CN115031871A - 一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法，包括以下步骤：根据加热区域，将恒温快速核酸扩增检测分析仪分为上温区、中温区、下温区；将上温区、中温区、下温区的温度设置为同一第一初始温度；设置上温区的第一目标温度、中温区的第二目标温度、下温区的第三目标温度，以及采样间隔时间；在紧密接触恒温快速核酸扩增检测分析仪的侧壁的情况下，同时获取上温区的第一升温速率、中温区的第二升温速率、下温区的第三升温速率后；对恒温快速核酸扩增检测分析仪进行温场评估；本发明能够精准地对多温区恒温快速核酸扩增检测分析仪的各个温区进行温度采集和校准；本发明能够同时对多温区进行校准。

Description

一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法

技术领域

本发明涉及恒温核酸扩增检测分析仪温度校准技术领域，具体而言，涉及一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法。

背景技术

恒温核酸扩增检测分析仪基于三段式磁导提取技术、荧光聚合酶链反应原理，与配套的检测试剂盒共同使用，用于定性检测人体样本中的病原体核酸序列。将提取、扩增和检测集于一体，全自动分析。采用恒温扩增-实时荧光法，可用于检测呼吸道病原体、生殖健康病原体、院内感染、血液传染病等。

该仪器在使用前需要进行校准工作，用于评估设备的温度环境是否准确可靠；现有校准方法是将温度传感器贴放于快速核酸检测仪反应模块的不同温区，分别对不同温区的温度进行检测。温区检测是独立的，比如检测上温区的时候，中、下温区实际上是会对上温区造成影响的，上、中、下三个温区处于同一个反应模块的不同位置，实质上是连通的，当一个温区加热时，温度会沿着侧壁漏热到其他温区，导致热散失，导致测的的结果不够精准。同时，需要分别测量三个温区，测量时间呈3倍增长且不能模拟设备实际使用时三个温区同时加热的使用情况。另外，如果采用贴合一个传感器到反应快的侧壁上测试的方式，由于贴合不紧密、接触不够好、密封不够的情况，也会导致测温不准。且目前尚未有标准是针对快速核酸检测仪的温场评估，目前都是参照PCR仪的相关规范，并不完全适用于恒温类的快速核酸检测分析仪；因此，急需一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法，用于满足恒温核酸扩增检测分析仪温度校准的技术需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法，能够同时对三个温区的不同温场温度进行精准温度检测，分析其温度准确性、升温速率和温度持续时间准确度，进而确保恒温核酸扩增检测分析仪的控温准确性和可靠性，确保其检测结果准确。

为了实现上述技术目的，本申请提供了一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法，包括以下步骤：

根据加热区域，将恒温快速核酸扩增检测分析仪分为上温区、中温区、下温区，其中，上温区、中温区、下温区处于同一空间内；

将上温区、中温区、下温区的温度设置为同一第一初始温度；

设置上温区的第一目标温度、中温区的第二目标温度、下温区的第三目标温度，以及，上温区、中温区、下温区的同一采样间隔时间；

基于采样间隔时间，在紧密接触恒温快速核酸扩增检测分析仪的侧壁的情况下，同时获取上温区基于第一初始温度至第一目标温度的第一升温速率、中温区基于第一初始温度至第二目标温度的第二升温速率、下温区基于第一初始温度至第三目标温度的第三升温速率；

基于第一升温速率、第二升温速率、第三升温速率，对恒温快速核酸扩增检测分析仪进行温场评估。

优选地，在设置第一初始温度的过程中，将上温区、中温区、下温区加热至第一初始温度后，保持第一初始温度至第一持续时间；

基于第一持续时间，获取第一初始温度的第一稳定情况，其中，若第一稳定情况为不稳定时，则评估恒温快速核酸扩增检测分析仪为不合格，若第一稳定情况为稳定时，则将第一初始温度分别加热至第一目标温度、第二目标温度、第三目标温度，基于采样间隔时间，分别获取第一升温速率、第二升温速率、第三升温速率。

优选地，在将第一初始温度分别加热至第一目标温度、第二目标温度、第三目标温度的过程中，根据设置的采样总时长，将第一初始温度分别加热至第一目标温度、第二目标温度、第三目标温度，并保持至第二持续时间；

基于第二持续时间，分别获取第一目标温度的第二稳定情况、第二目标温度的第三稳定情况、第三目标温度的第四稳定情况，其中，当第二稳定情况、第三稳定情况、第四稳定情况中任一一种情况为不稳定时，则评估恒温快速核酸扩增检测分析仪为不合格，当第二稳定情况和第三稳定情况和第四稳定情况为稳定时，则获取第一升温速率、第二升温速率、第三升温速率。

优选地，在设置采样总时长的过程中，根据采样总时长，获取采样间隔时间；

根据采样间隔时间，基于第一初始温度，获取第一初始温度上升到第一目标点温度的第一时间，以及第一目标点温度分别上升至第一目标温度的第二时间、第二目标温度的第三时间、第三目标温度的第四时间；

根据第二时间和第一时间的第一差值，以及第一目标温度与第一目标点温度的第二差值，获取第一升温速率；

根据第三时间和第一时间的第三差值，以及第二目标温度与第一目标点温度的第四差值，获取第二升温速率；

根据第四时间和第一时间的第五差值，以及第三目标温度与第一目标点温度的第六差值，获取第三升温速率。

优选地，在获取第一升温速率、第二升温速率、第三升温速率的过程中，第一升温速率、第二升温速率、第三升温速率同时满足的合格条件为：第一升温速率≥0.8℃/秒，和第二升温速率≥0.5℃/秒，和第三升温速度率≥0.5℃/秒，其中，当第一升温速率、第二升温速率、第三升温速度率中任一一个升温速率不满足合格条件，则评估恒温快速核酸扩增检测分析仪为不合格，否则，评估恒温快速核酸扩增检测分析仪为合格。

优选地，在获取第一稳定情况、第二稳定情况、第三稳定情况、第四稳定情况的过程中，获取恒温快速核酸扩增检测分析仪的示值误差，示值误差的表达式为：

其中，

表示示值误差，

表示恒温快速核酸扩增检测分析仪的设定温度值，

表示恒温快速核酸扩增检测分析仪的测量值的平均值；

根据示值误差，分别获取第一稳定情况、第二稳定情况、第三稳定情况、第四稳定情况。

优选地，在获取第一稳定情况、第二稳定情况、第三稳定情况、第四稳定情况的过程中，如果设定值在测量值的平均值±2倍标准差之间或等于测量值的平均值±2倍标准差时，则稳定情况为稳定，如果设定值不在测量值的平均值±2倍标准差之间时，则稳定情况为不稳定，其中，设定值用于表示初始温度以及目标温度。

优选地，在设置初始温度和目标温度的过程中，根据初始温度到目标温度的变化量的10%为升温速率计算的起始点，变化量的90%为升温速率计算的终点，进行升温速度的计算。

优选地，在获取第二稳定情况、第三稳定情况、第四稳定情况的过程中，获取恒温快速核酸扩增检测分析仪的温度过冲。

优选地，用于实现多温区校准方法的多温区校准系统，包括：

数据采集模块，用于采集上温区、中温区、下温区的第一初始温度，以及第一目标温度、第二目标温度、第三目标温度；

升温速率计算模块，用于基于采样间隔时间，同时获取上温区基于第一初始温度至第一目标温度的第一升温速率、中温区基于第一初始温度至第二目标温度的第二升温速率、下温区基于第一初始温度至第三目标温度的第三升温速率；

评估模块，用于基于第一升温速率、第二升温速率、第三升温速率，以及第一稳定情况、第二稳定情况、第三稳定情况、第四稳定情况，对恒温快速核酸扩增检测分析仪进行温场评估。

本发明公开了以下技术效果：

本发明能够精准地对多温区恒温快速核酸扩增检测分析仪的各个温区进行温度采集和校准；

本发明能够同时对多温区进行校准。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述的校准装置示意图；

图2是本发明所述的全程温度测量曲线；

图3是本发明所述的方法流程图；

图4是本发明所述的温度持续时间计算过程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1-4所示，本发明提到的用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法，具体过程包括以下步骤：

1、将无线多温区温场校准装置通过通讯接口与电脑软件连接，启动温场校准装置，设置采样间隔为100ms（可设置为100ms至无上限），采样时间为1h以上（可自由设置到校准装置记录满）

2、设置恒温快速核酸检测仪三个温区的温度和维持时间；

3、将快速核酸检测仪校准装置放置于快速核酸检测仪被测模块中，装置上不同温区的三个温度探头会同时与快速核酸检测仪反应孔壁紧密贴合并采集上、中、下三个温区的实时温度。

在设置恒温快速核酸检测仪三个温区的温度和维持时间的过程中，设置上温区、中温区、下温区起始温度为40℃，稳定一段时间，设置上温区目标温度95℃，中温区75℃，下温区70℃。保持10min。对应温度及时间仅为例子，可根据实际使用更改。

装置的模块温度示值误差计算：模块温度示值误差的计算按照公式（1）分别计算：

（1）

式中：

表示快速核酸检测仪模块温度示值误差，℃；

表示快速核酸检测仪模块设定温度值，℃；

表示该模块校准装置测量值的平均值，℃；

装置的模块平均温度过冲计算：95℃模块温度过冲以模块温度从40℃升温至设定温度95℃时，模块内实际温度超出设定温度的温度值。模块平均温度过冲计算按照公式（2）分别计算：

（2）

（3）

式中，

表示快速核酸检测仪模块温度过冲，℃；

表示快速核酸检测仪模块设定温度值，95℃；

表示该模块所有循环校准装置测得的超调温度平均值，℃；

该模块第i个循环校准装置测得的超调温度最大值，℃；n表示累积循环数，按本规范程序设置为45。温度过冲指的是在实际温度运行过程中，超出设定温度的部分，比如设置温度为95℃，在升温的时候可能会先升到97℃，再降下来。这个超出95℃的部分就是温度过冲。

检测装置检测的升温速率的计算两种方式，一种是按照示例温度方式设置温度的可按照下面计算：

上温区升温速率：

模块温度在40℃上升至95℃区间的升温过程中，取到达45℃±0.5℃范围内的一温度点标记为

，到达90℃±0.5℃范围内的一温度点标记为

，这一过程经历的时间记为

。要求升温速率

≥0.8℃/秒，则时间对应关系为：

。

中温区升温速率：

模块温度在40℃上升至75℃区间的升温过程中，取到达45℃±0.5℃范围内的一温度点标记为

，到达75℃±0.5℃范围内的一温度点标记为

，这一过程经历的时间记为

。要求升温速率

≥0.5℃/秒，则时间对应关系为：

。

下温区升温速率：

模块温度在40℃上升至70℃区间的升温过程中，取到达45℃±0.5℃范围内的一温度点标记为

，到达70℃±0.5℃范围内的一温度点标记为

，这一过程经历的时间记为

。要求升温速率

≥0.5℃/秒，则时间对应关系为：

。

如果设置其他起始温度和目标温度，计算升温速率：选取起始温度到目标温度的变化量的10%为升温速率计算的起始点，变化量的90%为升温速率计算的终点，进行计算。

装置检测的过程中，为了保证温度持续时间准确性，根据以下步骤获取温度持续时间，具体位置：

获取实测的温度持续时间与设定的温度持续时间的相对偏差；

对温度持续时间段进行截取，其中，如图4所示，根据动态测量到的平均温度±2标准差来截取平台，温度示值误差那里的平台也是指这部分。平台指的是温度稳定阶段，计算温度维持时间和温度示值误差都是对稳定阶段计算的，判定标准就是平均温度±2倍标准差满足平均温度±2倍标准差的温度都判定在维持阶段，时间计入统计，然后看持续了多久。例如，正常实验设置95℃，维持30min，那实际可能满足平台判定的只有29min50s。

所截取的平台时间即温度持续时间。

本发明是针对这种恒温核酸扩增检测分析仪的反应模块，提供了用于恒温核酸扩增检测分析仪的多温区温度校准方法，能够同时对三个温区的不同温场温度进行检测，分析其温度准确性、升温速率和温度持续时间准确度，进而确保恒温核酸扩增检测分析仪的控温准确性和可靠性，确保其检测结果准确。

通过该方法和装置不止能够评估设备温度是否准确可靠，还能够精准地采集到设备的实际温度，所得数据有助于对设备的控制工艺进行改进，进一步提高设备的质量，缩短快速核酸检测分析的时间。

实施例1：本发明提到的检测过程如下所示：

将无线多温区温度校准装置通过通讯接口与电脑软件连接，在电脑上位机软件上启动温场校准装置，设置采样间隔为100ms（可设置为100ms至无上限），采样时间为1h以上（可自由设置到校准装置记录满）

将快速核酸检测仪校准装置放置于快速核酸检测仪被测模块中，装置上不同温区的三个温度探头会同时与快速核酸检测仪反应孔壁紧密贴合并采集上、中、下三个温区的实时温度。

首先保证上温区、中温区、下温区起始温度为40℃或以下，然后设置上温区目标温度95℃，中温区75℃，下温区70℃，等待温度上升到设定温度并保持10min以上，关闭待测仪器，取出无线多温区温度校准装置的探头，导出并记录实验数据。（对应温度及时间仅为例子，可根据实际需求更改）

数据处理：

项目一：升温速率：

根据校准规范定义的升温速率计算方法，上温区的升温速率是指：在模块温度从40℃升温到95℃的过程中，选取45℃±0.5℃的一个温度点为TA1，到达90℃±0.5℃范围内的一个温度点记为TB，所耗费的时间为t，升温速率计算公式为（TB-TA）/t，将得到的结果记入下表。中温区和下温区计算过程与此类似，仅在温度点的选取有所差异。如表1所示的升温速率数据和表2记载的未增加紧配合（弹力顶珠/硅胶等）升温速率数据记录；

项目二：温度过冲

如图2所示的温度测量曲线中可以看出，整个升温过程三个温区均没有温度过冲。

项目三：温度示值误差

首先将待测仪器的设定温度作为标称值，然后根据实验数据记录，选择10min的稳定数据，分别计算上温区、中温区、下温区的温度平均值作为测量值，最后根据示值误差=标称值-测量值的计算公式计算，得出实验结果如表3、表4所示，其中，表3为本发明温度示值误差数据，表4为本发明未增加紧配合（弹力顶珠/硅胶等）温度示值误差数据。

项目四：温度持续时间：

如图4所示，温度持续时间的计算方式为：根据动态测量到的区间平均温度±2标准差来截取平台，从图4可以清楚地看出，在区间平均温度不大于平均值+2标准差以及不小于平均值-2标准差的区间范围内，均为有效的温度持续过程，选取持续过程最长的平台所维持的时间为温度持续时间，如表5、6所示，其中，表5为本发明温度示值误差数据，表6为本发明未增加紧配合（弹力顶珠/硅胶等）温度示值误差数据。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据加热区域，将恒温快速核酸扩增检测分析仪分为上温区、中温区、下温区，其中，所述上温区、所述中温区、所述下温区处于同一空间内；

将所述上温区、所述中温区、所述下温区的温度设置为同一第一初始温度；

设置所述上温区的第一目标温度、所述中温区的第二目标温度、所述下温区的第三目标温度，以及，所述上温区、所述中温区、所述下温区的同一采样间隔时间；

基于所述采样间隔时间，在紧密接触所述恒温快速核酸扩增检测分析仪的侧壁的情况下，同时获取所述上温区基于所述第一初始温度至所述第一目标温度的第一升温速率、所述中温区基于所述第一初始温度至所述第二目标温度的第二升温速率、所述下温区基于所述第一初始温度至所述第三目标温度的第三升温速率；

基于所述第一升温速率、所述第二升温速率、所述第三升温速率，对所述恒温快速核酸扩增检测分析仪进行温场评估。

2.根据权利要求1所述一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法，其特征在于：

在设置第一初始温度的过程中，将所述上温区、所述中温区、所述下温区加热至所述第一初始温度后，保持所述第一初始温度至第一持续时间；

基于所述第一持续时间，获取所述第一初始温度的第一稳定情况，其中，若所述第一稳定情况为不稳定时，则评估所述恒温快速核酸扩增检测分析仪为不合格，若所述第一稳定情况为稳定时，则将所述第一初始温度分别加热至所述第一目标温度、所述第二目标温度、所述第三目标温度，基于所述采样间隔时间，分别获取所述第一升温速率、所述第二升温速率、所述第三升温速率。

3.根据权利要求2所述一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法，其特征在于：

在将所述第一初始温度分别加热至所述第一目标温度、所述第二目标温度、所述第三目标温度的过程中，根据设置的采样总时长，将所述第一初始温度分别加热至所述第一目标温度、所述第二目标温度、所述第三目标温度，并保持至第二持续时间；

基于所述第二持续时间，分别获取所述第一目标温度的第二稳定情况、所述第二目标温度的第三稳定情况、所述第三目标温度的第四稳定情况，其中，当所述第二稳定情况、所述第三稳定情况、所述第四稳定情况中任一一种情况为不稳定时，则评估所述恒温快速核酸扩增检测分析仪为不合格，当所述第二稳定情况和所述第三稳定情况和所述第四稳定情况为稳定时，则获取所述第一升温速率、所述第二升温速率、所述第三升温速率。

4.根据权利要求3所述一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法，其特征在于：

在设置采样总时长的过程中，根据所述采样总时长，获取所述采样间隔时间；

根据所述采样间隔时间，基于所述第一初始温度，获取所述第一初始温度上升到第一目标点温度的第一时间，以及所述第一目标点温度分别上升至所述第一目标温度的第二时间、所述第二目标温度的第三时间、所述第三目标温度的第四时间；

根据所述第二时间和所述第一时间的第一差值，以及所述第一目标温度与所述第一目标点温度的第二差值，获取所述第一升温速率；

根据所述第三时间和所述第一时间的第三差值，以及所述第二目标温度与所述第一目标点温度的第四差值，获取所述第二升温速率；

根据所述第四时间和所述第一时间的第五差值，以及所述第三目标温度与所述第一目标点温度的第六差值，获取所述第三升温速率。

5.根据权利要求4所述一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法，其特征在于：

在获取所述第一升温速率、所述第二升温速率、所述第三升温速率的过程中，所述第一升温速率、所述第二升温速率、所述第三升温速率同时满足的合格条件为：所述第一升温速率≥0.8℃/秒，和所述第二升温速率≥0.5℃/秒，和所述第三升温速度率≥0.5℃/秒，其中，当所述第一升温速率、所述第二升温速率、所述第三升温速度率中任一一个升温速率不满足所述合格条件，则评估所述恒温快速核酸扩增检测分析仪为不合格，否则，评估所述恒温快速核酸扩增检测分析仪为合格。

6.根据权利要求5所述一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法，其特征在于：

在获取所述第一稳定情况、所述第二稳定情况、所述第三稳定情况、所述第四稳定情况的过程中，获取所述恒温快速核酸扩增检测分析仪的示值误差，所述示值误差的表达式为：

其中，△T_d表示示值误差，T_s表示恒温快速核酸扩增检测分析仪的设定温度值，

表示恒温快速核酸扩增检测分析仪的测量值的平均值；

根据所述示值误差，分别获取所述第一稳定情况、所述第二稳定情况、所述第三稳定情况、所述第四稳定情况。

7.根据权利要求6所述一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法，其特征在于：

在获取所述第一稳定情况、所述第二稳定情况、所述第三稳定情况、所述第四稳定情况的过程中，如果设定值在测量值的平均值±2倍标准差之间或等于测量值的平均值±2倍标准差时，则稳定情况为稳定，如果设定值不在测量值的平均值±2倍标准差之间时，则稳定情况为不稳定，其中，所述设定值用于表示初始温度以及目标温度。

8.根据权利要求7所述一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法，其特征在于：

在设置所述初始温度和所述目标温度的过程中，根据所述初始温度到所述目标温度的变化量的10%为升温速率计算的起始点，变化量的90%为升温速率计算的终点，进行升温速度的计算。

9.根据权利要求7所述一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法，其特征在于：

在获取所述第二稳定情况、所述第三稳定情况、所述第四稳定情况的过程中，获取所述恒温快速核酸扩增检测分析仪的温度过冲。

10.根据权利要求9所述一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法，其特征在于：

用于实现所述多温区校准方法的多温区校准系统，包括：

数据采集模块，用于采集所述上温区、所述中温区、所述下温区的所述第一初始温度，以及所述第一目标温度、所述第二目标温度、所述第三目标温度；

升温速率计算模块，用于基于所述采样间隔时间，同时获取所述上温区基于所述第一初始温度至所述第一目标温度的第一升温速率、所述中温区基于所述第一初始温度至所述第二目标温度的第二升温速率、所述下温区基于所述第一初始温度至所述第三目标温度的第三升温速率；

评估模块，用于基于所述第一升温速率、所述第二升温速率、所述第三升温速率，以及所述第一稳定情况、所述第二稳定情况、所述第三稳定情况、所述第四稳定情况，对所述恒温快速核酸扩增检测分析仪进行温场评估。

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