CN116042380A - 一种防止核酸气溶胶污染的图像采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种防止核酸气溶胶污染的图像采集装置，涉及微生物样品检测领域；包括密封罩，所述密封罩的底部开口能够与芯片反应室密封连接，所述芯片反应室上开设有加样孔，且所述芯片反应室上设置有芯片；所述密封罩内部分隔为上部区域和下部区域，所述上部区域和下部区域之间设有环形的透光层，所述上部区域和下部区域均分别设置有紫外照射装置，且位于所述上部区域的紫外照射装置能够透过所述透光层照射所述加样孔；所述上部区域内顶部设有图像采集装置，所述图像采集装置能够透过所述透光层采集所述芯片反应室上的图像。本发明能够在促进核酸气溶胶降解的情况下完成图像采集工作。

Description

一种防止核酸气溶胶污染的图像采集装置

技术领域

本发明涉及微生物样品检测技术领域，特别是涉及一种防止核酸气溶胶污染的图像采集装置。

背景技术

微流控又称微流控芯片技术，该技术可将生物、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几个平方厘米的芯片上，以可控流体贯穿整个系统，用以替代常规化学或生物实验室的各种功能，有着体积轻巧、使用样品及试剂量少、能耗低、反应速度快、可大量平行处理及可即用即弃等优点。目前，微流控芯片在微生物检测领域应用广泛，可根据芯片反应室的颜色不同和变化情况判断出微生物的含量。

人和动植物体以及土壤中的微生物能通过飞沫或尘埃等散布于空气中，使空气中含有一定种类和数量的微生物。在医院、兽医院以及畜禽厩舍附近的空气中，常悬浮有病原微生物的气溶胶，健康的人或动物往往因吸入而感染。被病原微生物污染的空气，常可成为污染的来源或媒介，导致传染病流行。利用微流控芯片能及时、便捷的检测出病原体，降低感染风险。

利用分子生物学技术能将痕量核酸放大成百上千万倍，极灵敏地检测所出需的信息，利用芯片检测环境微生物时，在加样和反应等过程中会产生核酸或者核酸扩增产物的气溶胶，其悬浮于空气中，对反应的结果造成影响。在反应结束后芯片产生的气溶胶污染，还会影响下次检测的准确性，甚至出现假阳性。因此，亟待发明一种能将核酸片段集中在相对密闭的空间中，进而高效、便捷、实用地促进空气中核酸气溶胶降解的装置。

深紫外线（UVC）是波长在200-350nm的不可见光，使用深紫外线照射细菌使其的DNA分子中同一条链相邻胸腺嘧啶碱基形成以共价键连接成环丁烷结构的二聚体，影响DNA的双螺旋结构，使其复制和转录功能受阻，因此深紫外线照射能破坏核酸片段结构，促进降解，最终对环境中的有害微生物起到灭活消杀的作用。因此提供一种紫外照射装置，对环境中的微生物进行消杀或者促进核酸扩增产物的气溶胶降解具有十分重要的意义。

现有的装置以利用深紫外技术消杀微生物为主，其体积大、作用空间广、针对性差，大多针对物体表面上和大范围空间中的微生物，不能满足使用微流控芯片检测中的各种需求，且深紫外光会影响微流控芯片反应孔的显色反应，也会影响图像采集的效果。在使用微流控芯片检测时，在将样品加入加样孔的过程中会产生核酸气溶胶，加入多个样本后会影响各样本的纯净度，同时也会影响同一种样品检测不同指标的准确性，且不可避免的会有核酸片段暴露于空气中，产生的核酸气溶胶会持续影响芯片检测，多样本之间会产生交叉污染，对实验结果造成影响。在加热显色过程中，反应室中溶液受热，扩增片段容易通过流道从反应室外溢出来，悬浮于空气中，随机落入加样孔，对检测结果造成影响，同时在检测过程中需要实时连续采集芯片反应室中颜色的变化情况，根据颜色变化的情况计算出微生物数量，常规需要人工操作图像采集器收集图像，现有的技术无法在促进核酸气溶胶降解的情况下完成图像采集工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种防止核酸气溶胶污染的图像采集装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够在促进核酸气溶胶降解的情况下完成图像采集工作。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种防止核酸气溶胶污染的图像采集装置，包括密封罩，所述密封罩的底部开口能够与芯片反应室密封连接，所述芯片反应室上开设有加样孔，且所述芯片反应室上设置有芯片；所述密封罩内部分隔为上部区域和下部区域，所述上部区域和下部区域之间设有环形的透光层，所述上部区域和下部区域均分别设置有紫外照射装置，且位于所述上部区域的紫外照射装置能够透过所述透光层照射所述加样孔；所述上部区域内顶部设有图像采集装置，所述图像采集装置能够透过所述透光层采集所述芯片反应室上的图像；位于所述上部区域的紫外照射装置透过透光层形成的环形照射区域与图像采集装置透过透光层形成的环形图像采集区域不重合，且照射区域位于图像采集区域内部；本发明能将核酸片段集中在密封罩内部相对密闭的空间中，进而高效、便捷、实用地促进空气中核酸气溶胶降解，通过紫外照射装置能够对检测过程中的核酸气溶胶进行降解处理，这将提升微流控芯片检测的准确性和可靠性，对检测环境微生物和传染病预防与控制以及环境的卫生学监督与保护具有重要的意义。

可选的，所述密封罩顶部设置有施压装置，所述施压装置能够对所述密封罩施加向下的压力，带动热盖压板下降，促进密封罩紧密包含住芯片，形成一个独立密闭的空间。

可选的，所述施压装置包括活动套设于所述密封罩顶部的热盖压板，所述热盖压板底部外侧一体成型有翼缘，所述翼缘上活动穿设有轴肩螺丝，所述轴肩螺丝底部与所述密封罩上方螺纹固定连接，所述轴肩螺丝上套设有压簧，所述压簧位于所述翼缘与和所述密封罩之间，热盖压板下降，使得压簧形变，能够促进密封罩紧密包含住芯片；所述热盖压板顶部设有控制装置。

可选的，所述控制装置包括步进电机；所述热盖压板顶部通过丝杆螺母与所述步进电机固定连接，步进电机通电带动丝杆螺母旋转，进而能够带动热盖压板下降。

可选的，所述密封罩内壁上固定设置有环形挡板，所述环形挡板将所述密封罩内部分隔为上部区域和下部区域；所述透光层位于所述环形挡板的中间圆孔处；所述环形挡板位于上部区域的表面涂覆有防护涂层，所述防护涂层能够吸收紫外线。

可选的，所述环形挡板的中间圆孔处固定设置有圆形结构的石英片，所述石英片顶部固定设置有圆形的遮光板，所述石英片位于所述遮光板和所述环形挡板之间的部分形成所述透光层。

可选的，所述紫外照射装置为紫外灯珠；所述环形挡板底部环设有多个所述紫外灯珠，所述密封罩内顶部的边缘处环形阵列布置有多个所述紫外灯珠。

可选的，所述图像采集装置为摄像机，其外接有数据处理终端，例如计算机。

可选的，所述密封罩材质为塑料、树脂或金属，所述密封罩底部采用柔性材质制成，密封罩底部受到下压作用力产生形变，能够将芯片紧密包含于密封罩内。

可选的，所述密封罩上部区域的内壁涂覆有防护涂层，该防护涂层采用现有的紫外线吸收剂等材料，从而所述防护涂层能够吸收紫外线，下部区域选用铝制材料，即下部区域内壁上固定设置有纯铝材质的内衬，所述内衬表面镀有光滑膜，提升了反射聚光效果，能够防止深紫外光污染的同时能减少光源分散，增强消杀效果。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明将深紫外技术和图像采集技术于一体，可防止在指定区域内核酸气溶胶扩散，同时快速有效地降解指定区域空间内核酸片段，消除气溶胶污染，保证检测结果准确性，同时能完成图像采集工作，在降解核酸气溶胶防止其污染的同时完成图像采集工作，降低了工作强度，减少了实验误差。

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为本发明防止核酸气溶胶污染的图像采集装置结构示意图；

图2为本发明防止核酸气溶胶污染的图像采集装置剖面示意图；

图3为本发明密封罩上层结构示意图；

图4为本发明密封罩下层结构示意图；

图5为本发明紫外照射和图像采集光线路径示意图；

图6为本发明芯片反应室示意图；

附图标记说明：1-密封罩，2-芯片反应室，3-加样孔，4-环形挡板，5-石英片，6-遮光板，7-图像采集装置，8-热盖压板，9-轴肩螺丝，10-压簧，11-步进电机，12-丝杆螺母，13-紫外灯珠。

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。

本发明的目的是提供一种防止核酸气溶胶污染的图像采集装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够在促进核酸气溶胶降解的情况下完成图像采集工作。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种防止核酸气溶胶污染的图像采集装置，如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，包括密封罩1，密封罩1的底部开口能够与芯片反应室2密封连接，芯片反应室2上开设有加样孔3，且芯片反应室2上设置有芯片；密封罩1内壁上固定设置有环形挡板4，环形挡板4将密封罩1内部分隔为上部区域和下部区域，环形挡板位于上部区域的表面采用能够吸收紫外线的材料涂覆有一层防护涂层；环形挡板4的中间圆孔处固定设置有圆形结构的石英片5，石英片5顶部固定设置有圆形的遮光板6，石英片5位于遮光板6和环形挡板4之间的部分形成透光层；根据石英对紫外线的折射特性调整石英透光片和遮光板6的大小和位置；上部区域和下部区域均分别设置有紫外照射装置，且位于上部区域的紫外照射装置能够透过透光层照射加样孔3；上部区域内顶部设有图像采集装置7，图像采集装置7能够透过透光层采集芯片反应室2上的图像，如图5所示，图像采集装置照射到芯片反应室上的区域为观测区；位于上部区域的紫外照射装置透过透光层形成的环形照射区域与图像采集装置7透过透光层形成的环形图像采集区域不重合，且照射区域位于图像采集区域内部；本发明能将核酸片段集中在密封罩1内部相对密闭的空间中，进而高效、便捷、实用地促进空气中核酸气溶胶降解，通过紫外照射装置能够对检测过程中的核酸气溶胶进行降解处理，这将提升微流控芯片检测的准确性和可靠性，对检测环境微生物和传染病预防与控制以及环境的卫生学监督与保护具有重要的意义。

具体的，密封罩1材质为塑料、树脂或金属，密封罩1底部采用柔性材质制成，密封罩1底部受到下压作用力产生形变，能够将芯片紧密包含于密封罩1内。密封罩1上部区域的内壁采用能够吸收紫外线的材料涂覆有一层防护涂层，密封罩1下部区域的内壁上固定设置有纯铝材质的内衬，经镀膜，机械或化学打磨后提升了反射聚光效果，能够防止深紫外光污染的同时能减少光源分散，增强消杀效果。

密封罩1顶部设置有施压装置，施压装置能够对密封罩1施加向下的压力，带动热盖压板8下降，促进密封罩1紧密包含住芯片，形成一个独立密闭的空间；施压装置结构不做具体限制，可以采用人工手动施压，或者外加重物施压的结构形式。本实施例中，施压装置包括活动套设于密封罩1顶部的热盖压板8，热盖压板8底部外侧一体成型有翼缘，翼缘上活动穿设有轴肩螺丝9，轴肩螺丝9底部与密封罩1上方螺纹固定连接，轴肩螺丝9上套设有压簧10，压簧10位于翼缘与和密封罩1之间，热盖压板8顶部设有控制装置，其能够控制热盖压板8下降，使得压簧10形变，能够促进密封罩1紧密包含住芯片。

进一步优选的，控制装置可以采用气动推杆、液压装置等，本实施例中控制装置包括步进电机11；热盖压板8顶部通过丝杆螺母12与步进电机11固定连接，具体的，步进电机11底部的电机输出轴与丝杆传动连接，丝杆上螺纹连接有螺母，螺母与热盖压板8顶部固定连接，丝杆底部活动穿设于热盖压板8顶部的开孔中，步进电机11通电带动丝杆旋转，丝杆和螺母相对运动，使得螺母旋转，进而能够带动热盖压板下降。

紫外照射装置为紫外灯珠13；环形挡板4底部环设有多个紫外灯珠13，密封罩1内顶部的边缘处环形阵列布置有多个紫外灯珠13。图像采集装置7为摄像机，其外接有数据处理终端，例如计算机。

本发明工作过程为，步进电机11通电，丝杆螺母12旋转带动热盖压板8下降，最终压簧10形变，促进密封罩1紧密包含住芯片，形成一个独立密闭的空间，在未加入样品样片检测时，下部区域的紫外灯珠13通电对空间内微生物气溶胶进行消杀，促进核酸片段降解，为检测创造洁净的环境。加入样品后，下部区域的紫外灯珠13断电，上部区域的紫外灯珠13通电，图像采集装置7开始记录。上部区域的紫外灯珠13发射的紫外线通过透光层处的石英片照射加样孔3区域，促进核酸片段降解，图像采集装置7通过石英片记录反应室的颜色变化情况，紫外不会干扰反应的进行和图像信息的采集，反应结束后上部区域紫外灯珠13断电，图像采集装置7停止工作，步进电机11通电控制密封罩1上升，此时取出芯片，准备下一次检测。装置整体结构简单，易维护，使用安全、方便，同时能够自动控制，减少检测人员工作量，减少人为操作污染的风险，提高检测准确性。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中应用了具体个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发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种防止核酸气溶胶污染的图像采集装置，其特征在于：包括密封罩，所述密封罩的底部开口能够与芯片反应室密封连接，所述芯片反应室上开设有加样孔，且所述芯片反应室上设置有芯片；所述密封罩内部分隔为上部区域和下部区域，所述上部区域和下部区域之间设有环形的透光层，所述上部区域和下部区域均分别设置有紫外照射装置，且位于所述上部区域的紫外照射装置能够透过所述透光层照射所述加样孔；所述上部区域内顶部设有图像采集装置，所述图像采集装置能够透过所述透光层采集所述芯片反应室上的图像。

2.根据权利要求1所述的防止核酸气溶胶污染的图像采集装置，其特征在于：所述密封罩顶部设置有施压装置，所述施压装置能够对所述密封罩施加向下的压力。

3.根据权利要求2所述的防止核酸气溶胶污染的图像采集装置，其特征在于：所述施压装置包括活动套设于所述密封罩顶部的热盖压板，所述热盖压板底部外侧一体成型有翼缘，所述翼缘上活动穿设有轴肩螺丝，所述轴肩螺丝底部与所述密封罩上方螺纹固定连接，所述轴肩螺丝上套设有压簧，所述压簧位于所述翼缘与和所述密封罩之间；所述热盖压板顶部设有控制装置。

4.根据权利要求3所述的防止核酸气溶胶污染的图像采集装置，其特征在于：所述控制装置包括步进电机；所述热盖压板顶部通过丝杆螺母与所述步进电机固定连接。

5.根据权利要求2所述的防止核酸气溶胶污染的图像采集装置，其特征在于：所述密封罩内壁上固定设置有环形挡板，所述环形挡板将所述密封罩内部分隔为上部区域和下部区域；所述透光层位于所述环形挡板的中间圆孔处；所述环形挡板位于上部区域的表面涂覆有防护涂层，所述防护涂层能够吸收紫外线。

6.根据权利要求5所述的防止核酸气溶胶污染的图像采集装置，其特征在于：所述环形挡板的中间圆孔处固定设置有圆形结构的石英片，所述石英片顶部固定设置有圆形的遮光板，所述石英片位于所述遮光板和所述环形挡板之间的部分形成所述透光层。

7.根据权利要求6所述的防止核酸气溶胶污染的图像采集装置，其特征在于：所述紫外照射装置为紫外灯珠；所述环形挡板底部环设有多个所述紫外灯珠，所述密封罩内顶部的边缘处环形阵列布置有多个所述紫外灯珠。

8.根据权利要求1所述的防止核酸气溶胶污染的图像采集装置，其特征在于：所述图像采集装置为摄像机。

9.根据权利要求1所述的防止核酸气溶胶污染的图像采集装置，其特征在于：所述密封罩材质为塑料、树脂或金属，所述密封罩底部采用柔性材质制成。

10.根据权利要求1所述的防止核酸气溶胶污染的图像采集装置，其特征在于：所述密封罩的上部区域内壁涂覆有防护涂层，所述防护涂层能够吸收紫外线，所述密封罩的下部区域内壁固定设置有纯铝材质的内衬，所述内衬表面镀有光滑膜。

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