CN209722166U - 一种高精度流式核酸检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度流式核酸检测系统，包括微滴生成模块和检测模块，所述微滴生成模块包括样品盒和油瓶，所述样品盒通过样品进料管连接样品泵，所述油瓶通过进油管连接油泵，所述样品泵、油泵均与一微泵控制器电连接，所述微泵控制器与一PC控制端电连接，所述检测模块包括用于发射激光的激光器以及用于接收所述激光器发射激光的探测器，所述激光器和探测器高度相等且水平设置，所述激光器的出光端连接一准直镜筒，所述探测器与一探测控制器电连接，所述探测控制器电接一位置灵敏传感器，本实用新型采用了微流控的油料恒温混合的方式，能够生成均一性高的“油包样品”微滴，从而使得在样品持续检测过程当中，能够大大地提升检测精度。

Description

一种高精度流式核酸检测系统

技术领域

本实用新型涉及数字检测技术领域，特别是涉及一种高精度流式核酸检测系统。

背景技术

核酸的序列、多样性和丰度分析是现代生物学的基础。核酸定量技术在诊断和个体化医疗、食品检验和转基因生物检测、病原体鉴定、法医科学等方面已被广泛引用，同时这些应用也推动了核酸定量技术的进步。

20世纪末，Vogelstein等提出数字PCR(digitalPCR，dPCR)的概念，通过将一个样本分成几十到几万份，分配到不同的反应单元，每个单元至少包含一个拷贝的目标分子(DNA模板)，在每个反应单元中分别对目标分子进行PCR扩增，扩增结束后对各个反应单元的荧光信号进行统计学分析。

数字PCR是一种核酸分子绝对定量技术。当前核酸分子的定量有三种方法，光度法基于核酸分子的吸光度来定量；实时荧光定量PCR(Real Time PCR)基于Ct值，Ct值就是指可以检测到荧光值对应的循环数；数字PCR是最新的定量技术，基于单分子PCR方法来进行计数的核酸定量，是一种绝对定量的方法。主要采用当前分析化学热门研究领域的微流控或微滴化方法，将大量稀释后的核酸溶液分散至芯片的微反应器或微滴中，每个反应器的核酸模板数少于或者等于1个。这样经过PCR循环之后，有一个核酸分子模板的反应器就会给出荧光信号，没有模板的反应器就没有荧光信号。根据相对比例和反应器的体积，就可以推算出原始溶液的核酸浓度。

现有的核酸检测装置如申请号为201820201472.7公开的一种核酸检测装置，所述装置包括样品管、传输皮带、驱动传输皮带运转的皮带轮、二维码识别器、红外线发射器、红外线接收器、用于向样品管中注入试剂的试剂注入机构、图像拍摄机构和控制器。该实用新型虽然可以连续地进行核酸检测，但是检测精度不高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种高精度流式核酸检测系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种高精度流式核酸检测系统，包括微滴生成模块和检测模块，

所述微滴生成模块包括样品盒和油瓶，所述样品盒通过样品进料管连接样品泵，所述油瓶通过进油管连接油泵，所述样品泵、油泵均与一微泵控制器电连接，所述微泵控制器与一PC控制端电连接，所述样品泵通过送料管连接加热室的进料口，所述油泵通过送油管连接加热室的进油口，所述加热室的出料口通过混料管连接测验管；

所述检测模块包括用于发射激光的激光器以及用于接收所述激光器发射激光的探测器，所述激光器和探测器高度相等且水平设置，所述激光器的出光端连接一准直镜筒，所述探测器与一探测控制器电连接，所述探测控制器电接一位置灵敏传感器，所述位置灵敏传感器的探头设于激光器和探测器之间，所述探测控制器与所述PC控制端电连接，所述激光器与所述PC控制端电连接，所述测验管穿过所述激光器和探测器之间的光路中心。

作为优选的技术方案，所述位置灵敏传感器为PSD位置传感器。

作为优选的技术方案，所述送油管通过第一分油管连接加热室的进油口，所述送油管通过第二分油管连通测验管，所述第二分油管与测验管的连通处设置在测验管未穿过激光器和探测器之间的上半部。

作为优选的技术方案，所述送油管与第一分油管以及第二分油管连接处设置一旋转阀。

作为优选的技术方案，所述旋转阀为电磁阀。

作为优选的技术方案，所述旋转阀与所述PC控制端信号连接。

作为优选的技术方案，所述加热室包括室体，所述室体设置有进料口、进油口以及出料口，所述室体内侧设有一加热腔，所述加热腔内部设置有电加热组件，所述电加热组件电接温度控制器，所述温度控制器信号连接一温度传感器，所述温度传感器设置于所述加热腔外侧。

作为优选的技术方案，所述温度控制器电接所述PC控制端。

作为优选的技术方案，所述电加热组件为电热丝或电热管或石墨烯加热膜。

作为优选的技术方案，所述激光器设置为两个，其中一个激光器用于发射488nm波长的激光，另一个激光器用于发射530nm波长的激光，对应探测器设置为两个，分别用于对应探测488nm和530nm波长的激光。

有益效果在于：

本实用新型的一种高精度流式核酸检测系统，基于PCR技术，其中微滴生成模块可以生成均一性高的“油包样品”微滴，具体的是通过油相和水相溶液在微泵控制器驱动下通过样品泵和油泵控制管路，并在流体剪切作用下配合加热室的升温效果快速生成油包水微滴，然后进入到检测模块，检测模块采用荧光检测，检测后的，检测时数据实时上传至PC控制端。由于本实用新型采用了微流控的油料恒温混合的方式，能够生成均一性高的“油包样品”微滴，从而使得在样品持续检测过程当中，能够大大地提升检测精度。另外，在检测模块当中设置有位置灵敏传感器，可以测量光点在探测器表面上连续位置，从而判断检测光路是否处于正常工作，有效地避免了漏检的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型一种高精度流式核酸检测系统的结构示意图；

图2为本实用新型一种高精度流式核酸检测系统的加热室的结构示意图；

图3为本实用新型一种高精度流式核酸检测系统的原理框图；

图中，1为样品盒，2为油瓶，3为进料管，4为样品泵，5为进油管，6为油泵，7为微泵控制器，8为PC控制端，9为送油管，10为加热室，101为室体，102为加热腔，103为电加热组件，104为温度控制器，105为温度传感器，11为进料口，12为进油口，13为出料口，14为混料管，15为测验管，16为激光器，17为探测器，18为准直镜筒，19为旋转阀，20为探测控制器，21为位置灵敏传感器，22为第一分油管，23为第二分油管，24为送料管。

具体实施方式

现在结合说明书附图对本实用新型做进一步的说明。

本实用新型实施例，如图1所示的，提供一种高精度流式核酸检测系统，包括微滴生成模块和检测模块，

所述微滴生成模块包括样品盒1和油瓶2，所述样品盒1通过样品进料管3连接样品泵4，所述油瓶2通过进油管5连接油泵6，所述样品泵4、油泵6均与一微泵控制器7电连接，所述微泵控制器7与一PC控制端8电连接，所述样品泵4通过送料管24连接加热室10的进料口11，所述油泵6通过送油管9连接加热室10的进油口12，所述加热室10的出料口13通过混料管14连接测验管15；

所述检测模块包括用于发射激光的激光器16以及用于接收所述激光器16发射激光的探测器17，所述激光器16和探测器17高度相等且水平设置，所述激光器16的出光端连接一准直镜筒18，所述探测器17与一探测控制器20电连接，所述探测控制器20电接一位置灵敏传感器21，所述位置灵敏传感器21的探头设于激光器16和探测器17之间，所述探测控制器20与所述PC控制端8电连接，所述激光器16与所述PC控制端8电连接，所述测验管15穿过所述激光器16和探测器17之间的光路中心。

首先是样品的准备，将DNA样品与引物、探针、mix等混合后存至样品盒1，油存于油瓶2。

本实施例当中的检测系统，主要是由两个模块组成，其中微滴生成模块采用微流控的油料恒温混合的方式，能够生成均一性高的“油包样品”微滴。具体的，如图1和图3所示，由PC控制端8通过微泵控制器7控制样品泵4和油泵6的转速控制样品和油的速度，可以是匀速，不过通常实际应用时，考虑到密度的问题，油泵6的转速要大于样品泵4的转速。样品盒1和油瓶2中的样品和油在样品泵4和油泵6的作用下匀速进入到加热室10内，加热室10实质上是一个恒温室，起到升温的作用，以利于微滴的形成，经过加热室10自出料口13出来的即是均一性高的“油包样品”微滴，随后自重力作用进入到测验管15进行检测。

检测模块主要是利用荧光检测的原理，如图3所示的原理框图，采用激光器16发出激光信号透过“油包样品”微滴后成为荧光信号由探测器17接收后再由探测控制器20进行处理后发送至PC控制端8；在进行荧光检测的过程中，必须保证测验管15与激光器16与探测器17形成的光路中心交叉，以提高检测精度。本实施例增加了位置灵敏传感器21，可以测量光谱，光路出现倾斜时可实时报警，且可以检测是否有光路，进而判断是否会出现漏检的情况，提高检测的准确性。

本实施例中，所述位置灵敏传感器21采用现有的PSD位置传感器。PSD位置传感器是一种能测量光点在探测器表面上连续位置的光学探测器。是一种新型的光电器件，或称为坐标光电池。它是一种非分割型器件，可将光敏面上的光点位置转化为电信号。psd由p衬底、pin光电二极管及表面电阻组成。具有位置分辨率高，响应速度快和处理电路简单等优点。

本实施例中，参考图1所示的，所述送油管9通过第一分油管22连接加热室10的进油口12，所述送油管9通过第二分油管23连通测验管，所述第二分油管23与测验管15的连通处设置在测验管15未穿过激光器16和探测器17之间的上半部。所述送油管9与第一分油管22以及第二分油管23连接处设置一旋转阀19。所述旋转阀19为且与所述PC控制端8信号连接。

具体实施时，因为增加了一个分油管23，因此，可以对形成的“油包样品”微滴进行再度加油的操作，可以增加“油包样品”微滴的下落速度。并且可以通过PC控制端8发出控制信号控制旋转阀19来控制各个管路的开闭。旋转阀19是一个T型三通阀，可以实现送油管9与第一分油管22相通、送油管9与第二分油管23相通，送油管9与第一分油管22、第二分油管23均相通。

本实施例中，提供一种加热室10的具体结构，如图2所示的，所述加热室10包括室体101，所述室体101设置有进料口11、进油口12以及出料口13，所述室体101内侧设有一加热腔102，所述加热腔102内部设置有电加热组件103，所述电加热组件103电接温度控制器104，所述温度控制器104信号连接一温度传感器105，所述温度传感器105设置于所述加热腔102外侧。所述温度控制器104电接所述PC控制端。

加热室10实际是一个恒温的升温室，恒温温度控制为37°为最佳。参考图3所示，具体控制原理为：由温度传感器105检测温度信号传输至温度控制器104，温度控制器104设置一温度阈值，若不处于该温度阈值范围内，一般室内温度为25°，所以温度不会超过37°，且超过37°的环境也不适于本检测试验，因此只考虑到温度不够的情况，如果温度未达到37°，则温度控制器104控制电加热组件103加热升温，直到到达37°上下阈值内，则停止加热，从而实现恒温的控制。另外，温度控制器104的阈值可以通过PC控制端设置，该温度范围可根据实际需要进行设定。

本实施例中，所述激光器16设置为两个，其中一个激光器用于发射488nm波长的激光，另一个激光器用于发射530nm波长的激光，对应探测器17设置为两个，分别用于对应探测488nm和530nm波长的激光。

具体实施时，选择了上下两个发射不同波长激光的激光器，同时对下落的样品油滴进行检测，获得两个检测结果，两个检测结果可以比对，正常检测状态下应当是一致的，若不一致则提示本次检测出现问题需重测，因此该设计能够进一步地提高检测精度。

以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种高精度流式核酸检测系统，包括微滴生成模块和检测模块，其特征在于：

所述微滴生成模块包括样品盒和油瓶，所述样品盒通过样品进料管连接样品泵，所述油瓶通过进油管连接油泵，所述样品泵、油泵均与一微泵控制器电连接，所述微泵控制器与一PC控制端电连接，所述样品泵通过送料管连接加热室的进料口，所述油泵通过送油管连接加热室的进油口，所述加热室的出料口通过混料管连接测验管；

所述检测模块包括用于发射激光的激光器以及用于接收所述激光器发射激光的探测器，所述激光器和探测器高度相等且水平设置，所述激光器的出光端连接一准直镜筒，所述探测器与一探测控制器电连接，所述探测控制器电接一位置灵敏传感器，所述位置灵敏传感器的探头设于激光器和探测器之间，所述探测控制器与所述PC控制端电连接，所述激光器与所述PC控制端电连接，所述测验管穿过所述激光器和探测器之间的光路中心。

2.根据权利要求1所述的一种高精度流式核酸检测系统，其特征在于：所述位置灵敏传感器为PSD位置传感器。

3.根据权利要求1所述的一种高精度流式核酸检测系统，其特征在于：所述送油管通过第一分油管连接加热室的进油口，所述送油管通过第二分油管连通测验管，所述第二分油管与测验管的连通处设置在测验管未穿过激光器和探测器之间的上半部。

4.根据权利要求3所述的一种高精度流式核酸检测系统，其特征在于：所述送油管与第一分油管以及第二分油管连接处设置一旋转阀。

5.根据权利要求4所述的一种高精度流式核酸检测系统，其特征在于：所述旋转阀为电磁阀。

6.根据权利要求5所述的一种高精度流式核酸检测系统，其特征在于：所述旋转阀与所述PC控制端信号连接。

7.根据权利要求1所述的一种高精度流式核酸检测系统，其特征在于：所述加热室包括室体，所述室体设置有进料口、进油口以及出料口，所述室体内侧设有一加热腔，所述加热腔内部设置有电加热组件，所述电加热组件电接温度控制器，所述温度控制器信号连接一温度传感器，所述温度传感器设置于所述加热腔外侧。

8.根据权利要求7所述的一种高精度流式核酸检测系统，其特征在于：所述温度控制器电接所述PC控制端。

9.根据权利要求7所述的一种高精度流式核酸检测系统，其特征在于：所述电加热组件为电热丝或电热管或石墨烯加热膜。

10.根据权利要求1所述的一种高精度流式核酸检测系统，其特征在于：所述激光器设置为两个，其中一个激光器用于发射488nm波长的激光，另一个激光器用于发射530nm波长的激光，对应探测器设置为两个，分别用于对应探测488nm和530nm波长的激光。