CN117660166A - 核酸检测设备、核酸检测方法、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种核酸检测设备、核酸检测方法、电子设备及存储介质，属于核酸检测技术领域。核酸检测设备包括检测装置、限位装置和操作装置，检测装置用于检测微流控装置，限位装置用于将微流控装置限位于一待测位置，操作装置用于对微流控装置执行一个或者多个物理操作，物理操作完成后检测装置对微流控装置进行检测。核酸检测设备通过限位装置将微流控装置限位于一待测位置，使得微流控装置位于检测装置的检测范围内，且使得微流控装置在被检测的过程中不发生偏移；通过操作装置进行一个或多个物理操，从而实现微流控装置内部的流体通道的连通和断开；检测装置对提取后的核酸进行检测，提高了核酸检测的精度和效率。
Description
本申请要求申请日为2022年08月29日的中国专利申请202211042982.1的优先权。本申请引用上述中国专利申请的全文。
技术领域
本发明涉及核酸检测技术领域，特别涉及一种核酸检测设备、核酸检测方法、电子设备及存储介质。
背景技术
核酸(如DNA和RNA)具有特异的编码序列，可用于生物体(如动植物、细胞、细菌及病毒等)的定性和定量分析。高效快速地从生物样本中纯化和提取核酸，对分子生物学科学研究和临床医学分子诊断具有重要的意义。现有技术中，已经研发出多种能够用于纯化和提取核酸的核酸芯片，如申请号为202010628434.1的中国专利申请公开了一种用于生物样品中的核酸提取的微流控装置及方法，该微流控装置通过改变其包含的子部件的相对位置实现其内部的流体通道的连通和断开，最终实现生物样品中核酸的提取。然而现有技术中，还未有与之匹配的能够实现该微流控装置的流体通道的连通和断开的自动化核酸检测设备。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中核酸检测设备无法实现微流控装置内部的流体通道的连通和断开的缺陷，提供一种核酸检测设备、核酸检测方法、电子设备及存储介质。
本发明通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种核酸检测设备，包括检测装置，所述检测装置用于检测微流控装置，所述核酸检测设备还包括：
限位装置，所述限位装置用于将所述微流控装置限位于一待测位置；
操作装置，所述操作装置对准所述待测位置，所述操作装置用于对所述微流控装置执行一个或者多个物理操作；
其中，所述检测装置用于在一个或者多个所述物理操作被执行后，对准所述待测位置的所述微流控装置并进行检测。
在本方案中，核酸检测设备通过限位装置将微流控装置限位于一待测位置，使得微流控装置位于检测装置的检测范围内，且使得微流控装置在被检测的过程中不发生偏移；操作装置对准待测位置，方便对微流控装置进行物理操作，通过一个或多个物理操实现微流控装置内部的流体通道的连通和断开，进而实现生物样品中核酸的提取；检测装置对准待测位置，对提取后的核酸进行检测，提高了核酸检测的精确度，保证了核酸检测结果的可靠性。
优选地，一个或者多个所述物理操作包括移动所述微流控装置的至少一部分、改变所述微流控装置的温度、改变所述微流控装置的气压中的一种或多种。
在本方案中，移动微流控装置的至少一部分能够实现微流控装置内部的流体通道的连通和断开，方便核酸检测溶液的通过；改变微流控装置的温度使得微流控装置内的温度适于核酸提取和核酸扩增，进而提高核酸的纯度和总量，方便被检测装置检测，提高检测的精度；改变微流控装置的气压，即通过向微流控装置内部的流体通道通入气体以加速核酸检测溶液的流动，提高核酸检测效率。
优选地，所述限位装置包括槽体，所述槽体具有容纳槽，所述容纳槽的形状与所述微流控装置的形状相匹配并用于容纳所述微流控装置。
在本方案中，槽体为微流控装置的限位提供一个平台，容纳槽与微流控装置的形状相匹配，使得微流控装置能够更稳定地限位于容纳槽内，不易发生偏移。
优选地，所述限位装置还包括槽盖，所述槽盖盖设于所述槽体且与所述槽体铰接，所述槽盖具有与所述容纳槽相连通的检测通道，所述槽盖用于固定所述微流控装置。
在本方案中，槽盖盖设于槽体且与槽体铰接，方便将槽盖打开以将微流控装置放入容纳槽内或将微流控装置从容纳槽内移出；盖上槽盖后，槽盖能够将微流控装置进一步固定在容纳槽内，避免在检测过程中微流控装置脱离容纳槽；槽盖上开设的检测通道方便检测装置直接对容纳槽内的微流控装置进行检测。
优选地，所述限位装置还包括第一弹性件，所述第一弹性件的两端分别连接于所述槽体和所述槽盖，所述第一弹性件被设置为能够对所述槽盖施加打开的作用力。
在本方案中，第一弹性件能够对槽盖施加打开的作用力，方便槽盖的打开，使得槽盖的打开更加省时省力，同时第一弹性件的设置还使得槽盖在被打开后能够保持打开的状态，方便将微流控装置放入或移出容纳槽。
优选地，所述限位装置还包括锁止件，所述锁止件可相对所述槽盖做靠近运动以达到一锁止位置或远离运动以达到一解锁位置；
当所述锁止件位于所述锁止位置时，所述锁止件压设于所述槽盖；
当所述锁止件位于所述解锁位置时，所述槽盖与所述锁止件分离。
在本方案中，当锁止件位于锁止位置时，锁止件压设于槽盖，避免槽盖意外打开，使得槽盖能够将微流控装置牢固地限位于容纳槽内；当锁止件位于解锁位置时，槽盖与锁止件分离，槽盖在第一弹性件的作用力下被打开，方便将微流控装置放入或移出容纳槽。
优选地，所述限位装置还包括第二弹性件，沿所述锁止件的运动方向，所述第二弹性件的两端分别抵接于所述锁止件和所述槽体，所述第二弹性件用于对所述锁止件施加向所述锁止位置移动的作用力。
在本方案中，第二弹性件对锁止件施加向锁止位置移动的作用力，使得锁止件能够更加稳定地位于锁止位置，进而将槽盖锁定于槽体上，进一步保证了微流控装置在核酸检测过程中不会脱离容纳槽。
优选地，所述操作装置包括驱动组件，所述驱动组件包括电机和旋转轴，所述旋转轴的一端连接于所述电机的输出端，所述旋转轴的另一端位于所述容纳槽内并用于移动所述微流控装置的至少一部分。
在本方案中，驱动组件通过电机提供动力，动力稳定可靠；旋转轴的一端位于容纳槽内，便于与微流控装置相匹配，并通过旋转轴的转动带动微流控装置的至少一部分运动以实现微流控装置内部的流体通道的连通和断开，进而实现生物样品中核酸的提取。
优选地，所述驱动组件还包括转角测量件和传感器，所述转角测量件套设于所述旋转轴并用于随所述旋转轴转动，所述转角测量件包括若干叶片，若干所述叶片沿所述转角测量件的周向间隔设置，所述传感器用于通过检测所述叶片的转动以输出所述旋转轴转动角度的信号。
在本方案中，转角测量件的叶片随旋转轴转动，当叶片在转动过程中通过传感器的感应范围时，被传感器记录，并通过对不同叶片的感应记录计算出旋转轴所转过的角度，进而对旋转轴的转动进行控制，使得旋转轴能够与微流控装置内部的流通通道的连通和断开所需要的转动角度相匹配。
优选地，所述操作装置还包括加热组件，所述加热组件用于对所述微流控装置进行恒温控制或变温控制，所述加热组件包括加热部，所述加热部位于所述容纳槽内且位于所述容纳槽的底面和/或侧面。
在本方案中，加热组件的加热部位于容纳槽内并与对容纳槽内的微流控装置相匹配，对微流控装置进行温度控制，并根据核酸检测过程所需的温度进行恒温控制或变温控制，以便更高效地实现核酸的纯化和提取。
优选地，所述加热部对所述容纳槽的加热方式为接触式加热或非接触式加热。
在本方案中，接触式加热更加简单方便，加热部通过与微流控装置直接接触进行导热，热传递更加快速；非接触式加热可以避免与微流控装置直接接触，可以简化微流控装置的结构设计，不用在形状上单独适配加热部。
优选地，所述加热部具有与所述容纳槽的底部相配合的阶梯加热面，所述阶梯加热面用于对所述微流控装置的不同区域进行加热。
在本方案中，由于微流控装置内部的反应区的设置的位置不同，加热部通过阶梯加热面与不同的反应区进行适配，能够更精准的适用于生物样品中核酸的纯化和提取。
优选地，所述加热组件还包括加热片和热敏电阻，所述加热片设于所述加热部的内部并用于对所述加热部进行加热，所述热敏电阻的热敏端与所述加热部接触。
在本方案中，通过加热片对加热部进行加热，避免加热片直接接触微流控装置，提高加热的安全性；热敏电阻作为温度检测元件，能够及时地反馈加热部的温度值，方便对加热温度进行控制。
优选地，所述操作装置还包括压力控制组件，所述压力控制组件具有若干通气口，若干所述通气口分布于所述容纳槽的底面和/或侧面，所述通气口用于向所述微流控装置内通入正压气体或负压气体以实现所述微流控装置内的核酸检测液的流动。
在本方案中，通过压力控制组件向微流控装置内部的流体通道内通入正压气体或负压气体，以实现核酸检测溶液在流体通道内的流动，提高核酸检测的效率。
优选地，所述压力控制组件包括气泵和与所述气泵连通的通气管，所述通气管具有所述通气口，所述通气口位于所述容纳槽内。
在本方案中，气泵具有与大气连通的气口和与通气管连通的另一气口，通过通气管向微流控装置的流体通道内通入气体，气源稳定，能够加快核酸检测溶液在流体通道内的流动。
优选地，所述检测装置为光学检测装置、二极管检测装置、光纤检测装置、电学检测装置或浊度检测装置中的一种。
在本方案中，光学检测装置、二极管检测装置、光纤检测装置、电学检测装置或浊度检测装置均技术成熟、检测精度高，能够实现对生物样品中核酸的精准检测。
优选地，所述检测装置为光学检测装置，所述检测装置包括光学发射组件和光学检测组件，所述光学发射组件用于向所述微流控装置发射特定波长的光，所述光学检测组件用于对所述微流控装置上的待测溶液发射的光进行捕获。
在本方案中，通过光学发射组件向微流控装置发射特定波长的光，再通过光学检测组件对微流控装置上的待测溶液发射的光进行捕获，通过光学检测组件的成像可以方便直观地看出是否存在目标核酸，保证核酸检测的判断精度，提高核酸检测的效率。
优选地，所述核酸检测设备还包括移动装置，所述移动装置用于使所述检测装置与所述待测位置在一第一相对位置关系和一第二相对位置关系之间切换；
在所述第一相对位置关系，所述检测装置与所述待测位置之间至少留出放入或者移出所述微流控装置的操作空间；
在所述第二相对位置关系，所述检测装置对准所述待测位置并使得所述检测装置的检测范围覆盖所述待测位置。
在本方案中，检测装置和待测位置可以相对移动，两者通过移动机构进行移动，并达到第一相对位置关系和第二相对位置关系；两者处于第一相对位置关系时，检测装置与待测位置之间具有操作空间，以方便向容纳槽内放入或者移出微流控装置；两者处于第二相对位置关系时，待测位置处于检测装置的检测范围内，方便检测装置对待测位置的微流控装置进行检测。
优选地，所述移动装置通过旋转、平移或旋转与平移相结合的方式使得所述检测装置与所述待测位置在所述第一相对位置关系和所述第二相对位置关系之间切换。
在本方案中，当移动装置采用旋转的方式时，检测装置可相对待测位置具有一打开位置和关闭位置，检测装置位于打开位置时，方便微流控装置放入或移出容纳槽，检测装置位于关闭位置时，方便对检测位置的微流控装置进行检测；当移动装置采用平移的方式时，检测装置可相对待测位置做远离运动，以方便微流控装置放入或移出容纳槽，检测装置还可相对待测位置做靠近运动，以方便对检测位置的微流控装置进行检测；移动装置也可以采用旋转加平移的方式，使得检测装置与待测位置之间的相对位置关系变化更加灵活。
优选地，所述移动装置包括动力组件和导向组件；
所述动力组件包括丝杠机构、直线电机或旋转电机中的一种或者多种；
所述导向组件包括滑轨与滑块、导向柱与滑块或定子与动子中的一种组合或几种组合。
在本方案中，移动装置的动力组件采用丝杠机构、直线电机或旋转电机中的一种或者多种，结构简单，动力稳定；移动装置的导向组件采用滑轨与滑块、导向柱与滑块或定子与动子中的一种组合或几种组合，能够保证检测装置与待测位置在相对运动时不发生偏移，精准地达到第一相对位置关系和第二相对位置关系，进一步提高核酸检测的精度。
一种核酸检测方法，所述核酸检测方法适用于上述的核酸检测设备，所述核酸检测方法包括以下步骤：
S1、将所述微流控装置放置于所述限位装置的所述待测位置；
S2、通过所述操作装置对所述微流控装置执行一个或者多个所述物理操作；
S3、将所述检测装置对准所述待测位置内的所述微流控装置并进行检测。
在本方案中，通过上述核酸检测方法将微流控装置限位于待测位置，使得微流控装置位于检测装置的检测范围内，且使得微流控装置在被检测的过程中不发生偏移；通过操作装置对对微流控装置进行一个或多个物理操作，实现微流控装置内部的流体通道的连通和断开，进而实现生物样品中核酸的提取；检测装置对准待测位置，对提取后的核酸进行检测，提高了检测的精确度，保证了核酸检测结果的可靠性。
优选地，所述操作装置包括驱动组件和压力控制组件，所述步骤S2包括：
S21、通过所述驱动组件驱动所述微流控装置的至少一部分，实现所述微流控装置的流体通道的连通；
S22、通过所述压力控制组件向所述流体通道通入正压气体或负压气体，实现核酸检测溶液在所述流体通道中的流通；
S23、重复上述步骤S21和步骤S22以完成不同所述流体通道的连通和核酸检测溶液的流动，直至完成所述微流控装置内核酸的提取。
在本方案中，通过驱动组件移动微流控装置的至少一部分能够实现微流控装置内部的流体通道的连通和断开，方便核酸检测溶液的通过；通过压力控制组件向微流控装置内部的流体通道通入气体，以加速核酸检测溶液的流动，提高核酸检测效率；当微流控装置需要依次实现不同的流体通道的连通时，则重复上述步骤以依次连通不同的流体通道，直至完成所述微流控装置内核酸的提取。
优选地，所述核酸检测设备还包括加热组件，最迟在所述步骤S3之前进行下述步骤：
启动所述加热组件，使所述微流控装置内的温度达到核酸扩增所需的温度。
在本方案中，通过加热组件改变微流控装置的温度使得微流控装置内的温度适于核酸提取和核酸扩增，进而提高核酸的纯度和总量，方便被检测装置检测，提高检测的精度。
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现上述的核酸检测方法。
在本方案中，通过上述电子设备实现上述核酸检测方法，进而实现核酸检测设备的自动化检测，有利于提高核酸检测设备的检测精度和检测效率。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的核酸检测方法。
在本方案中，通过上述计算机可读存储介质上存储的计算机程序，实现上述核酸检测方法，进而实现核酸检测设备的自动化检测，有利于提高核酸检测设备的检测精度和检测效率。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的核酸检测设备通过限位装置将微流控装置限位于一待测位置，使得微流控装置位于检测装置的检测范围内，且使得微流控装置在被检测的过程中不发生偏移；操作装置对准待测位置，方便对微流控装置进行物理操作，通过一个或多个物理操实现微流控装置内部的流体通道的连通和断开，进而实现生物样品中核酸的提取；检测装置对准待测位置，对提取后的核酸进行检测，提高了核酸检测的精确度，保证了核酸检测结果的可靠性。
附图说明
图1为本发明一实施例的核酸检测设备的立体结构示意图。
图2为本发明一实施例的核酸检测设备的爆炸结构示意图。
图3为本发明一实施例的核酸检测设备的限位装置和操作装置的立体结构示意图。
图4为本发明一实施例的核酸检测设备的限位装置的槽体和槽盖的爆炸结构示意图。
图5为本发明一实施例的核酸检测设备的限位装置、加热组件和压力控制组件的爆炸结构示意图。
图6为本发明一实施例的核酸检测设备的驱动组件的爆炸结构示意图。
图7为本发明一实施例的核酸检测设备的加热组件的爆炸结构示意图。
图8为本发明一实施例的核酸检测设备的检测装置的爆炸结构示意图。
图9为本发明其他实施方式中核酸检测设备的操作装置的驱动组件、加热组件和压力控制组件的布置方式示意图。
图10为本发明一实施例的核酸检测设备的移动装置的立体结构示意图。
图11为本发明一实施例的核酸检测设备的检测装置和待测位置的第一相对位置关系示意图。
图12为本发明一实施例的核酸检测设备的检测装置和待测位置的第二相对位置关系示意图。
图13为本发明其他实施方式中移动装置采用竖直移动方式时的核酸检测设备的结构示意图。
图14为本发明其他实施方式中移动装置采用旋转移动方式时的核酸检测设备的结构示意图。
图15为与本发明一实施例的核酸检测设备相适配的微流控装置的立体结构示意图。
图16为与本发明一实施例的核酸检测设备相适配的微流控装置的某一视角的爆炸结构示意图。
图17为与本发明一实施例的核酸检测设备相适配的微流控装置的另一视角的爆炸结构示意图。
图18为本发明一实施例的核酸检测方法的流程示意图。
附图标记说明：
检测装置1
光学发射组件11
散热片111
光源件112
底座113
滤光片114
光源支架115
光学检测组件12
检测支架121
相机122
限位装置2
槽体21
容纳槽211
槽盖22
检测通道221
第一弹性件23
锁止件24
第二弹性件25
连接杆26
阻尼器27
锁止挡片28
操作装置3
驱动组件31
电机311
旋转轴312
转角测量件313
叶片3131
传感器314
电机支架315
加热组件32
加热部321
阶梯加热面3211
加热片322
热敏电阻323
加热固定板324
硅胶垫325
压力控制组件33
气泵331
通气管332
通气口3321
气管接头333
移动装置4
滑轨41
滑块42
限位件43
微流控装置5
旋转部件51
旋转卡槽511
上壳体52
下壳体53
进气孔531
加热孔532
转轴孔533
微流控主体54
流体通路541
具体实施方式
下面通过实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之内。
如图1至图8以及图10至图12所示，本实施例提供一种核酸检测设备，用于实现微流控装置5内的生物样品中的核酸的提取并对微流控装置5进行核酸检测，其中，微流控装置5为一种能够用于纯化和提取核酸的核酸芯片，如申请号为202010628434.1的中国专利申请所公开的微流控装置5，但本实施例中的核酸检测设备的应用并不局限于此微流控装置5。
本实施例中的核酸检测设备包括检测装置1，检测装置1用于检测微流控装置5，核酸检测设备还包括限位装置2和操作装置3；限位装置2用于将微流控装置5限位于一待测位置；操作装置3对准待测位置，操作装置3用于对微流控装置5执行一个或者多个物理操作；其中，检测装置1用于在一个或者多个物理操作被执行后，对准待测位置的微流控装置5并进行检测。核酸检测设备通过限位装置2将微流控装置5限位于一待测位置，使得微流控装置5位于检测装置1的检测范围内，且使得微流控装置5在被检测的过程中不发生偏移；操作装置3对准待测位置，方便对微流控装置5进行物理操作，通过一个或多个物理操实现微流控装置5内部的流体通道的连通和断开，进而实现生物样品中核酸的提取；检测装置1对准待测位置，对提取后的核酸进行检测，提高了核酸检测的精确度，保证了核酸检测结果的可靠性。
在本实施例中，多个物理操作包括移动微流控装置5的至少一部分、改变微流控装置5的温度和改变微流控装置5的气压中。移动微流控装置5的至少一部分能够实现微流控装置5内部的流体通道的连通和断开，方便核酸检测溶液的通过；改变微流控装置5的温度使得微流控装置5内的温度适于核酸提取和核酸扩增，进而提高核酸的纯度和总量，方便被检测装置1检测，提高检测的精度；改变微流控装置5的气压，即通过向微流控装置5内部的流体通道通入气体以加速核酸检测溶液的流动，提高核酸检测效率。在其他可选地实施方式中，物理操作并不局限于上述三种，也不是三种操作必须都进行，根据具体的所需要检测的微流控装置5进行调整即可。
在本实施例中，限位装置2包括槽体21，槽体21具有容纳槽211，容纳槽211的形状与微流控装置5的形状相匹配并用于容纳微流控装置5。槽体21为微流控装置5的限位提供一个平台，容纳槽211与微流控装置5的形状相匹配，使得微流控装置5能够更稳定地限位于容纳槽211内，不易发生偏移。
在本实施例中，限位装置2还包括槽盖22，槽盖22盖设于槽体21且与槽体21铰接，槽盖22具有与容纳槽211相连通的检测通道221，槽盖22用于固定微流控装置5。槽盖22盖设于槽体21且与槽体21铰接，方便将槽盖22打开以将微流控装置5放入容纳槽211内或将微流控装置5从容纳槽211内移出；盖上槽盖22后，槽盖22能够将微流控装置5进一步固定在容纳槽211内，避免在检测过程中微流控装置5脱离容纳槽211；槽盖22上开设的检测通道221方便检测装置1直接对容纳槽211内的微流控装置5进行检测。
在本实施例中，限位装置2还包括第一弹性件23，第一弹性件23的两端分别连接于槽体21和槽盖22，第一弹性件23被设置为能够对槽盖22施加打开的作用力。第一弹性件23能够对槽盖22施加打开的作用力，方便槽盖22的打开，使得槽盖22的打开更加省时省力，同时第一弹性件23的设置还使得槽盖22在被打开后能够保持打开的状态，方便将微流控装置5放入或移出容纳槽211。优选地，第一弹性件23可以但不局限于为卡簧。
具体地，在本实施例中，限位装置2还包括连接杆26和阻尼器27。连接杆26的两端均穿过槽体21和槽体21，将槽体21和槽盖22进行连接；第一弹性件23和阻尼器27均套设于连接杆26上，阻尼器27能够对槽盖22的打开或关闭形成一定的缓冲，避免槽盖22和槽体21之间发生硬性碰撞。
在本实施例中，限位装置2还包括锁止件24，锁止件24可相对槽盖22做靠近运动以达到一锁止位置或远离运动以达到一解锁位置；当锁止件24位于锁止位置时，锁止件24压设于槽盖22，避免槽盖22意外打开，使得槽盖22能够将微流控装置5牢固地限位于容纳槽211内；当锁止件24位于解锁位置时，槽盖22与锁止件24分离，槽盖22在第一弹性件23的作用力下被打开，方便将微流控装置5放入或移出容纳槽211。具体地，在本实施例中，锁止件24与槽体21之间还设有锁止挡片28。
在本实施例中，限位装置2还包括第二弹性件25，沿锁止件24的运动方向，第二弹性件25的两端分别抵接于锁止件24和槽体21，第二弹性件25用于对锁止件24施加向锁止位置移动的作用力，使得锁止件24能够更加稳定地位于锁止位置，进而将槽盖22锁定于槽体21上，进一步保证了微流控装置5在核酸检测过程中不会脱离容纳槽211。优选地，第一弹性件23可以但不局限于为弹簧。
在本实施例中，操作装置3包括驱动组件31，驱动组件31包括电机311和旋转轴312，旋转轴312的一端连接于电机311的输出端，旋转轴312的另一端位于容纳槽211内并用于移动微流控装置5的至少一部分。驱动组件31通过电机311提供动力，动力稳定可靠；旋转轴312的一端位于容纳槽211内，便于与微流控装置5相匹配，并通过旋转轴312的转动带动微流控装置5的至少一部分运动以实现微流控装置5内部的流体通道的连通和断开，进而实现生物样品中核酸的提取。具体地，在本实施例中，驱动组件31还包括电机支架315，用于对电机311进行固定。
在本实施例中，驱动组件31还包括转角测量件313和传感器314，转角测量件313套设于旋转轴312并用于随旋转轴312转动，转角测量件313包括若干叶片3131，若干叶片3131沿转角测量件313的周向间隔设置，传感器314用于通过检测叶片3131的转动以输出旋转轴312转动角度的信号。转角测量件313的叶片3131随旋转轴312转动，当叶片3131在转动过程中通过传感器314的感应范围时，被传感器314记录，并通过对不同叶片3131的感应记录计算出旋转轴312所转过的角度，进而对旋转轴312的转动进行控制，使得旋转轴312能够与微流控装置5内部的流通通道的连通和断开所需要的转动角度相匹配。
在本实施例中，操作装置3还包括加热组件32，加热组件32用于对微流控装置5进行恒温控制或变温控制，加热组件32包括加热部321，加热部321位于容纳槽211内且位于容纳槽211的底面和/或侧面。加热组件32的加热部321位于容纳槽211内并与对容纳槽211内的微流控装置5相匹配，对微流控装置5进行温度控制，并根据核酸检测过程所需的温度进行恒温控制或变温控制，以便更高效地实现核酸的纯化和提取。
在本实施例中，加热部321对容纳槽211的加热方式为接触式加热，接触式加热更加简单方便，加热部321通过与微流控装置5直接接触进行导热，热传递更加快速。在其他可选地实施方式中，加热部321也可以采用非接触式加热，可以避免与微流控装置5直接接触，简化微流控装置5的结构设计，不用在形状上单独适配加热部321。
在本实施例中，加热部321具有与容纳槽211的底部相配合的阶梯加热面3211，阶梯加热面3211用于对微流控装置5的不同区域进行加热。由于微流控装置5内部的反应区的设置的位置不同，加热部321通过阶梯加热面3211与不同的反应区进行适配，能够更精准的适用于生物样品中核酸的纯化和提取。
在本实施例中，加热组件32还包括加热片322和热敏电阻323，加热片322设于加热部321的内部并用于对加热部321进行加热，热敏电阻323的热敏端与加热部321接触。通过加热片322对加热部321进行加热，避免加热片322直接接触微流控装置5，提高加热的安全性；热敏电阻323作为温度检测元件，能够及时地反馈加热部321的温度值，方便对加热温度进行控制。具体地，在本实施例中，加热组件32还包括加热固定板324和硅胶垫325。加热固定板324用于固定加热部321，硅胶垫325设于加热部321和加热固定板324之间。
在本实施例中，操作装置3还包括压力控制组件33，压力控制组件33具有若干通气口3321，若干通气口3321分布于容纳槽211的底面和/或侧面，通气口3321用于向微流控装置5内通入正压气体或负压气体以实现微流控装置5内的核酸检测液的流动。通过压力控制组件33向微流控装置5内部的流体通道内通入正压气体或负压气体，以实现核酸检测溶液在流体通道内的流动，提高核酸检测的效率。
在本实施例中，压力控制组件33包括气泵331和与气泵331连通的通气管332，通气管332具有通气口3321，通气口3321位于容纳槽211内。气泵331具有与大气连通的气口和与通气管332连通的另一气口，通过通气管332向微流控装置5的流体通道内通入气体，气源稳定，能够加快核酸检测溶液在流体通道内的流动。具体地，在本实施例中，压力控制组件33还包括气管接头333，用于将进气管和气泵331上的气路进行连接。
具体地，在本实施例中，驱动组件31、加热组件32和压力控制组件33均设置于容纳槽211的底面。在其他可选的实施方式中，驱动组件31、加热组件32和压力控制组件33可位于容纳槽211的底面或侧面中的任意位置，只要能够与微流控装置5相匹配即可，比如图9所示，驱动组件31和加热组件32分别位于容纳槽的一个侧面，压力控制组件33位于容纳槽的底面。
在本实施例中，检测装置1为光学检测装置1。在其他可选的实施方式中，检测装置1也可以为二极管检测装置1、光纤检测装置1、电学检测装置1或浊度检测装置1中的一种。光学检测装置1、二极管检测装置1、光纤检测装置1、电学检测装置1或浊度检测装置1均技术成熟、检测精度高，能够实现对生物样品中核酸的精准检测。
在本实施例中，检测装置1包括光学发射组件11和光学检测组件12，光学发射组件11用于向微流控装置5发射特定波长的光，光学检测组件12用于对微流控装置5上的待测溶液发射的光进行捕获。通过光学发射组件11向微流控装置5发射特定波长的光，再通过光学检测组件12对微流控装置5上的待测溶液发射的光进行捕获，通过光学检测组件12的成像可以方便直观地看出是否存在目标核酸，保证核酸检测的判断精度，提高核酸检测的效率。具体地，在本实施例中，待测溶液包括洗脱液、核酸和核酸扩增试剂。
具体地，在本实施例中，光学发射组件11包括散热片111、光源件112、底座113、滤光片114和光源支架115，光源件112用于向微流控装置5发射光，滤光片114位于光源件112和微流控装置5之间，能够滤过特定波长的光，散热片111用于光源件112在发射光的过程中产生的热量，底座113和光源支架115用于固定散热片111、光源件112和滤光片114。光学检测组件12包括相机122和检测支架121，检测支架121用于支撑相机122。
在本实施例中，核酸检测设备还包括移动装置4，移动装置4用于使检测装置1与待测位置在一第一相对位置关系和一第二相对位置关系之间切换；如图11所示，在第一相对位置关系，检测装置1与待测位置之间至少留出放入或者移出微流控装置5的操作空间，图中A代表待测位置，B代表微流控装置5的其他任意位置；如图12所示，在第二相对位置关系，检测装置1对准待测位置并使得检测装置1的检测范围覆盖待测位置。检测装置1和待测位置可以相对移动，两者通过移动机构进行移动，并达到第一相对位置关系和第二相对位置关系；两者处于第一相对位置关系时，检测装置1与待测位置之间具有操作空间，以方便向容纳槽211内放入或者移出微流控装置5；两者处于第二相对位置关系时，待测位置处于检测装置1的检测范围内，方便检测装置1对待测位置的微流控装置5进行检测。
在本实施例中，移动装置4通过平移的方式使得检测装置1与待测位置在第一相对位置关系和第二相对位置关系之间切换。检测装置1可相对待测位置做远离运动，以方便微流控装置5放入或移出容纳槽211，检测装置1还可相对待测位置做靠近运动，以方便对检测位置的微流控装置5进行检测。具体地，在本实施例中，移动装置4采用水平移动的方式，在其他可选地实施方式中，移动装置4还可以通过竖直移动方式(如图13所示)、旋转移动方式(如图14所示)或旋转与平移相结合的方式使得检测装置1与待测位置在第一相对位置关系和第二相对位置关系之间切换。当移动装置4采用旋转的方式时，检测装置1可相对待测位置具有一打开位置和关闭位置，检测装置1位于打开位置时，方便微流控装置5放入或移出容纳槽211，检测装置1位于关闭位置时，方便对检测位置的微流控装置5进行检测；当移动装置4采用旋转与平移相结合的方式时，检测装置1与待测位置之间的相对位置关系变化更加灵活。
在本实施例中，移动装置4包括动力组件和导向组件；动力组件采用直线电机311进行驱动，结构简单，安装方便；导向组件采用滑轨41与滑块42相配合的形式，能够保证检测装置1与待测位置在相对运动时不发生偏移，精准地达到第一相对位置关系和第二相对位置关系，进一步提高核酸检测的精度。在其他可选地实施方式中，动力组件也可以为丝杠机构或旋转电机311等；导向组件也可以为导向柱与滑块42或定子与动子相结合的形式。具体地，在本实施例中，移动装置4还包括限位件43，以使得检测装置1位于第一相对位置关系或第二相对位置关系时能够被限位。
如图15至图17所示，为一种与本实施例的核酸检测设备相适配的微流控装置5，该微流控装置5包括旋转部件51、微流控主体54、上壳体52和下壳体53。旋转部件51具有旋转卡槽511，旋转卡槽511的形状与驱动组件31的旋转轴312的输出端相匹配；微流控主体54具有若干流体通路541；下壳体53用于与容纳槽211的底部相接触，下壳体53具有进气孔531、加热孔532和转轴孔533，进气孔531与进气管的进气口相匹配，加热孔532与加热部321相匹配，转轴孔533用于旋转轴312的穿过。通过上述结构设置，使得旋转部件51与核酸检测设备中的旋转轴312的输出端能够适配连接，通过旋转轴312带动旋转部件51的旋转，进而实现微流控装置5内的流体通道的连通与断开。旋转轴312每次旋转的角度根据微流控装置5的内部结构确定。具体地，微流控装置5的流体通道的连通与断开的工作原理请参阅申请号为202010628434.1的中国专利申请，该专利申请对此种微流控装置5的具体工作原理进行了详细阐述，此处不再赘述。
如图18所示，本实施例还提供一种核酸检测方法，核酸检测方法适用于上述的核酸检测设备，核酸检测方法包括以下步骤：
S1、将微流控装置5放置于限位装置2的待测位置；
S2、通过操作装置3对微流控装置5执行一个或者多个物理操作；
S3、将检测装置1对准待测位置内的微流控装置5并进行检测。
通过上述核酸检测方法将微流控装置5限位于待测位置，使得微流控装置5位于检测装置1的检测范围内，且使得微流控装置5在被检测的过程中不发生偏移；通过操作装置3对对微流控装置5进行一个或多个物理操作，实现微流控装置5内部的流体通道的连通和断开，进而实现生物样品中核酸的提取；检测装置1对准待测位置，对提取后的核酸进行检测，提高了检测的精确度，保证了核酸检测结果的可靠性。
在本实施例中，操作装置3包括驱动组件31和压力控制组件33，步骤S2包括：
S21、通过驱动组件31驱动微流控装置5的至少一部分，实现微流控装置5的流体通道的连通；
S22、通过压力控制组件33向流体通道通入正压气体或负压气体，实现核酸检测溶液在流体通道中的流通；
S23、重复上述步骤S21和步骤S22以完成不同流体通道的连通和核酸检测溶液的流动，直至完成微流控装置5内核酸的提取。
通过驱动组件31移动微流控装置5的至少一部分能够实现微流控装置5内部的流体通道的连通和断开，方便核酸检测溶液的通过；通过压力控制组件33向微流控装置5内部的流体通道通入气体，以加速核酸检测溶液的流动，提高核酸检测效率；当微流控装置5需要依次实现不同的流体通道的连通时，则重复上述步骤以依次连通不同的流体通道，直至完成微流控装置5内核酸的提取。
在本实施例中，核酸检测设备还包括加热组件32，最迟在步骤S3之前进行下述步骤：
启动加热组件32，使微流控装置5内的温度达到核酸扩增所需的温度。
通过加热组件32改变微流控装置5的温度使得微流控装置5内的温度适于核酸提取和核酸扩增，进而提高核酸的纯度和总量，方便被检测装置1检测，提高检测的精度。
本实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的核酸检测方法。通过上述电子设备实现上述核酸检测方法，进而实现核酸检测设备的自动化检测，有利于提高核酸检测设备的检测精度和检测效率。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的核酸检测方法。通过上述计算机可读存储介质上存储的计算机程序，实现上述核酸检测方法，进而实现核酸检测设备的自动化检测，有利于提高核酸检测设备的检测精度和检测效率。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (25)
1.一种核酸检测设备，包括检测装置，所述检测装置用于检测微流控装置，其特征在于，所述核酸检测设备还包括：
限位装置，所述限位装置用于将所述微流控装置限位于一待测位置；
操作装置，所述操作装置对准所述待测位置，所述操作装置用于对所述微流控装置执行一个或者多个物理操作；
其中，所述检测装置用于在一个或者多个所述物理操作被执行后，对准所述待测位置内的所述微流控装置并进行检测。
2.如权利要求1所述的核酸检测设备，其特征在于，一个或者多个所述物理操作包括移动所述微流控装置的至少一部分、改变所述微流控装置的温度、改变所述微流控装置的气压中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的核酸检测设备，其特征在于，所述限位装置包括槽体，所述槽体具有容纳槽，所述容纳槽的形状与所述微流控装置的形状相匹配并用于容纳所述微流控装置。
4.如权利要求3所述的核酸检测设备，其特征在于，所述限位装置还包括槽盖，所述槽盖盖设于所述槽体且与所述槽体铰接，所述槽盖具有与所述容纳槽相连通的检测通道，所述槽盖用于固定所述微流控装置。
5.如权利要求4所述的核酸检测设备，其特征在于，所述限位装置还包括第一弹性件，所述第一弹性件的两端分别连接于所述槽体和所述槽盖，所述第一弹性件被设置为能够对所述槽盖施加打开的作用力。
6.如权利要求5所述的核酸检测设备，其特征在于，所述限位装置还包括锁止件，所述锁止件可相对所述槽盖做靠近运动以达到一锁止位置或远离运动以达到一解锁位置；
当所述锁止件位于所述锁止位置时，所述锁止件压设于所述槽盖；
当所述锁止件位于所述解锁位置时，所述槽盖与所述锁止件分离。
7.如权利要求6所述的核酸检测设备，其特征在于，所述限位装置还包括第二弹性件，沿所述锁止件的运动方向，所述第二弹性件的两端分别抵接于所述锁止件和所述槽体，所述第二弹性件用于对所述锁止件施加向所述锁止位置移动的作用力。
8.如权利要求3所述的核酸检测设备，其特征在于，所述操作装置包括驱动组件，所述驱动组件包括电机和旋转轴，所述旋转轴的一端连接于所述电机的输出端，所述旋转轴的另一端位于所述容纳槽内并用于移动所述微流控装置的至少一部分。
9.如权利要求8所述的核酸检测设备，其特征在于，所述驱动组件还包括转角测量件和传感器，所述转角测量件套设于所述旋转轴并用于随所述旋转轴转动，所述转角测量件包括若干叶片，若干所述叶片沿所述转角测量件的周向间隔设置，所述传感器用于通过检测所述叶片的转动以输出所述旋转轴转动角度的信号。
10.如权利要求3所述的核酸检测设备，其特征在于，所述操作装置还包括加热组件，所述加热组件用于对所述微流控装置进行恒温控制或变温控制，所述加热组件包括加热部，所述加热部位于所述容纳槽内且位于所述容纳槽的底面和/或侧面。
11.如权利要求10所述的核酸检测设备，其特征在于，所述加热部对所述容纳槽的加热方式为接触式加热或非接触式加热。
12.如权利要求10所述的核酸检测设备，其特征在于，所述加热部具有与所述容纳槽的底部相配合的阶梯加热面，所述阶梯加热面用于对所述微流控装置的不同区域进行加热。
13.如权利要求10所述的核酸检测设备，其特征在于，所述加热组件还包括加热片和热敏电阻，所述加热片设于所述加热部的内部并用于对所述加热部进行加热，所述热敏电阻的热敏端与所述加热部接触。
14.如权利要求3所述的核酸检测设备，其特征在于，所述操作装置还包括压力控制组件，所述压力控制组件具有若干通气口，若干所述通气口分布于所述容纳槽的底面和/或侧面，所述通气口用于向所述微流控装置内通入正压气体或负压气体以实现所述微流控装置内的核酸检测液的流动。
15.如权利要求14所述的核酸检测设备，其特征在于，所述压力控制组件包括气泵和与所述气泵连通的通气管，所述通气管具有所述通气口。
16.如权利要求1所述的核酸检测设备，其特征在于，所述检测装置为光学检测装置、二极管检测装置、光纤检测装置、电学检测装置或浊度检测装置中的一种。
17.如权利要求1所述的核酸检测设备，其特征在于，所述检测装置为光学检测装置，所述检测装置包括光学发射组件和光学检测组件，所述光学发射组件用于向所述微流控装置发射特定波长的光，所述光学检测组件用于对所述微流控装置上的待测溶液发射的光进行捕获。
18.如权利要求1所述的核酸检测设备，其特征在于，所述核酸检测设备还包括移动装置，所述移动装置用于使所述检测装置与所述待测位置在一第一相对位置关系和一第二相对位置关系之间切换；
在所述第一相对位置关系，所述检测装置与所述待测位置之间至少留出放入或者移出所述微流控装置的操作空间；
在所述第二相对位置关系，所述检测装置对准所述待测位置并使得所述检测装置的检测范围覆盖所述待测位置。
19.如权利要求18所述的核酸检测设备，其特征在于，所述移动装置通过旋转、平移或旋转与平移相结合的方式使得所述检测装置与所述待测位置在所述第一相对位置关系和所述第二相对位置关系之间切换。
20.如权利要求19所述的核酸检测设备，其特征在于，所述移动装置包括动力组件和导向组件；
所述动力组件包括丝杠机构、直线电机或旋转电机中的一种或者多种；
所述导向组件包括滑轨与滑块、导向柱与滑块或定子与动子中的一种组合或几种组合。
21.一种核酸检测方法，其特征在于，所述核酸检测方法适用于如权利要求1-20任一项所述的核酸检测设备，所述核酸检测方法包括以下步骤：
S1、将所述微流控装置放置于所述限位装置的所述待测位置；
S2、通过所述操作装置对所述微流控装置执行一个或者多个所述物理操作；
S3、将所述检测装置对准所述待测位置内的所述微流控装置并进行检测。
22.如权利要求21所述的核酸检测方法，其特征在于，所述操作装置包括驱动组件和压力控制组件，所述步骤S2包括：
S21、通过所述驱动组件驱动所述微流控装置的至少一部分，实现所述微流控装置的流体通道的连通；
S22、通过所述压力控制组件向所述流体通道通入正压气体或负压气体，实现核酸检测溶液在所述流体通道中的流通；
S23、重复上述步骤S21和步骤S22以完成不同所述流体通道的连通和核酸检测溶液的流动，直至完成所述微流控装置内核酸的提取。
23.如权利要求22所述的核酸检测方法，其特征在于，所述核酸检测设备还包括加热组件，最迟在所述步骤S3之前进行下述步骤：
启动所述加热组件，使所述微流控装置内的温度达到核酸扩增所需的温度。
24.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行计算机程序时实现如权利要求21-23任一项所述的核酸检测方法。
25.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求21-23任一项所述的核酸检测方法。
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