CN111286444A - 一种高灵敏度的病毒快速检测仪 - Google Patents
一种高灵敏度的病毒快速检测仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111286444A CN111286444A CN202010123668.0A CN202010123668A CN111286444A CN 111286444 A CN111286444 A CN 111286444A CN 202010123668 A CN202010123668 A CN 202010123668A CN 111286444 A CN111286444 A CN 111286444A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- detector
- light source
- sample
- amplification
- detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 241000700605 Viruses Species 0.000 title claims abstract description 27
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 49
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 49
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 35
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 claims abstract description 32
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 96
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims 1
- 238000012031 short term test Methods 0.000 claims 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 37
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004171 remote diagnosis Methods 0.000 abstract description 2
- 208000007407 African swine fever Diseases 0.000 abstract 1
- 201000011001 Ebola Hemorrhagic Fever Diseases 0.000 abstract 1
- 208000002979 Influenza in Birds Diseases 0.000 abstract 1
- 206010064097 avian influenza Diseases 0.000 abstract 1
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 28
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 28
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 28
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 13
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 10
- 241000711573 Coronaviridae Species 0.000 description 9
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 108091033409 CRISPR Proteins 0.000 description 4
- 241000701386 African swine fever virus Species 0.000 description 3
- 238000013399 early diagnosis Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 206010035664 Pneumonia Diseases 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000001917 fluorescence detection Methods 0.000 description 2
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 201000001178 Bacterial Pneumonia Diseases 0.000 description 1
- 241001678559 COVID-19 virus Species 0.000 description 1
- 238000010354 CRISPR gene editing Methods 0.000 description 1
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 1
- 206010011409 Cross infection Diseases 0.000 description 1
- 208000019693 Lung disease Diseases 0.000 description 1
- 208000001572 Mycoplasma Pneumonia Diseases 0.000 description 1
- 201000008235 Mycoplasma pneumoniae pneumonia Diseases 0.000 description 1
- 206010029803 Nosocomial infection Diseases 0.000 description 1
- 206010035737 Pneumonia viral Diseases 0.000 description 1
- 201000010001 Silicosis Diseases 0.000 description 1
- 239000012445 acidic reagent Substances 0.000 description 1
- 238000011976 chest X-ray Methods 0.000 description 1
- 238000003759 clinical diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000012517 data analytics Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000010460 detection of virus Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010362 genome editing Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011901 isothermal amplification Methods 0.000 description 1
- 239000003589 local anesthetic agent Substances 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 208000020816 lung neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 208000037841 lung tumor Diseases 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 208000008128 pulmonary tuberculosis Diseases 0.000 description 1
- 210000002345 respiratory system Anatomy 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 208000009421 viral pneumonia Diseases 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/70—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving virus or bacteriophage
- C12Q1/701—Specific hybridization probes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
- C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/30—Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change
Abstract
本发明公开了一种高灵敏度的病毒快速检测仪，由灭活、扩增、反应区域及配套的温控器和自动转移、自动加料装置、LED激发光源、光电检测器、光学元件、数据处理显示与传输模块、USB供电接口等组成，可用于新冠、非洲猪瘟、禽流感、埃博拉等各种病毒的快速准确检测。只需将待测样本放入仪器中，通过手机APP遥控，即可自动进行“灭活”和“扩增”过程后，准确判定样本的阴、阳性，并自动发送至后台进行大数据云处理分析。该仪器操作简便、智能、安全、速度快、灵敏度高，大幅降低假阴性概率，还可结合远程诊断和大数据分析快速掌控局势。
Description
技术领域
本发明涉及医学检测仪器领域，特别涉及病毒的高灵敏度、快速检测仪器。
技术背景
目前抗疫一线主要采用RT_PCR检测和CT检查两种手段开展新冠病人检查。RT_PCR检测是金标准，但耗时较长、对专业仪器和人员的要求较高，因此造成了前期病毒检测的“堰塞湖”。
另外还有多家公司开发出了新冠特异性抗体检测产品，正在临床检测验证。特异性抗体检测有很高的检测灵敏度和特异性，适合大面积筛查，是核酸检测的重要补充，但缺点是对感染者的早期诊断有一定局限性。
CT属于临床诊断，也可为2019-nCoV肺炎的早期诊断及治疗提供重要依据，但胸部CT影像只是胸部X光(CT或胸片)的表现，这种阴影在各种肺病都可以出现，比如，病毒性肺炎、细菌性肺炎、支原体肺炎、肺部肿瘤、肺结核扩散期和矽肺都会出现，所以，只依据胸部CT影像作为诊断依据是有局限性的。同时CT容易产生交叉感染，必须要采取完全封闭的单独器具，检查一个病人，就需要进行一次要消毒，不光是机器，还包括工作人员的所有装备，消耗巨大。而且，CT对医生的要求较高，无法大面积开展，更无法判别无症状感染者，有很大局限性。
目前新冠肺炎检测方式主要是针对病毒核酸的检测，核酸检测对操作要求高，检测时间相当长。而且因为各种原因，如咽拭子采样手法、部位，样本前处理过程，核酸试剂检测下线等问题，并不是所有疑似的患者都能准确的检测出结果，存在一定概率的假阴性，对于真是新型冠状病毒感染的病人，也不过只有30％至50％的阳性率。通过采集疑似病例咽拭子的办法，还是有很多假阴性。肺泡灌洗液检测病毒的阳性率高是因为，与上呼吸道相比，这个病毒更容易感染肺。然而，肺泡灌洗液检测操作麻烦，病人痛苦。必须要做局部麻醉的纤维支气管镜才能取出肺泡灌洗液，显然不可能给每个疑似患者都做这种检查，所以没有普遍应用的价值。“假阴性”病例不会被隔离，不会被收治，存在着在人群中继续传播病毒的风险。之所以存在那么多的假阴性，归根结底，还是灵敏度和准确性不够高。因此，迫切需要开发能够快速、高灵敏度检测新冠病毒的仪器和方法。
发明内容
本发明公开了一种可以高灵敏度快速检测待测病毒的仪器，该仪器包括灭活温控器1、扩增温控器2、自动转移装置3、自动加料装置4、激发光源5、光源滤光片6、分色镜7、检测器滤光片8、光电检测器9、光源滤光片10、光电检测器11、数据处理显示与传输模块12、USB供电接口13，如图1所示。预先将检测用的核酸基因编辑技术(Clustered regularlyinterspaced short palindromic repeats,CRISPR)检测试剂置于测试装置中，将待测病毒核酸检测方法的灭活、等温扩增、特异性标记过程整合为一体，并通过高灵敏光电检测手段进行准确判读。只需将待测样本放入进样口后，通过手机设置参数开始检测，仪器将自动进行灭活、扩增和反应等所有过程，最终通过高灵敏荧光检测来判断样本的核酸阴、阳性，并上传至云端进行大数据处理分析。
该仪器包括样本自动处理和高灵敏度检测两大模块，其中的灭活温控器1、扩增温控器2、自动转移装置3、自动加料装置4构成检测仪的样本自动处理模块，使待测样本进入到灭活温控器1上自动完成加热灭活后，通过自动转移装置3将待测样本转移到扩增温控器2上，通过自动加料装置4加料后自动进行扩增过程，完成后再通过自动转移装置3将待测样本转移到高灵敏度检测模块中；其中的高灵敏度检测模块由激发光源5、光源滤光片6、分色镜7、检测器滤光片8、光电检测器9、光源滤光片10、光电检测器11、数据处理显示与传输模块12构成。激发光源5的光经过光源滤光片6后，被分色镜7反射到待测样本上，待测样本被激发出的荧光透过分色镜7，透过检测器滤光片8后进入到光电检测器9中，形成相应的电信号送入到数据处理显示与传输模块(12) 中；激发光源5的光经过光源滤光片10后，进入光电检测器11中，形成相应的电信号送入到数据处理显示与传输模块12中，与光电检测器9输入的电信号一起经过数据处理显示与传输模块12处理后形成结果显示出来，并将结果上传至后台或云端。
本发明仪器的基本操作过程及原理如下：
首先，下载安装好“移动核酸检测”手机app程序，然后给检测仪接通电源，在手机设置中点击设备连接选项，选择蓝牙开启，搜索并选择检测设备，输入配对密码并确定。分别设定好“灭活”、“扩增”、“检测”三大步骤的相关参数，或直接使用默认值；将待测样本通过进样口放入灭活区的温控器1中，盖上进样口的盖子。然后点击手机上的“开始检测”按钮开始检测，待测样本被加热到相应温度进行相应时间的灭活和核酸提取；接着，待测样本被自动转移装置3转移至已经加热到设定温度的扩增区温控器2中，通过自动加料装置 4加入所需的试剂后开始扩增；扩增完成后再由自动转移装置3将待测样本转移至检测区并且进行与荧光分子的反应，使得待检测的核酸具有荧光功能，检测区的LED激发光源5打开，发出的光通过光源滤光片6后，被分色镜7反射到待测样本上，如果样本中有待测病毒核酸，则将激发出相应标记物的荧光信号，透过分色镜7以及检测器滤光片8后，进入到光电检测器9转化成电信号，输送到数据处理显示与传输模块12，使显示器或手机app界面上显示检测结果为“阳性”，实现高灵敏度的待测病毒检测，同时将结果上传到后台或云端进行大数据云处理分析；如果样本中没有待测病毒核酸，则没有荧光信号进入检测器9，显示器或手机app界面上显示检测结果为“阴性”。检测区的激发光源5还可透过光源滤光片10后进入到检测器11中，通过对激发光源的周期性调制，以及检测器9和检测器11的同步检测，利用数字锁相技术来进一步精确提取出同步的荧光信号，使灵敏度得到进一步提高，可以检测到浓度极低的来自病毒核酸的荧光信号，甚至有可能省掉费时的扩增过程，大幅缩短检测时间。
所述的USB供电接口13可以通过USB线连接为检测仪供电。
所述的数据处理显示与传输模块12，主要实现仪器的数据处理、显示及信号传输功能，可以是单片机加显示屏、电脑或手机加蓝牙装置，优选的，采用手机加蓝牙装置可以同时进行数据处理、显示、传输、定位等功能。其中的蓝牙装置是为了与手机建立通信，并由手机上安装的app来操控测试过程、显示结果及上报数据。
所述的进样口是该检测仪普通测试人员唯一可以打开进样的窗口，样品由此处放入检测仪中，之后整个测试过程中不再开盖，以简化流程、实现智能化检测，并确保操作人员的安全和减小测试环境被核酸污染风险。
所述的灭活区域在进样口下方，由灭活池及配套的温控器1构成，其中配套的温控器主要用于精确控制灭活区域的温度。测试样本通过进样口到达灭活区域后，首先自动进行灭活处理，对待测样本病毒进行灭活，并提取相应的核酸，灭活处理的温度和时间等参数可通过手机app设定或修改。灭活步骤完成后，测试样本通过自动转移装置3转入到扩增区域进行下一个步骤。
所述的扩增区域与灭活区域相邻，由扩增池及配套的温控器2构成，与灭活区域属于各自独立可控的温区，提前按照手机app设置的参数使扩增区域到达相应温度条件，以节约测试时间。测试样本到达扩增区域后，通过自动加料装置4加注扩增所需的试剂，然后自动进行扩增。扩增步骤完成后，测试样本通过自动转移装置3转入到检测区域进行下一个步骤。当仪器的检测灵敏度足够高时，本扩增步骤可以省略、本模块可以去掉，直接从灭活区域自动转移到检测区域进行与荧光分子的反应，形成核酸发射荧光的功能，进而实现检测，节约本步骤所需时间，大幅缩短整个检测过程的耗时，显著提升对待测病毒的检测速度。
所述的检测区域与扩增区域相邻，其中的检测模块由激发光源5、光源滤光片6、分色镜7、检测器滤光片8、光电检测器9、光源滤光片10、光电检测器11、数据处理显示与传输模块12构成，激发光源5的光经过光源滤光片6 后，被分色镜7反射到待测样本上，待测样本被激发出的荧光透过分色镜7，透过检测器滤光片8后进入到光电检测器9中，形成相应的电信号送入到数据处理显示与传输模块12中；激发光源5的光经过光源滤光片10后，进入光电检测器11中，形成相应的电信号送入到数据处理显示与传输模块12中，与光电检测器9输入的电信号一起经过数据处理显示与传输模块12处理后形成结果显示出来，并将结果上传至后台或云端。其中激发光源5为发光中心波长比待测病毒核酸标记物荧光峰位短的LED，以实现对标记物荧光的激发，对于新冠病毒检测而言，发光中心波长通常大于500nm；其中的滤光片6和滤光片 10为光源滤光片，该滤光片只透过激发光源波段的光，而不能透过所激发出荧光波段的光，以获得更纯的激发光源和提升光电检测系统的信噪比，滤光片6和滤光片10可以使用，也可以不用，优选的，为了获得更好的信噪比和更高的灵敏度，可以选择使用滤光片6和滤光片10，其典型的透射谱如图3 所示；其中的分色镜7是进一步将激发光与荧光分离开来的光学元件，一方面可以把激发光源波段的光反射到待测样本上以激发标记物的荧光，同时待测样本上激发出的荧光信号可以透过分色镜进入到检测器9中，而样本上反射的激发光无法透过分色镜7进入到检测器9中去，从而达到有效分离激发光和荧光的作用；其中的滤光片8为检测器滤光片，其典型的透射谱如图4所示，该滤光片只透过荧光波段的信号光、同时反射激发光源波段的光，以防止激发光和其他杂散光的干扰，以保证检测系统的信噪比，该滤光片可以是过滤掉激发光波段光的长波通滤光片，也可以是只有荧光波段透过、其他波段截止的窄带通滤光片，优选的，为了获得更好的信噪比和更高的灵敏度，可以选择与待测荧光波段一致的窄带通滤光片；其中的检测器9和检测器11为光电检测器，将激发标记物产生的荧光信号转化为电信号并判断待测样本阳性的重要依据，可以是光电倍增管、硅光二极管、电荷藕合器件图像传感器CCD、互补性氧化金属半导体CMOS、单光子探测器，可根据仪器的检测灵敏度和成本要求选择。
所述的数字锁相技术，是根据检测信号的相关性和噪声随机性的特点，利用噪声与参考信号不相关，而淹没在噪声中的被测信号与参考信号有着极高相关性来抑制噪声的。首先，通过对LED光源5施加固定频率f的周期性调制，使检测器9和检测器11各自分别同步接收到同样频率f的荧光信号和光源信号，实现对所激发微弱的标记物荧光信号进行调制，然后对已调制信号进行选频放大，再与通过检测器11获取的同频率参考信号进行运算，最后通过滤波输出，输出信号反映待检荧光信号的电压或者电流，极大的降低了噪声，使灵敏度得到极大提高，可以检测到浓度极低的病毒信号，甚至省掉费时的扩增过程，大幅缩短检测时间。其中所述的固定频率f取值范围为0.1Hz-10MHz。
所述的温控器1、温控器2、自动转移装置3、自动加料装置4、检测器9、检测器11、数据处理显示与传输模块12共同构成了自动、智能检测系统，使整个检测过程可以通过电脑或手机来操作实现自动化和智能检测并将结果上传至后台或云端，大幅提高工作效率、减小人为误差干扰、大大降低检测人员的生物感染风险。
所述的激发光源5、光源滤光片6、分色镜7、检测器滤光片8、光电检测器9、光源滤光片10、光电检测器11共同构成了仪器的检测系统，实现了仪器中的高灵敏度检测功能。其中光电检测器9配合光电检测器11使用，利用数字锁相技术进一步大幅提升了检测系统的灵敏度。
该仪器在检测病毒方面具有普适性，只要有针对不同病毒的核酸CRISPR 检测试剂，在仪器内提前放置好相应的试剂，就能实现对相应病毒的快速、准确检测。
采用上述技术方案使本发明具有以下优点：
1、灵敏度高
由于采用了多重信号与噪声分离设计，确保了检测仪的高信噪比，使其灵敏度显著高于现有其他方法，大幅降低假阴性概率，有利于早期诊断和排除可疑病例。采用数字锁相技术后，灵敏度还可进一步大幅提高，甚至实现单拷贝病毒检测。
2、速度快
整个检测过程通过自动化设计与控制，提高了效率；不同温区的温度同时提前控制到位，缩短了分别加热和降温的时间；通过秒级的快速荧光检测替代传统3分钟左右的试纸反应观察，既缩短了观察时间，同时又避免了人为误判和为了用试纸必须对试管开盖而带来的核酸对测试环境的污染。因此，全程不超过30分钟，速度非常快。另外，当灵敏度高到无需扩增即可准确检测时，去掉扩增步骤也大幅节省了检测时间。
3、操作简便、智能
操作非常简便和智能，只需自行采样后放入仪器中，即可自动操作并给出最终检测结果，中间无需任何人员干预，非医务人员和普通家庭均可使用，非常利于推广应用。
4、远程诊断和大数据分析
检测结果实时上传到后台或云端，可实现远程诊断和大数据分析，非常有利于传染病疫情的及时分析判断与正确决策。
5、检测人员风险低
由于检测全程封闭不开盖，大大降低了检测人员的生物感染风险。
附图说明
附图1高灵敏度快速检测新冠病毒的仪器示意图。
附图2移动核酸检测手机app界面。
附图3光源滤光片1和滤光片3的典型透射谱。
附图4检测器滤光片2的典型透射谱。
具体实施方式
为使本发明的内容、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例进一步阐述本发明，这些实施例仅用于说明本发明，而本发明不仅限于以下实施例。下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明：
实施例1：新冠病毒检测——阳性样本
新冠病毒高灵敏快速检测仪由灭活温控器1、扩增温控器2、自动转移装置3、自动加料装置4、激发光源5、光源滤光片6、分色镜7、检测器滤光片 8、光电检测器9、光源滤光片10、光电检测器11、数据处理显示与传输模块 12、USB供电接口13构成。其中LED激发光源的中心波长为475nm，光源滤光片6的透射谱如图3所示，检测器滤光片8的透射谱如图4所示，检测器9 为硅光二极管。具体操作步骤如下：
首先，下载安装好“移动核酸检测”手机app程序，然后给检测仪接通电源，在手机设置中点击设备连接选项，选择蓝牙开启，搜索并选择检测设备，输入配对密码并确定。分别设定好“灭活”、“扩增”、“检测”三大步骤的相关参数，或直接使用默认值；将待测样本通过进样口放入灭活区，盖上进样口的盖子。然后点击手机上的“开始检测”按钮开始检测，待测样本被加热到95℃灭活5分钟和核酸提取；接着，待测样本被自动转移装置3转移至已经加热到 37℃的扩增区，通过自动加料装置4加入新冠病毒核酸CRISPR检测试剂后开始扩增15分钟；扩增完成后再由自动转移装置3将待测样本转移至检测区，加入荧光分子与其反应5分钟，检测区的LED激发光源5打开，检测器9检测荧光信号，手机app界面上显示检测结果为“阳性”，总共仅耗时不超过30 分钟。
实施例2：新冠病毒检测——阴性样本
新冠病毒高灵敏快速检测仪灭活温控器1、扩增温控器2、自动转移装置3、自动加料装置4、激发光源5、光源滤光片6、分色镜7、检测器滤光片8、光电检测器9、光源滤光片10、光电检测器11、数据处理显示与传输模块12、 USB供电接口13构成。其中LED激发光源的中心波长为475nm，光源滤光片 6的透射谱如图3所示，检测器滤光片8的透射谱如图4所示，检测器9、检测器11为单光子探测器。具体操作步骤如下：
首先，下载安装好“移动核酸检测”手机app程序，然后给检测仪接通电源，在手机设置中点击设备连接选项，选择蓝牙开启，搜索并选择检测设备，输入配对密码并确定。分别设定好“灭活”、“扩增”、“检测”三大步骤的相关参数，或直接使用默认值；将待测样本通过进样口放入灭活区，盖上进样口的盖子。然后点击手机上的“开始检测”按钮开始检测，待测样本被加热到95℃灭活5分钟和核酸提取；接着，待测样本被自动转移装置3转移至已经加热到 37℃的扩增区，通过自动加料装置4加入所需的材料后开始扩增15分钟；扩增完成后再由自动转移装置3将待测样本转移至检测区，加入荧光分子与其反应5分钟，检测区的LED激发光源5打开，检测器9检测荧光信号，检测器 11同步检测LED光源信号，利用数字锁相技术使灵敏度得到极大提高，手机 app界面上显示检测结果为“阴性”，总共仅耗时不超过30分钟。
实施例3：非洲猪瘟病毒检测——阳性样本
非洲猪瘟病毒高灵敏快速检测仪灭活温控器1、扩增温控器2、自动转移装置3、自动加料装置4、激发光源5、光源滤光片6、分色镜7、检测器滤光片8、光电检测器9、光源滤光片10、光电检测器11、数据处理显示与传输模块12、USB供电接口13构成。其中LED激发光源的中心波长为475nm，光源滤光片6的透射谱如图3所示，检测器滤光片8的透射谱如图4所示，检测器9为硅光二极管。具体操作步骤如下：
首先，下载安装好“移动核酸检测”手机app程序，然后给检测仪接通电源，在手机设置中点击设备连接选项，选择蓝牙开启，搜索并选择检测设备，输入配对密码并确定。分别设定好“灭活”、“扩增”、“检测”三大步骤的相关参数，或直接使用默认值；将待测样本通过进样口放入灭活区，盖上进样口的盖子。然后点击手机上的“开始检测”按钮开始检测，待测样本被加热到95℃灭活5分钟和核酸提取；接着，待测样本被自动转移装置3转移至已经加热到 37℃的扩增区，通过自动加料装置4加入非洲猪瘟病毒核酸CRISPR检测试剂后开始扩增15分钟；扩增完成后再由自动转移装置将待测样本转移至检测区，加入荧光分子与其反应5分钟，检测区的LED激发光源5打开，检测器9 检测荧光信号，手机app界面上显示检测结果为“阳性”，总共仅耗时不超过 30分钟。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高灵敏度的病毒快速检测仪，包括灭活温控器(1)、扩增温控器(2)、自动转移装置(3)、自动加料装置(4)、激发光源(5)、光源滤光片(6)、分色镜(7)、检测器滤光片(8)、光电检测器(9)、光源滤光片(10)、光电检测器(11)、数据处理显示与传输模块(12)、USB供电接口(13)，其特征在于：
所述的灭活温控器(1)、扩增温控器(2)、自动转移装置(3)、自动加料装置(4)构成检测仪的样本自动处理模块，使待测样本进入到灭活温控器(1)上自动完成加热灭活后，通过自动转移装置(3)将待测样本转移到扩增温控器(2)上，通过自动加料装置(4)加料后自动进行扩增过程，完成后再通过自动转移装置(3)将待测样本转移到检测模块中；
其中的检测模块由激发光源(5)、光源滤光片(6)、分色镜(7)、检测器滤光片(8)、光电检测器(9)、光源滤光片(10)、光电检测器(11)、数据处理显示与传输模块(12)构成，激发光源(5)的光经过光源滤光片(6)后，被分色镜(7)反射到待测样本上，待测样本被激发出的荧光透过分色镜(7)，透过检测器滤光片(8)后进入到光电检测器(9)中，形成相应的电信号送入到数据处理显示与传输模块(12)中；激发光源(5)的光经过光源滤光片(10)后，进入光电检测器(11)中，形成相应的电信号送入到数据处理显示与传输模块(12)中，与光电检测器(9)输入的电信号一起经过数据处理显示与传输模块(12)处理后形成结果显示出来，并将结果上传至后台或云端。
2.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的病毒快速检测仪，其特征在于：所述的检测器(9)和检测器(11)采用光电倍增管、硅光二极管、电荷藕合器件图像传感器CCD、互补性氧化金属半导体CMOS或单光子探测器。
3.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的病毒快速检测仪，其特征在于：所述的数据处理显示与传输模块(12)采用单片机加显示屏、电脑或手机加蓝牙装置。
4.一种基于权利要求1所述的一种高灵敏度的病毒快速检测仪的信号处理方法，其特征在于方法如下：
首先，通过对LED光源(5)施加固定频率f的周期性调制，使检测器(9)和检测器(11)各自分别同步接收到同样频率f的荧光信号和光源信号，实现对所激发微弱的标记物荧光信号进行调制，然后对已调制信号进行选频放大，再与通过检测器(11)获取的同频率参考信号进行运算，最后通过滤波输出，输出信号反映待检荧光信号的电压或者电流，进而判断待测样本是否呈阳性。其中所述的固定频率f取值范围为0.1Hz-10MHz。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010123668.0A CN111286444A (zh) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | 一种高灵敏度的病毒快速检测仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010123668.0A CN111286444A (zh) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | 一种高灵敏度的病毒快速检测仪 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111286444A true CN111286444A (zh) | 2020-06-16 |
Family
ID=71027955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010123668.0A Pending CN111286444A (zh) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | 一种高灵敏度的病毒快速检测仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111286444A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112011645A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-01 | 广州富港万嘉智能科技有限公司 | 病毒检测方法、计算机可读存储介质、病毒检测模块及病毒检测口罩 |
| CN112410198A (zh) * | 2020-09-27 | 2021-02-26 | 浙江大学 | 基于rpa和crispr技术的快速新冠病毒检测仪 |
| CN112501006A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-03-16 | 倍仪昇智能科技(苏州)有限公司 | 病毒自动化处理方法 |
| CN114445759A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-05-06 | 杭州泰若医疗器械科技有限公司 | 一种用于远程采样的数据共享方法、装置、电子设备及可读存储介质 |
| CN114527091A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-05-24 | 深圳百岁欢智能科技有限公司 | 新冠病毒快速筛查ai机器人 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2775652Y (zh) * | 2004-09-14 | 2006-04-26 | 聂智明 | 多重pcr定量检测仪 |
| DE202013100660U1 (de) * | 2013-02-14 | 2013-03-07 | Colibri Photonics GmbH | Vorrichtung zur Sauerstoffmessung |
| CN206146838U (zh) * | 2016-11-17 | 2017-05-03 | 广州铭沁环保科技有限公司 | 一种便携式荧光测油仪 |
| CN109929751A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-06-25 | 苏州合惠生物科技有限公司 | 一种新型荧光定量扩增检测仪 |
| CN109946219A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-06-28 | 广西师范大学 | 一种流式细胞仪散射光和荧光检测装置及方法 |
| CN110325652A (zh) * | 2016-06-29 | 2019-10-11 | 易捷仪器诊断股份有限公司 | 使用流动池检测分子的装置和方法 |
-
2020
- 2020-02-27 CN CN202010123668.0A patent/CN111286444A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2775652Y (zh) * | 2004-09-14 | 2006-04-26 | 聂智明 | 多重pcr定量检测仪 |
| DE202013100660U1 (de) * | 2013-02-14 | 2013-03-07 | Colibri Photonics GmbH | Vorrichtung zur Sauerstoffmessung |
| CN110325652A (zh) * | 2016-06-29 | 2019-10-11 | 易捷仪器诊断股份有限公司 | 使用流动池检测分子的装置和方法 |
| CN206146838U (zh) * | 2016-11-17 | 2017-05-03 | 广州铭沁环保科技有限公司 | 一种便携式荧光测油仪 |
| CN109946219A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-06-28 | 广西师范大学 | 一种流式细胞仪散射光和荧光检测装置及方法 |
| CN109929751A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-06-25 | 苏州合惠生物科技有限公司 | 一种新型荧光定量扩增检测仪 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112011645A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-01 | 广州富港万嘉智能科技有限公司 | 病毒检测方法、计算机可读存储介质、病毒检测模块及病毒检测口罩 |
| CN112410198A (zh) * | 2020-09-27 | 2021-02-26 | 浙江大学 | 基于rpa和crispr技术的快速新冠病毒检测仪 |
| CN112410198B (zh) * | 2020-09-27 | 2022-06-14 | 浙江大学 | 基于rpa和crispr技术的快速新冠病毒检测仪 |
| CN112501006A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-03-16 | 倍仪昇智能科技(苏州)有限公司 | 病毒自动化处理方法 |
| CN114445759A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-05-06 | 杭州泰若医疗器械科技有限公司 | 一种用于远程采样的数据共享方法、装置、电子设备及可读存储介质 |
| CN114527091A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-05-24 | 深圳百岁欢智能科技有限公司 | 新冠病毒快速筛查ai机器人 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111286444A (zh) | 一种高灵敏度的病毒快速检测仪 | |
| CN111426666A (zh) | 多种类病毒同时高通量自动检测仪 | |
| CN101906384B (zh) | 一种细菌流动计数检测的仪表装置和方法 | |
| CN204439552U (zh) | 一种免疫荧光定量分析仪 | |
| CN106645708A (zh) | 一种基于荧光免疫层析技术的定量检测计算方法 | |
| CN106010961B (zh) | 高通量环介导等温扩增鉴定食源性病原体装置及检测方法 | |
| JP2018169317A (ja) | フローサイトメータ及び粒子の検出方法 | |
| EP2889365A1 (en) | Method for examining microorganism and device for same | |
| CN105803062A (zh) | 一种核酸（dna/rna）实时恒温基因扩增检测的方法 | |
| WO2002064818A1 (fr) | Methode et appareil de discrimination immediate de microorganismes | |
| CN108872141A (zh) | 一种基于近红外光谱分析的水稻叶片含水率快速无损检测电路、装置及方法 | |
| CN109486973A (zh) | 一种利用重组酶聚合酶等温扩增技术快速检测淋病奈瑟菌的可视化方法 | |
| CN116596925A (zh) | 一种基于荧光扫描影像技术的妇科阴道菌群估算系统 | |
| CN206002548U (zh) | 一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备 | |
| CN107543806A (zh) | 多信道荧光检测系统及其方法 | |
| Hussain et al. | Small form factor flow virometer for SARS-CoV-2 | |
| CN112961768A (zh) | 一种Leeuwenhoek实时选择性微生物快速检测系统 | |
| CN109187423A (zh) | 一种扩散光学层析成像系统 | |
| CN111458493B (zh) | 多功能生化分析仪 | |
| CN209167125U (zh) | 一种多通道荧光检测光学系统 | |
| JP2004004006A (ja) | 微生物検査システム | |
| CN111830247A (zh) | 一种病毒感染细胞光学检测用的装置及方法 | |
| JP2006333812A (ja) | 微生物計量方法および微生物計量装置 | |
| CN206940892U (zh) | 高通量环介导等温扩增鉴定食源性病原体装置 | |
| CN210071665U (zh) | 一种用于微生物检测的光纤传感器装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20201023 Address after: 200083 No. 500, Yutian Road, Shanghai, Hongkou District Applicant after: SHANGHAI INSTITUTE OF TECHNICAL PHYSICS, CHINESE ACADEMY OF SCIENCE Applicant after: SHANGHAITECH University Address before: 200083 No. 500, Yutian Road, Shanghai, Hongkou District Applicant before: SHANGHAI INSTITUTE OF TECHNICAL PHYSICS, CHINESE ACADEMY OF SCIENCE |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200616 |