照射所述反应孔104中的样本，所述样本受所述第一光线的激发可以发出第二光线，所述第二光线经过所述光传播单元及导光管传播后可被检测单元1203接收，检测单元1203检测所述第二光线，并可以根据所述第二光线生成第一信号，所述第一信号为电信号，检测单元1203将所述第一信号放大、滤波及模数转换后，得到对应的数字信号作为所述检测结果，用于分析所述样本。通过在温控区130设置检测孔133，检测模块120通过检测孔133检测微流控芯片上的样本，使得核酸检测装置10结构紧凑，突破了空间上的限制，可以节约空间、材料，从而节省成本。

在一种可能的实施方式中，可以将检测孔133的直径设置为略大于微流控芯片反应孔104的直径大小，当然，为了实现信号的顺利采集及传递，检测孔133的直径在设置为略大于微流控芯片反应孔104的直径大小的同时，也可以设置：检测孔133的直径＜(反应孔104直径+2×反应孔间距)。举例而言，当微流控芯片的反应孔104的直径为2.7mm时，可以设置检测孔133的直径为2.5～5.0mm(例如，可为4.5mm)。采用以上的设置方法，通过检测孔133检测某一反应孔104的样本时，可以排除其他邻接反应孔104中样本发出的荧光的影响，同时提高荧光收集率、提高检测灵敏度。

在一种可能的实施方式中，通过分析所述第一信号可以得到所述样本的浓度、阴阳性、扩增结果等，根据所述第一信号可以绘制扩增曲线。

当扩增反应结束后，反应孔104中的样本可以进行熔解反应，通过分析熔解反应中样本的荧光信号，并进行分析处理，可以绘制熔解曲线。

应该说明的是，在熔解反应中，检测单元的工作流程与扩增单元的工作流程相似，在此不再赘述。

其他模块的具体介绍请参考前文，此处不再赘述。

需要说明的是，尽管以核酸检测装置10作为示例介绍了本公开如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各个模块的功能，或者增加、减少模块的数目，只要各个模块的配合可以实现加样、核酸提纯、核酸检测的一体化。

这样，通过核酸检测装置10各个模块的配合，根据本公开上述实施例的核酸检测装置10可以实现核酸提纯、扩增反应、熔解反应的一体化，减少操作流程，从而提高工作效率。

请参阅图6，图6示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置10的结构示意图。

如图6所示，核酸检测装置10还可以包括传输模块150。

传输模块150，可以电连接于所述检测模块120，可以用于传输检测模块120输出的所述检测结果。

在一种可能的实施方式中，所述传输模块150可为有线传输模块或者无线传输模块，通过有线或者无线的方式传输所述检测结果。举例而言，所述无线的方式可以包括WiFi，蓝牙，ZigBee，3G，4G，5G等等。

应该说明的是，本公开虽然对传输模块150单独进行了介绍，但是，传输模块150可以集成在其他模块中，例如可以在主控电路中设置主控芯片(例如MCU/CPU/DSP/FPGA等)以控制装置的工作，即传输模块150可以集成在主控电路中。

在一个示例中，传输模块150可以将所述检测结果传输到分析模块中(未示出)，分析模块可以设置在核酸检测装置的外部。

分析模块可以接收所述检测结果，并根据所述检测结果对所述样本进行分析，并输出分析结果。

在一种可能的实施方式中，所述分析结果可以包括样本的浓度，阴阳性，扩增反应的状况等等。

在一种可能的实施方式中，分析模块可为MCU/CPU/DSP/FPGA等任意一种或者多种芯片组成的分析模块。

在一种可能的实施方式中，分析模块也可以是终端(例如手机、平板电脑、主机等)、服务器等具有运算功能的设备。

当然，本公开虽然以分析模块与核酸检测装置独立的方式进行了介绍，但是应该明白的是，本公开不限于此，在其他的实施方式中，核酸检测装置中也可以集成分析模块，以实现核酸的分析功能。

其他模块的具体介绍请参考前文，此处不再赘述。

需要说明的是，尽管以核酸检测装置10作为示例介绍了本公开如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各个模块的功能，或者增加、减少模块的数目，只要各个模块的配合可以实现释放核酸、分配样本、核酸提纯、核酸检测、数据传输的一体化。

这样，通过核酸检测装置10各个模块的配合，根据本公开上述实施例的核酸检测装置10可以实现释放核酸、分配样本、核酸提纯、核酸检测、扩增反应、熔解反应、数据传输的一体化，减少操作流程，从而提高工作效率。

请参阅图7，图7示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置10的结构示意图。

如图7所示，核酸检测装置10还可以包括进出仓模块180。

进出仓模块180可以设置为长方体结构或者正方体结构，所述进出仓模块180可以包括第一空间，所述微流控模块100可以设置于所述第一空间中，所述微流控模块100通过所述进出仓模块180进出所述装置，当所述进出仓模块180带动下进入所述装置时，所述第一空间为封闭的空间。其中，进出仓模块180可以包括电机。

请参阅图8a及图8b，图8a示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置10的立体图，图8b示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置10的正视图。

如图8a及8b所示，核酸检测装置10可以包括：微流控模块100、转动模块110、检测模块120、进出仓模块180、升降模块200、温度辅助区135、控制模块300。

其中，进出仓模180块可以包括电机，可以用于微流控模块100的自动进出，以供取、放微流控芯片，从而确保反应过程与操作人员完全隔离，既能提高核酸检测的稳定性，也能保证操作人员的安全性。

其中，升降模块200可以包括电机，可以用于温度辅助区135的自动升降。

其中，温度辅助区135可以设置于微流控模块的顶部，可以用于辅助加热以提高加热效率，或在给整个反应腔体降温以及协助防过温。

其中，控制模块300可以包括中央处理器CPU、微处理器MCU等通用芯片，也可以包括专用芯片，对此，本公开不做限定。

下面对核酸检测流程进行示例性说明。

在一个示例中，可以将微流控芯片放置在芯片托盘(进出仓模块180中)，通过进出仓模块180的水平运动电机带动芯片托盘进入仪器仓内的检测位(即温度辅助区135正下方)。当微流控芯片的加样孔中的样本要进行高温裂解时，升降模块200可以带动温度辅助区135升降，使得温度辅助区135靠近微流控模块100形成相对封闭空间，温控模块可以控制第一温度区域的温度达到裂解温度，以使得微流控芯片中的样本释放核酸。一段时间后(可根据实际情况设定)，所述样本裂解结束，温度辅助区135可以制冷降温或者使得样本自然冷却至一定温度，以为离心做准备。然后，升降模块200带动温度辅助区135升起到合适距离，转动模块110带动微流控模块100进低、高速转动离心，使样品核酸溶液进入反应孔，升降模块200带动温度辅助区135下压靠近但不贴紧微流控芯片，控制第二温度区域的温度达到扩增反应的温度，或温度辅助区135也可同步进行辅助加热，以提高反应孔温度的稳定性。使封闭空间内形成63℃的恒温空间进行扩增反应，在扩增反应中，转动模块110带动微流控模块100旋转，检测模块120实时监测每个反应孔的荧光强度，并传输至分析模块(当前的PC)。在扩增结束时，第二温度区域开始加热，或温度辅助区135同步加热，使得第二温度区域的温度匀速上升，使扩增产物进行熔解反应。转动模块110带动微流控模块100旋转，检测模块120实时监测每个反应孔的荧光强度，并传输至分析模块(当前的PC)。熔解反应结束后，等待温控区温度自然冷却或通过温度辅助区辅助135温控制冷，达到安全温度，在达到安全温度后、进出仓模块180控制微流控模块100出仓。

需要说明的是，尽管以核酸检测装置10作为示例介绍了本公开如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各个部件的功能，或者增加、减少部件的数目，只要各个部件的配合可以实现释放核酸、分配样本、核酸提纯、核酸检测(包括扩增反应监测、熔解反应监测)、数据传输、数据分析的一体化。

这样，通过核酸检测装置10各个部件的配合，根据本公开上述实施例的核酸检测装置10可以实现释放核酸、分配样本、核酸提纯、核酸检测、扩增反应、熔解反应、数据传输及分析的一体化，减少操作流程，从而提高工作效率。

请参阅图9，图9示出了根据本公开一实施例的核酸检测方法的流程图。

如图9所示，该方法可以包括：

步骤S110，当所述样本位于所述加样孔101时，控制第一温度区域131的温度稳定在第一温度，使得所述样本释放核酸。

步骤S120，控制微流控芯片以第一转速转动第一时间，使所述微流控芯片以第一转速转动第一时间、以第二转速转动第二时间，使加样孔101中的样本在离心力的作用下通过分液区102、微通道、微阀进入反应孔104。

步骤S130，当所述样本位于反应孔104时，控制第二温度区域132的温度稳定在第二温度，使得所述样本进行扩增反应；当扩增反应结束时，控制所述第二温度区域132的温度从所述第二温度匀速上升至第三温度，使得所述样本进行熔解反应；

步骤S140，通过设置于温控区130的检测孔133检测所述反应孔104中所述样本产生的荧光信号，并输出检测结果。

步骤S110～步骤S140的具体描述，请参照之前对核酸检测装置10的介绍，此处不再赘述。

应该说明的是，所述核酸检测方法是所述核酸检测装置对应的方法，其具体介绍请参考之前对装置的介绍，在此不做赘述。

需要说明的是，尽管以核酸检测方法作为示例介绍了本公开如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各个步骤，或者增加、减少步骤的数目，或者改变步骤的顺序，只要各个步骤的配合可以实现加样、核酸提纯、核酸检测的一体化。

通过以上方法，本公开实施例可以实现核酸提取、扩增反应、熔解反应一体化，可以减少操作流程、提高检测效率，由于采用一体化设计，本公开实施例提出的核酸检测方法得到的检测结果具有较高的准确性。并且，本公开实施例中的转动模块110带动所述微流控芯片以第一转速转动第一时间、以第二转速转动第二时间，使所述加样孔101中的样本在离心力的作用下通过所述分液区102、所述微通道、所述微阀进入所述反应孔104，可以精密分布控制微流控芯片中样本的流向和位置，实现均匀分液、破阀流动，以实现核酸检测装置的稳定检测。

请参阅图10，图10示出了根据本公开一实施例的核酸检测系统的框图。

如图10所示，所述核酸检测系统可以包括至少一个核酸检测装置10(图10为示例，示出了包括一个核酸检测装置10，但是所述核酸检测系统可以包括多个核酸检测装置10)及控制装置20。

控制装置20，电连接于所述一个或者多个核酸检测装置10，用于对所述一个或者多个核酸检测装置10进行控制。

在一种可能的实施方式中，控制装置20可包括一路由器，通过路由器连接多个核酸检测装置10，并对多个核酸检测装置10进行控制。

在一种可能的实施方式中，控制装置20可为终端(包括但不限于移动电话、计算机等)、服务器及其它可以实现控制、运算功能的设备。

在一种可能的实施方式中，控制装置20可以控制多个核酸检测装置10同步工作从而实现同步控制，在其他实施方式中，控制装置20也可以控制多个核酸检测装置10异步工作，实现多个核酸检测装置10的独立控制。

核酸检测装置10的具体介绍请参考前文，此处不再赘述。

需要说明的是，尽管以核酸检测系统作为示例介绍了本公开如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各个模块的功能，或者增加、减少模块的数目，只要各个模块的配合可以实现一个或者多个核酸检测装置10的控制。

这样，通过核酸检测系统各个模块的配合，根据本公开上述实施例的核酸检测系统可以实现一个或者多个核酸检测装置10的控制。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (9)

1.一种核酸检测装置，其特征在于，所述装置包括：

微流控模块，包括微流控芯片，所述微流控芯片包括多个加样孔、多个分液区和多个反应孔，所述加样孔用于加入样本，所述反应孔用于对所述样本进行扩增反应、熔解反应，所述分液区通过微通道及微阀与多个反应孔连接；

温控区，设置于所述微流控芯片下方，包括第一温度区域、第二温度区域、隔温区域及检测孔；

转动模块，连接于所述微流控芯片，用于带动所述微流控芯片以第一转速转动第一时间、以第二转速转动第二时间，使所述加样孔中的样本在离心力的作用下通过所述分液区、所述微通道、所述微阀进入所述反应孔；

温控模块，连接于所述温控区，所述温控模块用于：

当所述样本位于所述加样孔时，控制所述第一温度区域的温度稳定在第一温度，使得所述样本释放核酸；

当所述样本位于所述反应孔时，控制所述第二温度区域的温度稳定在第二温度，使得所述样本进行扩增反应；

当扩增反应结束时，控制所述第二温度区域的温度从所述第二温度匀速上升至第三温度，使得所述样本进行熔解反应；

检测模块，用于通过所述检测孔对所述反应孔中所述样本产生的荧光信号进行检测，并输出检测结果。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一温度区域、所述第二温度区域、隔温区域为环形，所述隔温区域设置于所述第一温度区域、所述第二温度区域之间以隔离所述第一温度区域和所述第二温度区域，

其中，所述加样孔被所述第一温度区域覆盖，所述反应孔被所述第二温度区域覆盖。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述带动所述微流控芯片以第一转速转动第一时间、以第二转速转动第二时间，包括：

带动所述微流控芯片以第一转速转动第一时间，并重复第一次数，每次转动间隔第一预设时间，使得所述样本从加样孔进入所述分液区；

当所述样本进入所述分液区后，带动所述微流控芯片以第二转速转动第二时间，并重复第二次数，每次转动间隔第二预设时间，使得所述样本从所述分液区通过所述微通道、所述微阀进入所述反应孔。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一转速为1400rpm～1800rpm，所述第一时间为7s～14s，所述第一次数为2次～5次，所述第二转速为4200rpm～4600rpm，所述第二时间为7s～14s，所述第二次数为2次～5次。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通过所述检测孔对所述反应孔中所述样本产生的荧光信号进行检测，包括：

在所述扩增反应和所述熔解反应中，对所述微流控芯片上每个反应孔中的荧光信号进行实时检测。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测孔的直径为3.5mm～5.5mm，所述第一温度为90～100℃，所述第二温度为60～65℃，所述第三温度为90℃～110℃，其中，在所述检测模块中还设置有长度为4～15mm的导光管。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测模块包括：

发光单元，所述发光单元用于发出第一光线；

光传播单元，所述光传播单元用于将所述第一光线传播到所述检测孔；当所述转动模块带动所述微流控芯片的反应孔转动到所述检测孔上方，所述第一光线通过所述检测孔照射所述反应孔的样本时，所述光传播单元传播所述样本受所述第一光线激发而发出的第二光线；及

检测单元，所述检测单元用于检测所述第二光线，并根据所述第二光线生成第一信号，所述第一信号为电信号，所述检测单元还用于对所述第一信号进行放大、滤波及模数转换处理，得到数字信号作为所述检测结果，所述检测结果用于分析所述样本。

8.一种核酸检测方法，其特征在于，所述方法包括：

当样本位于加样孔时，控制第一温度区域的温度稳定在第一温度，使得所述样本释放核酸；

控制微流控芯片以第一转速转动第一时间，使所述微流控芯片以第一转速转动第一时间、以第二转速转动第二时间，使加样孔中的样本在离心力的作用下通过分液区、微通道、微阀进入反应孔；

当所述样本位于反应孔时，控制第二温度区域的温度稳定在第二温度，使得所述样本进行扩增反应；当扩增反应结束时，控制所述第二温度区域的温度从所述第二温度匀速上升至第三温度，使得所述样本进行熔解反应；及

通过设置于温控区的检测孔检测所述反应孔中所述样本产生的荧光信号，并输出检测结果。

9.一种核酸检测系统，其特征在于，包括：

一个或者多个如权利要求1～7任一项所述的核酸检测装置；

控制装置，电连接于所述一个或者多个核酸检测装置，用于对所述一个或者多个核酸检测装置进行控制。

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