CN115197834A - 一种具有分离风道设计的核酸检测设备及核酸检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有分离风道设计的核酸检测设备，包含承载台，具有容纳提供核酸扩增反应耗材的反应耗材承载部，所述承载台还包含供应所述核酸扩增反应条件的热循环模块，还包含位于核酸检测设备外壳的第一通风口，驱动所述承载台与所述第一通风口相对运动的驱动模块，所述驱动模块驱动所述承载台在所述反应耗材内进行热学扩增反应的时间段内与所述第一通风口相连接形成第一风道，而在非热学扩增反应时间段的其他时间段的至少部分时间段内所述承载台与所述第一通风口相间隔，通过分离风道设计使得设备内部干扰小污染风险较低，保证了各个模块不同阶段运行中均能最大限度保证相互之间不被污染。

Description

一种具有分离风道设计的核酸检测设备及核酸检测方法

技术领域

本发明涉及医疗器械的体外诊断(IVD)技术领域，具体涉及一种具有分离风道设计的核酸检测设备。

背景技术

核酸分析设备,其通过扩增生物样品中包含的核酸来分析生物样品，在疾病防控和公共安全领域可通过呼吸道标本(鼻拭子、咽拭子)、血液(全血样本)或消化道样本(肛拭子、粪便样本)等等中是否存在外来入侵的病毒的核酸，来确定人体是否被病毒感染；在食品安全领域农产品和食品检验，分析核酸的方法可以确定农产品和食品的安全性；在刑事侦察等的犯罪活动中，法医或者侦察检验人员通常也通过核酸分析来对于一些证据或者证据的支撑材料进行验证。

一般而言为了实现核酸检测的目的，不同公司会开展提取仪器和PCR扩增仪器的研发，通过构建大型实验室划分不同区域从而实现类似流水化的检测，然而，在一些场景下对于比较少量的对象需要进行多目标的快速检测，因此集成化的一体机研发具有重大的意义，在一体化的仪器中不需要太多的人工干预，大大降低了操作难度，对于操作人员技能要求大大降低，同时也有利于实现结果更高的可重复性进而保证检测结果的可靠。尤其是在医学上,医生的诊断和患者治疗通常取决于对患者样品中分析物浓度或其他参数的测量。该测量通常由体外诊断系统执行(更多地依赖于核酸检测设备),由于患者的生命健康等可能取决于此类测量的结果的准确性和可靠性,因此系统的正常运行非常重要。

一体化的设备由于采取了集合化的设计思路，将样本管，核酸提取耗材，PCR扩增反应耗材集合化地放置在集合化设计的一体机内，通过一体机内的自动化装置配合时序控制等的安排，从而实现自动将样本管中的样本液转移至核酸提取耗材内进行核酸提取操作，之后通过将提取完成的样本液中的核酸片段转移至PCR扩增反应耗材中，可以通过分杯和多种颜色形成的检测通道等方案完成对于多种疾病的同时检测。然而这种一体机类型的检测过程中由于具有核酸提取和PCR扩增两种不同功能，而实际上由于空间尺寸的限制，这两种不同功能距离不会相隔过远，如此将导致在不同的阶段中可能存在污染风险，例如始终采用相同的出风方式将造成，位于PCR扩增区域上游布局的核酸提取区存在将气溶胶等可能通过空气气流传播而污染始终处于下游位置的PCR扩增反应，进而可能造成整个检测结果不准确的后果。

公开号为CN113388507B名称为“一种核酸提取与PCR检测一体机”的发明专利公开了结构：机壳上设置有进风口、出风口，进风口设置有第一过滤器，出风口处设置有第二过滤器，机壳内侧靠近进风口的位置设置有挡风板，挡风板设置于进风口与PCR检测模块之间，挡风板自进风口向核酸提取模块延伸；核酸提取模块底部设置第一风道，PCR检测模块底部设置第二风道，第一风道与第二风道联通；在第二风道远离第一风道一侧依次设置变向风道、风扇，风扇的远离变向风道一侧与第二过滤器联通。该方案中核酸提取模块和PCR模块之间的风道是联通的，之间设置有过滤器，核酸提取模块处于上风向，过滤器也有泄漏受污染空气的风险。并且采用此种设计由于扩增区和提取区设置独立间隔的物理结构门4来实现防污染的隔离，设计方案上很难实现两个模块集成于相同承载台的便捷式结构设计，同时物理结构门4存在使得仪器内部负压的局部不平衡更为加剧。

因此亟待开发一种能够分离风道功能的检测设备，从而降低由于采用集成化一体化设计而导致的在空间局限的条件下增加可能的结果错误潜在风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有分离风道设计的核酸检测设备，具有结构简单、降低由于空间交叉所带来的污染、降低了可能对外界污染的风险等优点，解决现有技术中的问题。

本发明采用的技术方案具体为：

一种具有分离风道设计的核酸检测设备，包含承载台，具有容纳提供核酸扩增反应耗材的反应耗材承载部，所述承载台还包含供应所述核酸扩增反应条件的热循环模块，还包含位于核酸检测设备外壳的第一通风口，驱动所述承载台与所述第一通风口相对运动的驱动模块，所述驱动模块驱动所述承载台在所述反应耗材内进行热学扩增反应的时间段内与所述第一通风口相连接形成第一风道，而在非热学扩增反应时间段的其他时间段的至少部分时间段内所述承载台与所述第一通风口相间隔。

根据上述结构，扩增过程中驱动模块驱动承载台直接抵接在检测设备外壳上的第一通风口，从而形成了相对密封的第一风道，此时PCR扩增反应过程中产生的废热将直接经过第一风道被排出壳体之外，而不至于在排出过程中泄露至检测设备内部造成废热堆积影响电路等工作环境，保证了整个系统的可靠性。

进一步地，所述核酸检测设备外壳还包含第二通风口，所述第二通风口与所述第一通风口位于相同的所述核酸检测设备外壳侧壁上，所述第二通风口包含与其相连的独立风道，在至少部分所述承载台与所述第一通风口相间隔的时间段内，所述第二通风口与所连接的独立风道处于运行状态实现将所述核酸检测设备内空气排出。

优选的，所述承载台还包含容纳提供核酸提取反应耗材的提取耗材承载部，所述驱动模块驱动所述承载台在所述提取耗材内进行提取反应的时间段内与所述第一通风口相间隔，且所述第二通风口与所连接的独立风道处于运行状态。

进一步地，所述核酸检测设备外壳还包含第三通风口，所述第三通风口与所述第一通风口位于相同的所述核酸检测设备外壳侧壁上，还包含所述核酸检测设备外壳底或顶部的第四通风口，在至少部分时间段内所述第三通风口与所述第四通风口形成具有第一空气流通方向的第二风道。根据上述结构，第二风道，使得系统内部空气也能被及时更换，在及时排出电路元件发热产生废热的同时也能动态地更新内部空气降低气溶胶等污染风险。

优选的，所述承载台还包含容纳提供核酸提取反应耗材的提取耗材承载部，所述驱动模块驱动所述承载台在所述提取耗材内进行提取反应的时间段内与所述第一通风口相间隔，且在该时间段内所述第二通风口与所述第三通风口形成具有第一空气流通方向的第二风道。根据上述结构，在提取耗材内进行提取反应的时间段内，形成的第二风道，使得系统内部空气也能被及时更换，在及时排出电路元件发热产生废热的同时也能动态地更新内部空气降低气溶胶等污染风险。

进一步地，在所述反应耗材内进行热学扩增反应的时间段内所述第二通风口与所述第三通风口形成具有第二空气流通方向的第三风道。根据上述结构，此时按照第三风道内的空气流动方向，提取耗材承载区位于扩增耗材承载区的上风向，如此纵使扩增过程中由于前期开盖可能存在的气溶胶等污染也能很快地被排出扩增区域，保证检测结果的可靠性。

进一步地，在所述提取耗材内进行提取操作的时间段内所述第三通风口与所述第一通风口形成具有第三空气流通方向的第四风道。根据上述结构，保证了在核酸提取时间段内由于承载台与第一通风口分离，其可以作为辅助通风口增加了整体的空气流量，从而保证了检测设备内部空气更新速度更快的效果。

进一步地，所述第一空气流通方向为在核酸检测设备内经由所述第二通风口整体流向所述第三通风口。

进一步地，所述第一通风口包含HEPA空气过滤单元用于对所述空气进行过滤。根据上述结构，对于流入或者流出的空气进行过滤从而保证了仪器安全可靠地运行。

进一步地，所述第二通风口和/或所述第三通风口还包含风机单元，用于在至少部分时间段内驱动核酸检测设备内形成具有所述第一空气流通方向的第二风道。

优选的，所述风机单元能在至少不同的时间段内形成不同的旋转方向，从而实现核酸检测设备内不同时间段内不同的空气流动方向。满足各个工作阶段所需求的风向转换。

一种核酸检测方法，使用以上具有分离风道设计的核酸检测设备。

进一步地，使用上述具有分离风道设计的核酸检测设备，在非热学扩增反应时间段的其他时间段中的至少部分时间段，控制所述第二通风口与所连接的独立风道处于运行状态，而在所述热学扩增反应的时间段内控制所述第二通风口与所连接的独立风道处于非运行状态。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明采用了具有分离风道设计的核酸检测设备，通过核酸检测设备中驱动模块的驱动使得位于其上的承载台被转移至检测设备的不同位置，从而可以在PCR扩增反应和对应的定量化检测过程处于与核酸提取过程甚至和样本转移过程处于不同的环境中，如此可以降低由于空间交叉所带来的污染，进一步，所述驱动模块驱动所述承载台在所述反应耗材内进行热学扩增反应的时间段内与所述第一通风口相连接形成第一风道，通过连接形成的第一风道可以直接将帕尔贴散热元件所需要散掉的热量快速散掉，而不会产生由于非独立连接的风道设计产生的对于核酸检测设备内部环境的剧烈扰动等干扰引起的扩增不充分等现象。

2、为了保证检测过程中的污染风险更小，在核酸检测设备外壳的相同侧壁上还设置第二通风口，所述第二通风口包含与其相连的独立风道，在至少部分所述承载台与所述第一通风口相间隔的时间段内，所述第二通风口与所连接的独立风道处于运行状态实现将所述核酸检测设备内空气排出，此处独立风道运行时间可以为提取耗材开盖状态下进行的核酸提取步骤，而在扩增步骤中该风道并不运行，实现了扩增和提取阶段排风风道无干扰或者小干扰地运行，最大限度地降低了提取和扩增在运动型开放平台内发生污染的可能性。

3、为了保证检测过程中的污染风险更小，在核酸检测设备外壳的相同侧壁上还设置第三通风口，并且在核酸检测设备外壳底部设置第四通风口，在至少部分时间段内，所述第三通风口与所述第四通风口形成具有第一空气流通方向的第二风道，如此可以形成内部空气的第二风道形成内部空气的整体定向流动从而保证核酸检测设备内部空气与外部形成交换，如此可进一步降低内部由于空间限制从而产生的污染风险，进一步，第三风道形成时间段可以是核酸检测设备内进行核酸提取耗材内进行核酸提取的时间段内，通过整体设计使得第三风道中空气整体定向流动方向为由所述第三通风口整体流向所述第四通风口，如此在提取耗材内进行核酸提取操作的时间段内可以使提取耗材位于PCR扩增耗材的下风口方向，如此可以极大降低在提取操作过程中由于耗材已经处于敞口操作而可能产生的气溶胶污染后续PCR扩增与检测，进而影响检测结果的问题，当然实现上述第三风道的构建可以依靠在所述第三通风口和/或所述第四通风口设置风机单元(具体风机数量此处并不限定)。

4、在所述反应耗材内进行热学扩增反应的时间段内所述第三通风口与所述第四通风口形成具有第二空气流通方向的第三风道，并且所述第二空气流通方向可以整体为在PCR扩增反应耗材内进行热学扩增和/或检测操作的时间段内可以使PCR扩增耗材位于提取耗材的下风口方向，如此PCR扩增反应阶段不存在污染上风口提取耗材的风险，进而降低了在不同时间段内正在进行的不同操作空间上的交叉污染风险，并且在扩增阶段即使有气溶胶等污染风险的存在也可快速地被第二空气流通方向裹挟，从而快速地转移至通风口的过滤组件吸附过滤也降低了可能对外界污染的风险。

5、由于侧壁设置第一通风口，也可以在提取操作的时间段与第四通风口形成具有第三空气流通方向的第四风道，如此可以增加核酸检测设备内的空气交换速率降低了污染的风险，从而实现在不同操作时间段内对于相同通风口的充分利用的目的，当然在核酸提取操作时间段内，第三空气流通方向为内部空气整体由所述第一通风口流向所述第四通风口的方向。

6、最后通过风机旋转方向变化构建起上述不同时间段内核酸检测设备内不同的空气流动方向，免除了设置更多隔离结构钣金件，从而使得整个设计简化，也降低了更多隔板搭建隔室所引起的表面附着污染风险更高，克服了在隔板过多条件下配合紫外等灭菌杀毒效果较弱，进而造成多次检测可能存在的交叉污染风险等问题。

附图说明

图1是本发明所提供的一种一体机系统结构示意图；

图2是本发明所提供的另一种一体机系统结构示意图；

图3是本发明所提供的一种带有外壳且承载台伸出壳体范围外示意图；

图4是本发明所提供的一种承载台被驱动至预定位置执行核酸提取的系统方案示意图；

图5是本发明所提供的一种承载台运动至预定位置执行PCR扩增的系统方案示意图；

图6是本发明提供的在图1的系统结构中进行提取时系统内空气排出示意图；

图7是本发明提供的在图1的系统结构中提取和扩增过程中不同风道运行示意图；

图8是本发明所提供的另一种承载台运动至预定位置执行PCR扩增的系统方案示意图；

图9是本发明所提供的在图2的系统结构中所具有的第二风道示意图；

图10是本发明所提供的在图2的系统结构中所具有的第二风道和辅助第四风道示意图；

图11是本发明所提供的在图2的系统结构中所具有的第三风道示意图；

图12是本发明所提供的在图2的系统结构中所具有的第二风道原理示意图；

图13是本发明所提供的在图2的系统结构中所具有的第二风道和辅助第四风道原理示意图；

图14是本发明所提供的在图2的系统结构中所具有的的第三风道原理示意图。

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的附图，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。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例1：

图1为本发明实施例提供的一种核酸检测设备示意图，包含承载台10其上包含样本管101的承载部，用于放置采集到样本的样本管，所述样本管内包含利用咽拭子、鼻拭子、肛拭子等等采集到的样本，并利用样本保存液进行保存，当然也可以为血液、唾液、粪便等等样本，当然样本管可以为单采类型样本管或者5混1、10混1和20混1等等的混采类型样本管，此处并不限定。利用样本管内的样本可以进行体外检测，承载台10上还包含提取耗材102的承载部，提取耗材102为集成一体化的耗材，其包含了两个Tip头承载部，用于从样本管向提取耗材转移待提取样本液的第一Tip头，和用于从提取耗材的最终提取孔位转移提取完成的核酸样本液至PCR扩增耗材的第二Tip头，所述第二Tip头还可用于在PCR扩增耗材中从提取液转移后的混合液承载孔位中将PCR混合液进行分杯转移，其余孔位还包含磁力搅拌套承载孔位，裂解孔位，洗涤孔位(可以包含两个或以上的洗涤孔位)，洗脱孔位等等用于完成整个核酸提取操作，本发明的集合类型提取耗材设计将核酸提取操作中所需要的一次性耗材和不同操作步骤中所需要的裂解液、洗涤液和洗脱液等等存储于不同的耗材孔位，进一步可以通过塑封打包等方法构筑易于保存运输的一体化耗材。类似地承载台10还包含PCR扩增耗材103的承载部，PCR扩增耗材可以设置为多连管类型，包含集成在多连管中的PCR预混孔位和多个并联的分杯孔位实现相同样本的多目标同时检测。为了保证检测能力，样本管承载部可以同时接收多个样本管，相应地一体化提取耗材和PCR扩增耗材也对应地设置为多个。承载台包含驱动部例如电机配合丝杆结构，齿轮链条配合结构等等，驱动电机可以驱动承载台在出仓状态进仓状态运动，也可控制在承载台进入核酸检测设备壳体内而在不同的位置处进行不同的操作，例如可以在某一位置处在打开的核酸提取耗材内利用磁力搅拌套实现不同孔位的核酸提取操作，而可在另一位置处执行PCR热循环扩增反应。20为样本管开关盖机构，配合电机驱动的多个啮合型开盖单元可以实现对于多个样本管101的同时开启(此处打开方式可以为内部螺纹配合的旋转开合方式也可以为其他配合夹紧结构的外螺纹配合结构，并不限定具体实现方式)。30为提取耗材开关盖机构，由于本发明采用了集合型的提取耗材设计，开关盖机构具有长沟槽状开关盖处理部，用于卡合所述提取耗材盖的飞沿部，再利用开关盖机构竖直方向的驱动运动从而实现对于提取耗材开盖操作。40为识别机构，包含摄像头单元用于对耗材状态进行图像识别或者对于耗材的条码进行识别等等。50为移液机构，配合提取集成耗材内两个不同孔位内的两种不同类型的移液Tip头进行移液操作，移液机构可被电机丝杆机构驱动实现与承载台运动方向一致的运动，当然为了保证移液操作位置的精确性可以加密驱动丝杆螺纹，如此可以使得承载台在整个提取操作过程中基本不运动，也可以降低承载台运动驱动设计的精度而提高整个核酸检测设备在检测过程调整速度。60为磁力搅拌机构，用于在不同孔位之间配合搅拌套实现混和搅拌、磁力吸附和隔磁释放等等操作，进而完成核酸提取所需的裂解、洗涤和洗脱等等，为了配合更高准确化的不同孔位之间的核酸提取操作，所述磁力搅拌机构60和移液机构位于相同的连接结构上从而被相同的电机丝杆机构驱动，更进一步为了保证提取移液等过程的更准确化控制所述识别机构40也与上述两组机构相连接，如此可以实现样本管、提取耗材和PCR扩增耗材等开盖是否正常，开盖后提取耗材内的Tip头磁力搅拌套等组件是否齐全等的监测，通过不同机构对于该电机丝杆驱动的共用也保证了系统设计的简便。70为PCR扩增耗材开关盖机构，配合移液机构，在提取机构完成提取操作之后，执行PCR扩增耗材开盖操作，利用移液器转移部分裂解后的溶液至PCR扩增耗材的混合孔位进行样本液的混合，之后等分不同容积的溶液转移至不同的孔位进行PCR扩增，当然所述扩增耗材开关盖机构可以集合热盖功能，从而实现扩增过程中耗材顶部被抵紧的条件下而保证顶部温度较高，从而降低甚至避免热循环过程中遇到冷壁面造成的冷凝等问题。801为第一通风口，承载台10可以在驱动电机的作用下接近或者远离所述第一通风口801，例如在核酸提取操作过程中承载台10与第一通风口801之间存在一定的间隔，而在PCR扩增阶段承载台10与第一通风口801相连接形成第一风道，如此在PCR扩增阶段内扩增热循环产生的废热量将被快速且对核酸检测设备内部干扰很小排出设备壳体之外，同时也能够通过驱动部的驱动使得提取和扩增在不同的位置被操作，进而最大限度地保证了在集成化的承载台上进行复合功能操作时的可靠性，以及尽量减少甚至避免气溶胶所产生的污染。在核酸检测设备外壳上与所述第一通风口801的相同侧还设置有第二通风口802，其可直接或者间接地连接有独立风道8021，更优选地可以设置有与所述独立风道8021相连接的独立风机组件8022，如此可以实现在至少部分所述承载台与所述第一通风口相间隔的时间段内(例如可以是核酸提取耗材被打开盖体之后的核酸提取操作时间段内)，所述第二通风口与所连接的独立风道处于运行状态实现所述核酸检测设备内空气排出，保证了即使在开盖状态下完成提取操作中也不会产生严重的气溶胶污染，当然在此示例中与所述第一通风口801的相同侧还设置有第三通风口803，其可提供其他时间段内的散热、负压以及降低污染等功能。

实施例2：

图2为本发明的另一种系统布局示意图，与图1相比较取消了第二通风口802和与其连接的独立风道8021，其余结构类似，工作原理也类似，集合功能的承载台被驱动可以处于不同位置实现提取和扩增操作，如此建立的具有分离风道的检测系统也可以通过位置的转移来最大限度地降低样本管开盖操作中产生气溶胶污染的风险，其他类似结构与功能此处不再赘述。

图3为本发明所提供的一种带有壳体的承载台被驱动露出壳体范围外的示意图，当然在此外壳内可以采用如图1或者图2任一种系统布局来实现提取扩增一体化操作。承载台在电机的驱动下可以实现推开壳体80上的开合门结构804，进而使得整个承载台10可以露出核酸检测设备壳体范围外，此时可以在承载台10的样本管接收部安装对应的全部样本管101，图中样本管接收部可以最多接收8个样本管101，在这种设计下实际装载的样本管101数量可以为对应的8个当然也可以少于8个，承载台上还包含提取耗材接收部，按照样本管实际的数量和对应的位置处设置对应的一体化提取耗材102，而在其他部位则不一定设置一体化提取耗材102。同样地，在承载台的PCR扩增耗材接收部也按照样本管实际的数量和对应的位置处设置对应的扩增耗材103，完成样本管和耗材上样安装之后，可以通过按钮控制承载台被拉回核酸检测设备的壳体80内完成检测，同时开合门结构804可被例如弹簧等的拉力拉回与壳体80扣合，形成一个相对封闭的操作空间，使得整个检测过程中的污染风险降低，设备还配置有显示控制模块90用于控制整个检测流程进行并显示进度结果等等。

实施例3：

在实施例1的基础上，图4为驱动模块驱动承载台10运动至核酸提取位进行一体化耗材102开盖状态完成提取操作的示意图，在此位置处配合移液器50和磁力搅拌机构60可以完成整个提取操作，首先在样本管开关盖模块进行样本管开盖之后，提取一体化耗材102在提取耗材开关盖结构40处也执行开盖操作，移液器50可以转移适量的样本液至一体化提取耗材中，经过磁力搅拌机构60的转移实现裂解、洗涤和洗脱等等步骤，最终完成由样本液到核酸片段的获取，而在整个提取操作时间段内，独立风机组件8022处于运行状态，如此第二通风口802和连接的独立风道8021也处于运行状态，如此可以保证即使在提取操作过程中的开盖状态下，可能产生的气溶胶污染也能够被快速地消除，当然第二通风口802可以按照需要配置特定等级的过滤器，例如G4或更高等级，此处并不限定。

图5为驱动模块驱动承载台10运动至PCR扩增模块进行扩增的示意图，转移至扩增模块的包含核酸片段的溶液经过预混分杯之后形成多份可进行扩增反应，其中开关盖机构为70，当然可以在开关盖机构70上集成热盖功能模块，在PCR扩增反应过程中机构向下压紧并加热PCR耗材顶盖以实现防蒸发冷凝的扩增效果。扩增过程中驱动模块驱动承载台10直接连接在检测设备外壳上的第一通风口801，从而形成了相对密封的第一风道，此时PCR扩增反应过程中产生的废热将直接经过第一风道被排出壳体之外，而不至于在排出过程中泄露至检测设备内部造成废热堆积影响电路等工作环境，保证了整个系统的可靠性，另外在PCR扩增过程中可以同时驱动第二通风口的电机旋转从而形成分离的第二风道，保证扩增过程中系统内部空气也能被及时更换，在及时排出电路元件发热产生废热的同时也能动态地更新内部空气降低气溶胶等污染风险，实际上在PCR扩增循环过程中两个风道空气能最大限度地降低混合交叉污染的风险，而在非热学扩增反应时间段的其他时间段的至少部分时间段内所述承载台与所述第一通风口801相间隔，如此可以快速地改变PCR阶段所处的环境，与之前图4所示的提取阶段位置不相同，实现了反应环境快速变化降低了污染风险，同时在相间隔的时间段内第一通风口801可以作为辅助换风口，如此也能够实现检测设备内部空气的更快速更换。

图6为一种在独立风机组件运行状态下检测设备内空气流动示意图，在提取过程中可以控制独立风机组件8022运行，从而使得第二通风口802和连接的独立风道8021也处于运行状态，此时可以及时对于检测设备内的空气通过独立风道8021快速更新，减少气溶胶污染的可能性，图7示意了一种配合驱动机构驱动承载台运动而完成核酸提取的整个流程示意图，当样本管和提取一体化耗材均被正确执行开盖之后，驱动模块驱动承载台运动至预定位置如图7(a)所示，此时独立风机组件8022可以被控制处于运行状态，因此整个提取操作步骤可以处于始终的负压状态，通过独立风道8021和第二通风口可以实现检测设备内空气的排出，最大限度地降低了气溶胶污染风险，完成提取后，核酸片段被分杯至对应的PCR扩增耗材内，此时驱动部可以驱动承载台运动至和第一通风口801相连接的位置，如图7(b)所示，如此可以在反应环境实现快速切换的效果，在执行扩增反应过程中位于第三通风口803的风机可以被控制处于运行状态，而独立风机组件8022被控制处于非运行状态，如此实现了非物理层面的单独风道设计，最大限度地减少了扩增和提取等操作状态下的污染风险，当然单独风道运行时间段也并不限于上述描述，例如可以在非提取步骤的其他时间段内运行第三通风口803的风机以保证设备内处于负压状态等等。

实施例4：

图8为在实施例2的基础上，驱动模块驱动承载台10运动至PCR扩增模块进行扩增的示意图，与图5差别在于本设计取消了独立风道8021和相连接的第二通风口802，与所述第一通风口801相同的侧壁上设置有第三通风口803，外壳底部设置第四通风口804，其他过程与实施利3类似，此处不再赘述。图9示意了壳体上设置的第三通风口803与底部第四通风口804之间具有的第二风道示意图，如图所示在之一时间段范围内第三通风口803与底部第四通风口804之间具有第二风道其中空气整体上由所述第三通风口803流向第四通风口804，进一步该时间段为核酸提取操作的时间段，整个操作在一体化耗材开盖状态下开展，因此所可能产生的污染风险也较大，此时通过与PCR扩增阶段相分离的第二风道可以最大程度减少由于风道大部分区域和空气流动方向近似所引起的交叉污染风险。

结合图10，在该时间段内由于第一通风口801与承载台10之间相间隔，因此第一通风口801也可以作为辅助通风口，较少量的空气在内部流动产生的负压作用下由第一通风口801进入检测设备壳体内，从而整体上增加了设备壳体内空气更新速度，图10中A区域可以为承载台10上的核酸提取耗材承载区，B区域可以为PCR扩增耗材承载区，在这种风道和空气流动条件下，核酸提取耗材承载区位于PCR扩增耗材承载区的下风向，如此虽然在提取时间段内需要耗材在开盖状态下进行操作，但是该模块处于下风向位置，因此即使存在污染风险也不至于影响到处于上风向的PCR检测模块的检测结果，因此整个检测设备内最终获得的结果更准确可靠，在负压作用下该时间段内第一通风口801与第四通风口804之间可形成第四风道，在第四风道内整体的空气流动方向整体为由第一通风口801指向第四通风口804。当然为了实现上述效果也可以将风机设置于位于壳体底部的第四通风口804上，此处并不限定。

在上述方案的基础上，图11为另一时间段范围内第三通风口803与第四通风口804之间形成的第三风道示意图，例如可以在PCR扩增时间段范围内，通过风机旋转方向的控制使得第三风道内的空气流动方向为整体由第四通风口804朝向第三通风口803，对照图10中扩增耗材承载区与提取耗材承载区的位置分布可知，此时按照第三风道内的空气流动方向，提取耗材承载区位于扩增耗材承载区的上风向，如此纵使扩增过程中由于前期开盖可能存在的气溶胶等污染也能很快地被排出扩增区域，保证检测结果的可靠性。

在上述实施例的基础上，图12和图13为对应于图9和图10的不同风道示意图，在核酸提取的时间段内承载台与所述第一通风口801之间并未连接，此时为了降低由于提取开盖操作下可能造成的污染，本发明的设备内空气流动的整体方向包含由第三通风口803指向第四通风口804，如此保证了提取操作中提取模块处于下风向，不至于影响上风向的其他模块。在图13中，提取过程中整流空气流动方向为由第三通风口803指向第四通风口804的第二风道标注为T01，在这一过程中还可包含由第一通风口801整体指向第四通风口804的第四风道标注为T02，其中第二风道能够与外部交换的空气流量为A01，而第四风道能够与外部交换的空气流量为A02，如此设计，保证了在核酸提取时间段内由于承载台与第一通风口801分离，其可以作为辅助通风口增加了整体的空气流量，从而保证了检测设备内部空气更新速度更快的效果。

在上述实施例的基础上，图14示意了一种与图8对应的PCR扩增时间段内设备内部空气流道示意图，在PCR扩增时间段内驱动模块驱动承载台10与第一通风口801相连接，此时在风机作用下热循环过程中产生的废热能够通过抵接形成的相对封闭的第一风道快速地排出壳体外，该风道内载有废热的空气能够最低限度影响检测设备内部环境，对于电路电控器件的可靠性运行具有重要意义，同时可以通过建立空气流动方向为由第四通风口804指向第三通风口803的第三风道，一方面能够快速地排出电路元件等产生的废热，另一方面也能降低内部污染风险。同时第一风道与第三风道具有基本一致的流出方向，可以减少由于流动方向差异较大而引起的紊流乱流等可能造成一定的交叉污染风险。当然第四通风口804位置也可以位于壳体的顶部，如此实现的效果与底部类似，此处不再重复赘述。当然在上述的所有或者部分通风口可以设置HEPA等过滤组件，对于流入或者流出的空气进行过滤从而保证了仪器安全可靠地运行，在不同通风口的风机可按照流量等参数进行设计，具体数量也不限定。

本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本分明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本分明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (12)

1.一种具有分离风道设计的核酸检测设备，其特征在于，包含承载台，具有容纳提供核酸扩增反应耗材的反应耗材承载部，所述承载台还包含供应所述核酸扩增反应条件的热循环模块，还包含位于核酸检测设备外壳的第一通风口，驱动所述承载台与所述第一通风口相对运动的驱动模块，所述驱动模块驱动所述承载台在所述反应耗材内进行热学扩增反应的时间段内与所述第一通风口相连接形成第一风道，而在非热学扩增反应时间段的其他时间段的至少部分时间段内所述承载台与所述第一通风口相间隔。

2.如权利要求1所述的具有分离风道设计的核酸检测设备，其特征在于，所述核酸检测设备外壳还包含第二通风口，所述第二通风口与所述第一通风口位于相同的所述核酸检测设备外壳侧壁上，所述第二通风口包含与其相连的独立风道，在至少部分所述承载台与所述第一通风口相间隔的时间段内，所述第二通风口与所连接的独立风道处于运行状态实现将所述核酸检测设备内空气排出。

3.如权利要求2所述的具有分离风道设计的核酸检测设备，其特征在于，所述承载台还包含容纳提供核酸提取反应耗材的提取耗材承载部，所述驱动模块驱动所述承载台在所述提取耗材内进行提取反应的时间段内与所述第一通风口相间隔，且所述第二通风口与所连接的独立风道处于运行状态。

4.如权利要求1所述的具有分离风道设计的核酸检测设备，其特征在于，所述核酸检测设备外壳还包含第三通风口，所述第三通风口与所述第一通风口位于相同的所述核酸检测设备外壳侧壁上，还包含所述核酸检测设备外壳底或顶部的第四通风口，在至少部分时间段内所述第三通风口与所述第四通风口形成具有第一空气流通方向的第二风道。

5.如权利要求4所述的具有分离风道设计的核酸检测设备，其特征在于，所述承载台还包含容纳提供核酸提取反应耗材的提取耗材承载部，所述驱动模块驱动所述承载台在所述提取耗材内进行提取反应的时间段内与所述第一通风口相间隔，且在该时间段内所述第三通风口与所述第四通风口形成具有第一空气流通方向的第二风道。

6.如权利要求4所述的具有分离风道设计的核酸检测设备，其特征在于，在所述反应耗材内进行热学扩增反应的时间段内所述第三通风口与所述第四通风口形成具有第二空气流通方向的第三风道。

7.如权利要求4所述的具有分离风道设计的核酸检测设备，其特征在于，所述第一空气流通方向为在核酸检测设备内经由所述第三通风口整体流向所述第四通风口。

8.如权利要求1所述的具有分离风道设计的核酸检测设备，其特征在于，所述第一通风口包含HEPA空气过滤单元用于对所述空气进行过滤。

9.如权利要求4所述的具有分离风道设计的核酸检测设备，其特征在于，所述第三通风口和/或所述第四通风口还包含风机单元，用于在至少部分时间段内驱动核酸检测设备内形成具有所述第一空气流通方向的第二风道。

10.如权利要求9所述的具有分离风道设计的核酸检测设备，其特征在于，所述风机单元能在至少不同的时间段内形成不同的旋转方向，从而实现核酸检测设备内不同时间段内不同的空气流动方向。

11.一种核酸检测方法，其特征在于：使用如权利要求1至10所述的任意一种具有分离风道设计的核酸检测设备。

12.一种核酸检测方法，其特征在于：使用如权利要求2所述的具有分离风道设计的核酸检测设备，在非热学扩增反应时间段的其他时间段中的至少部分时间段，控制所述第二通风口与所连接的独立风道处于运行状态，而在所述热学扩增反应的时间段内控制所述第二通风口与所连接的独立风道处于非运行状态。

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