CN112779150A - 一种恒温扩增核酸检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明属于核酸检测仪设备技术领域，具体涉及一种恒温扩增核酸检测仪，包括外壳、恒温控制模块、光学检测模块、控制模块，所述外壳包括外壳体和壳体上盖；所述恒温控制模块包括试管承载板、导热板、加热板、散热片、散热风扇、温度传感器；所述光学检测模块包括光源发生器、透镜、滤光片、全反射镜、荧光检测器；所述控制模块包括控制电路和数据处理器，该仪器能够在恒定温度下实时快速地进行核酸扩增检测，具有能耗低、体积小、携带方便、操作简单等特点，可以应用于核酸分子实验室、医疗诊断和现场检测等多个领域。

Description

一种恒温扩增核酸检测仪

技术领域

本发明属于核酸检测仪设备技术领域，具体涉及一种恒温扩增核酸检测仪。

背景技术

目前主流的核酸检测技术为实时荧光定量PCR技术，由于其具有特异性强、灵敏度高的特点，因而被广泛应用于分子生物学检测及分析，但实时荧光定量PCR仪由于热循环的需要，要进行反复的升温降温过程，需要大概率、高耗能的器件，功耗非常高；且通常包括温控模块、热盖组件、荧光检测模块、控制电路板、主控计算机和电源等，仪器体积都比较庞大，不方便携带，从而限制了这一仪器在实验室之外的应用。

与实时荧光定量PCR仪的温度循环相比，恒温核酸扩增仪的温度控制更容易实现，所以，基于恒温核酸扩增的仪器更简单、更便宜、加热耗能更少，无论是在实际操作还是仪器要求方面，都比实时荧光定量PCR技术更为简单方便，它摆脱了对精良设备的依赖，在临床和现场快速诊断中显示了其良好的应用前景。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种恒温扩增核酸检测仪，通过触控显示屏开启加热板，然后加热板进行工作运行，加热板在工作运行的过程中，将电能转变为热能，进而可以快速实现温度的升高，同时通过温度传感器的设置，方便控制核酸检测仪所需的合适温度，从而达到恒温检测的目的的特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种恒温扩增核酸检测仪，包括外壳、恒温控制模块、光学检测模块、控制模块。

进一步地，所述外壳包括外壳体和壳体上盖，所述外壳体前端设置有触控显示屏，两侧设置有散热窗，右侧设置有数据传输口，后端设置有开关按钮和电源接口，下端设置有支撑脚，支撑脚的下端设置有防滑垫。

优选的，所述散热窗设置有两组，两组散热窗对称的开设于检测仪外壳体左、右两侧的下方位置，通过对称设置的散热窗，可以将核酸检测仪工作运行中产生的热量及时的散发出去，进而保障核酸检测仪使用的安全性。

优选的，所述触控显示屏与开关按钮电性连接，通过触控显示屏的设置，可以方便地用于对核酸检测仪的操作。

优选的，所述数据传输口为USB接口和WIFI连接。

进一步地，所述恒温控制模块包括试管承载板、导热板、加热板、散热片、散热风扇、温度传感器。所述试管承载板的下方设置有加热板，所述加热板的下方设置有散热片，所述散热片的下方设置有散热风扇，所述试管承载板和加热板上设置有温度传感器，所述试管承载板与加热板之间、加热板与散热片之间均覆盖有导热板。

优选的，所述试管承载板为导热性能良好的金属板，试管承载板的内侧设置有试剂反应内孔，试剂反应内孔的数量为八个。

优选的，所述导热板可以采用导热石墨片、导热硅脂、导热硅胶片中的任意一种。通过导热板的设置，能够使热量在试管承载板、加热板、散热片之间良好传递。

优选的，所述加热板的材料可以采用陶瓷、金属、半导体、硅胶、碳纤维中的任意一种。

优选的，所述散热片设置于两个散热窗之间的位置，散热片的下方设置有散热风扇；通过散热片的设置，用于对核酸检测仪进行散热，散热片配合散热风扇的使用，可以达到更好的散热效果。

优选的，所述温度传感器设置在试管承载板和加热板上，温度传感器实时采集试管承载板和加热板上的温度，转换成数字信号传输给数据处理器，数据处理器能根据温度传感器反馈的信号通过控制电路进行温度控制，如温度低于设定的反应温度，则给加热板通电升温；如温度高于设定的反应温度，则断电并起动散热片和散热风扇进行降温，从而达到恒温控制的目的。

进一步地，所述光学检测模块包括光源发生器、透镜、滤光片、全反射镜、荧光检测器。

优选的，所述光源发生器发射的光源为470nm的高亮蓝色LED光；所述滤光片为中心波长为470nm的荧光带通滤光片；所述荧光检测器为CCD成像传感器。

优选的，所述全反射镜与滤光片位于同一水平面位置，全反射镜位于试管承载板正上方的位置，且全反射镜的中轴线与试管承载板的中轴线位于同一垂直线上。

光源发生器发射的LED光经由滤光片后形成特定波长的激发光，然后经全反射镜后垂直折射到试剂反应内孔，然后试剂反应内孔试管发出的荧光通过侧面开孔传导至CCD成像传感器，CCD成像传感器通过采集试管内的荧光量，然后将光信号转换成电信号，反馈给数据处理器。

进一步地，所述控制模块包括控制电路和数据处理器，所述控制模块与所述恒温控制模块、光学检测模块、触控显示屏通过控制电路电性连接，数据处理器接收到温度传感器采集的温度信号并进行分析处理，将指令发送给控制电路，通过控制电路控制反应温度；同时数据处理器采集各个通道上CCD成像传感器检测到的荧光信号，然后对其进行分析处理得到各反应管的荧光强度

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过恒温控制模块，实现对反应温度的精准控制，达到某一恒定温度即可进行检测，解决实时定量PCR仪反复升降温造成的能耗大的问题，降低了能耗，提高了核酸检测的效率；且设备体积小、重量轻、方便携带，适用于即时检测的快速诊断中。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的后视结构示意图；

图3为本发明的恒温控制模块结构示意图；

图4为本发明的光学检测模块结构示意图；

图中：1、外壳体；2、壳体上盖；3、触控显示屏；4、散热窗；5、USB接口；6、开关按钮；7、电源接口；8、支撑脚；9、防滑垫；10、试剂反应内孔；11、试管承载板；12、导热板；13、加热板；14、温度传感器；15、散热片；16、散热风扇；17、光源发生器；18、透镜；19、滤光片；20、全反射镜；21、荧光检测器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-图4，本发明提供以下技术方案：一种恒温扩增核酸检测仪，包括检测仪外壳体1，所述检测仪外壳体1的上端设置有检测仪壳体上盖2，所述外壳体1的前端设置有触控显示屏3，所述检测仪外壳体1的两侧设置有散热窗4，所述检测仪外壳体1的右侧设置有USB接口5，所述检测仪外壳体1的后端设置有开关按钮6和电源接口7，所述检测仪外壳体1的下端设置有支撑脚8，所述支撑脚8的下端设置有防滑垫9；所述检测仪外壳体1的内侧设置有恒温控制模块，从上到下依次设置有试管承载板11、加热板13、散热片15、散热风扇16，所述试管承载板11与加热板13之间、加热板13与散热片15之间均覆盖有导热板12，所述温度传感14设置在所述试管承载板11与加热板13上；所述检测仪外壳体1的内侧设置有光学检测模块，包括光源发生器17、透镜18、滤光片19、全反射镜20和CCD成像传感器21；所述控制模块包括控制电路和数据处理器。

具体的，所述散热窗4有两组，两组散热窗4对称的开设于检测仪外壳体1左、右两侧的下方位置，所述触控显示屏3与开关按钮6电性连接，检测仪外壳体1的内侧设置有控制模块，触控显示屏3与控制模块电性连接。通过对称设置的散热窗4，可以将核酸检测仪工作运行中产生的热量及时的散发出去，进而保障核酸检测仪使用的安全性，通过触控显示屏3的设置，可以方便地用于对核酸检测仪的操作。

具体的，所述试管承载板11为导热性能良好的金属板，试管承载板11的内侧设置有试剂反应内孔10，试剂反应内孔10的数量为八个。

具体的，所述导热板12的数量为两个，两个导热板12对称的设置于加热板13上、下两侧的位置；通过导热板的设置，能够使热量在试管承载板、加热板13、散热片15之间良好传递。

具体的，所述加热板13的材料可以采用陶瓷、金属、半导体、硅胶、碳纤维中的任意一种。加热板13在工作运行的过程中，将电能转变为热能，进而可以快速实现温度的升高。

具体的，所述散热片15设置于两个散热窗4之间的位置，散热片15的下方设置有散热风扇16。通过散热片15的设置，用于对核酸检测仪的散热，散热片15配合散热风扇16的使用，以达到更好的散热效果。

具体的，所述温度传感器14设置在试管承载板11和加热板13上，温度传感器14实时采集试管承载板11和加热板13上的温度，转换成数字信号传输给数据处理器，数据处理器能根据温度传感器14反馈的信号通过控制电路进行温度控制，如温度低于设定的反应温度，则给加热板13通电升温；如温度高于设定的反应温度，则断电并起动散热片15和散热风扇16进行降温，从而达到恒温控制的目的。

具体的，所述光源发生器17发射的光源为LED光，经过透镜18将光源折射至滤光片19。所述全反射镜20与滤光片19位于同一水平面位置，全反射镜20位于试管承载板11正上方的位置，且全反射镜20的中轴线与试管承载板11的中轴线位于同一垂直线上。经由滤光片19后形成的特定波长的激发光经全反射镜20后垂直折射到试剂反应内孔10，激发样本中的物质发出荧光，然后样本发出的荧光通过侧面开孔传导至CCD成像传感器21，然后将光信号转换成电信号，反馈给数据处理器。

本发明的工作原理及使用流程：使用时，先将电源接口7与外接电源连接，然后通过开关按钮6开启触控显示屏3；将配制好的试剂加入至试剂反应内孔10，然后盖上检测仪壳体上盖2；通过触控显示屏3设置需要的反应参数如反应温度、反应时间等，然后启动恒温扩增核酸检测仪的检测程序。所述温度传感器14实时采集试管承载板11和加热板13上的温度，并反馈给数据处理器；数据处理器将指令发送给控制电路，通过控制电路控制加热板13的加热强度及散热片15和散热风扇16的散热强度，从而使反应温度达到设定值并保持恒定。温度到达设定值后，所述控制模块依次控制所述光源发生器17上的每一束LED光经过透镜18、滤光片19后发出特定波长的激发光，激发光束通过照射到所述试剂反应内孔10中的被检测样本上，激发样本中的物质发出荧光；样本中被激发的荧光通过侧面开孔到达接收端的CCD成像传感器21，将光信号转换成电信号，反馈给控制模块中的数据处理器。所述数据处理器对信号进行分析处理后得到各反应管的荧光强度并绘制出荧光扩增曲线，在触控显示屏3上显示出来。所述恒温扩增核酸检测仪获得的实验数据可以通过USB接口5传输出来。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种恒温扩增核酸检测仪，其特征在于：包括外壳、恒温控制模块、光学检测模块、控制模块。所述外壳包括外壳体（1）和壳体上盖（2）；所述恒温控制模块包括试管承载板（11）、导热板（12）、加热板（13）、散热片（15）、散热风扇（16）、温度传感器（14）；所述光学检测模块包括光源发生器（17）、透镜（18）、滤光片（19）、全反射镜（20）、荧光检测器（21）；所述控制模块包括控制电路和数据处理器。

2.根据权利要求1所述的一种恒温扩增核酸检测仪，其特征在于：所述外壳体（1）的前端设置有触控显示屏（3），两侧设置有散热窗（4），右侧设置有数据传输口（5），后端设置有开关按钮（6）和电源接口（7），下端设置有支撑脚（8），支撑脚的下端设置有防滑垫（9），所述散热窗（4）设置有两组，两组散热窗（4）对称的开设于检测仪外壳体（1）左、右两侧的下方位置。

3.根据权利要求1所述的一种恒温扩增核酸检测仪，其特征在于：所述试管承载板（11）为导热性能良好的金属板，试管承载板（11）的内侧设置有试剂反应内孔（10），试剂反应内孔（10）的数量为八个。

4.根据权利要求1所述的一种恒温扩增核酸检测仪，其特征在于：所述导热板（12）可以采用导热石墨片、导热硅脂、导热硅胶片中的任意一种，所述导热板（12）的数量为两个，两个导热板（12）对称的设置于加热板（13）上、下两侧的位置。

5.根据权利要求1所述的一种恒温扩增核酸检测仪，其特征在于：所述加热板（13）的材料可以采用陶瓷、金属、半导体、硅胶、碳纤维中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种恒温扩增核酸检测仪，其特征在于：所述散热片（15）设置于两个散热窗（4）之间的位置，散热片（15）的下方设置有散热风扇（16）。

7.根据权利要求1所述的一种恒温扩增核酸检测仪，其特征在于：所述温度传感器（14）设置在试管承载板（11）和加热板（13）上，温度传感器实时采集试管承载板（11）和加热板（13）上的温度，转换成数字信号传输给数据处理器，数据处理器能根据温度传感器（14）反馈的信号通过控制电路进行温度控制，如温度低于设定的反应温度，则给加热板（13）通电升温；如温度高于设定的反应温度，则断电并起动散热片（15）和散热风扇（16）进行降温，从而达到恒温控制的目的。

8.根据权利要求1所述的一种恒温扩增核酸检测仪，其特征在于：所述光源发生器（17）发射的光源为470nm的高亮蓝色LED光；所述滤光片（19）为中心波长为470nm的荧光带通滤光片；所述荧光检测器（21）为CCD成像传感器。

9.根据权利要求1所述的一种恒温扩增核酸检测仪，其特征在于：所述全反射镜（20）与滤光片（19）位于同一水平面位置，全反射镜（20）位于试管承载板（11）正上方的位置，且全反射镜（20）的中轴线与试管承载板（11）的中轴线位于同一垂直线上。

Images