CN214244440U - 一种可通过手机操控的手持式实时荧光核酸检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可通过手机操控的手持式实时荧光核酸检测仪，包括加热采光组件、反应管、电路控制板、外置电源适配器和内壳；所述加热采光组件包括升温模块、降温模块和采光模块；所述升温模块包括加热片；所述降温模块包括风扇；所述采光模块包括发光镜筒和采光镜筒；所述反应管包括盖体和管体；所述电路控制板包括单片机和WIFI芯片；所述加热片、所述风扇、所述发光镜筒和所述采光镜筒均位于所述内壳所围设的空间内；所述电路控制板位于所述内壳内或位于所述内壳外。从而降低了仪器的成本，便于携带和使用，且检测速度较快，可以做到样本随到随检，为仪器进入基层检验机构、床旁和家庭创造了条件。

Description

一种可通过手机操控的手持式实时荧光核酸检测仪

技术领域

本实用新型涉及核酸扩增检测技术领域，尤其涉及一种可通过手机操控的手持式实时荧光核酸检测仪。

背景技术

核酸检测仪是通过PCR技术或恒温扩增法来扩增和检测核酸的仪器，实时荧光核酸检测仪是通过检测添加到反应体系中的荧光染料或者特异性探针产生的荧光信号的累计量来反映扩增产物量的仪器。恒温扩增时，核酸检测仪和实时荧光核酸检测仪需要使反应管维持恒定的温度；PCR扩增时，核酸检测仪和实时荧光核酸检测仪需要使反应管的温度在多个温度点上不断地循环，各温度点的恒温段的时间取决于反应的试剂和扩增产物的大小，一般是固定的，所以要提高检测的速度只能去提高升温和降温的速度。

升温速率由加热体的功率和容纳反应管的金属孔位槽的金属块的质量、热容量决定，加热体功率越高，金属块的质量越轻、热容量越低，升温速率越快，而目前核酸检测仪采用金属块的质量已经做的足够轻、材质普遍采用低热容量材质的情况下，难以进一步去提高升温速率。发明人分析这主要受加热体和反应管的形式局限，现有的核酸检测仪的加热体是平面形式，而反应管普遍采用上宽下窄的圆锥体形式，这样加热体就只能加热反应管的底部，而无法做到对反应管环绕加热，即使采用金属孔位槽对反应管进行包裹，靠金属传热仍不如加热体和反应管直接接触传热迅速，且加热体还需要对金属块进行加热，浪费了能量，降低了效率，这种低效率的加热形式还会导致大量余热的产生，进而影响到降温的速度。同时圆锥体形式的反应管，由于传热迟滞，处于反应管中心处的反应液温度会跟接近反应管管壁的反应液的温度存在温差，当反应液体积越大时，这种情况越严重，会影响到反应的效果。

目前的核酸检测仪和实时荧光核酸检测仪主要是通过水冷和散热片+风扇两种方式来将加热体产生的热量尽快地散发到环境中去，完成降温的过程。水冷的散热方式存在成本比较高、机构复杂、冷却液长期使用可能漏液等问题，而散热片+风扇的方式具有结构简单、成本低、性能稳定的优点，所以目前使用的散热方式主要以散热片+风扇为主。但是散热片的采用会增加仪器成本、重量和体积，不利于仪器的小型化。

目前的核酸检测仪和实时荧光核酸检测仪还需要通过使用热盖加热来减少反应过程中反应管内液体的蒸发和冷凝，由于反应管内液体在加热后产生蒸汽，气体膨胀下压力增大，管盖容易涨开造成反应液喷出损失和气溶胶污染，所以目前的核酸检测仪和实时荧光核酸检测仪还需要使用热盖加压来阻止管盖的涨开。热盖机构复杂且需要经常开闭，长期使用可能发生加热和机械故障，热盖施予不同厚薄、材质和高度反应管压力不一致，甚至导致反应管变形融化，且会增加仪器成本、重量和体积，不利于仪器的小型化。

目前的核酸检测仪和实时荧光核酸检测仪虽然具有通量高、功能强大的优点，但也存在价格昂贵、体积大、笨重的缺点，难以批量进入基层检验机构、床旁和家庭。虽然一次上机可以检测数十个样本，但是当每次待检测的样本量少时，存在孔位浪费、无法随到随检的缺点。

而且目前的核酸检测仪和实时荧光核酸检测仪一般采用电脑软件或仪器屏幕自带软件来控制，这样既会增加用户的采购成本，又存在软件操作复杂，必须由经过专门培训的专业人员才能胜任其操作、分享和远程传输结果不便、无法远程进行大数据统计的问题。

因此，亟需一种可通过手机操控的手持式实时荧光核酸检测仪。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供一种可通过手机操控的手持式实时荧光核酸检测仪。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

提供一种可通过手机操控的手持式实时荧光核酸检测仪，包括加热采光组件、反应管、电路控制板、外置电源适配器和内壳，其中：

所述加热采光组件包括升温模块、降温模块和采光模块；所述升温模块包括用于升温的加热片；所述加热片包括前后对应的两片，两片所述加热片相互独立或由一整片加热片弯折而成，并通过左右弹片卡接，从而中部形成空腔；所述降温模块包括用于降温的风扇；所述采光模块包括发光镜筒和采光镜筒；

所述反应管包括可分离的盖体和管体；所述盖体和所述管体设有相互啮合的螺纹，从而两者可螺纹连接，采用螺纹连接方式提高了反应管的密封性，避免了反应中管盖的涨开和溶液的蒸发，从而无需采用具有加压和加热功能的热盖，减轻了仪器的重量、体积和复杂性，降低了仪器的故障率和维护成本；所述管体下端设有反应仓；所述反应仓插设于两片所述加热片所形成的空腔内；所述反应仓为薄片式，所述弹片压紧所述反应仓和所述加热片，使得两者之间紧密接触，提高热传导效率，从而通过加大受热面积和采用双面加热方式，从而使仪器的瞬间升温速率高达15℃/s，平均升温速率高达10℃/s；所述反应仓的截面形状与所述加热片的截面形状相同，两者下端底边相互平齐；所述反应仓底边为透明材质的长条形，分别与所述发光镜筒和所述采光镜筒抵接，从而取消了光纤，缩短了光程，所述发光镜筒的光出口和所述采光镜筒的光入口为与所述反应仓底边相同的形状，相比光纤的采光面积大大增加；

所述电路控制板与所述加热采光组件连接，所述电路控制板包括用于控制升、降温过程和采光过程的单片机和用于接收手机端APP所发送的运行参数，并回传运行时所产生的温度和荧光数据的WIFI芯片，以便用户在手机端APP上随时查看运行进程、温度曲线、荧光曲线；

所述加热片、所述风扇、所述发光镜筒和所述采光镜筒均位于所述内壳所围设的空间内；所述电路控制板位于所述内壳内或位于所述内壳外，优选位于所述内壳外。

所述手持式实时荧光核酸检测仪的工作原理为反应管内的待测样本在升温模块和降温模块所控制的恒定温度下或多个温度下进行反应，当光源发出的光经与反应管直接抵接的发光镜筒的光出口照射到反应管内的待测样本后，如果有扩增产物产生，积累的荧光经与反应管直接抵接的采光镜筒的光入口进入检测器形成荧光信号，荧光信号经无线传输到手机APP分析后通过手机屏幕显示出来。

使用时，将待测样本加入反应管后，将反应管放置在两片加热片围成的空腔内，两片加热片同时开始加热，使反应管的薄片式反应仓两面同时受热，从而将热量快速均匀地传递给样本溶液，温度传感器检测到加热片的温度，反馈给单片机后经电路控制板来控制加热片的功率，进而维持反应时样本温度的稳定。当要降低样本溶液温度时，加热片停止加热，同时启动位于风道一端的风扇，风扇从外界吸入冷空气，冷空气流过贯穿仪器内壳的风道时对加热片和反应管进行降温，然后将热量从风道的另一端带出到仪器外部。

从而，所述加热片通过与特制的反应管的薄片式反应仓双面直接接触而加热，相比市场上现有的产品采用平面式加热体借助金属块加热圆锥体反应管底部的方式，接触面积更大，传热更迅速，由于不存在传热金属本身导致的热损耗，热效率更高，双面加热进一步提高了加热的速度和溶液温度的一致性，且在降温时没有传热金属本身所产生的余热，可以取消散热片而不影响散热性能，从而进一步降低了仪器的成本、体积和重量。

优选地，所述升温模块还包括用于测量加热片温度的温度传感器，所述温度传感器设于至少一个加热片的表面或设于加热片所开设的安装孔内；所述降温模块还包括风道；所述风道由所述内壳围合而成，所述风道贯穿所述内壳；所述风道的至少一端设有所述风扇。

优选地，所述升温模块还包括嵌设于所述内壳上方的加热片套板；所述加热片套板从上至下依次包括垂直套、水平板和立柱；所述加热片套板通过所述水平板固定在所述内壳上，所述加热片套板通过下方左右立柱固定左右弹片；所述垂直套、所述水平板和所述立柱一体成型；所述垂直套和所述水平板中间开有通孔，所述通孔下方与所述加热片所形成的空腔相对应，所述通孔的大小可保证所述反应管顺利地插入所述空腔内，所述垂直套和所述加热片使所述反应管保持竖直；所述垂直套还可加热所述反应管的上部，从而减少反应时管壁上方冷凝水的产生。

优选地，所述发光镜筒包括LED光源、第一透镜组、发光镜筒上壳板、发光镜筒下壳板和发光镜筒后壳板；所述LED光源和所述第一透镜组安装于由所述发光镜筒上壳板、所述发光镜筒下壳板和所述发光镜筒后壳板所围设而成的发光镜筒内；所述采光镜筒包括PD检测器(即光电二极管)、第二透镜组、采光镜筒上壳板和采光镜筒下壳板；所述PD检测器和所述第二透镜组安装于由所述光镜筒上壳板和所述采光镜筒下壳板所围设而成的采光镜筒内。

优选地，所述发光镜筒内设有多个发光通道，每个发光通道包括一组光学元件，所述光学元件包括沿出光方向所依次设置的LED光源、第一滤光片、第一聚焦透镜和第一二向色镜，各发光通道在共用的光出口处共用一个第二聚焦透镜；所述LED光源安装于所述LED光源驱动板上，所述第一滤光片的安装位置不定，可安装于所述第一聚焦透镜和所述第一二向色镜之间，所述第一二向色镜同光路方向呈一定角度；所述发光镜筒内还设有多组用于固定各光学元件或起到光隔离作用的发光镜筒竖板或/和发光镜筒腔体；本申请所用的每个发光通道的 LED光源可以采用单色LED，可以是紫光LED、蓝光LED、绿光LED、黄光 LED、红光LED，也可以每个发光通道都采用白光LED，所用的透镜按材质可为PMMA透镜、PC透镜、树脂透镜、硅胶透镜或光学玻璃透镜，所用的滤光片可为窄带滤光片，所用的发光镜筒可以采用任意形状，例如阶梯状发光镜筒，只要其能容纳所述LED光源和第一透镜组，发光镜筒由发光镜筒上壳板和发光镜筒下壳板通过榫卯结构、卡扣结构、螺丝固定或胶合方式合为一体，扣合后的发光镜筒上壳板和发光镜筒下壳板再同发光镜筒后壳板扣合在一起；发光镜筒内至少设有用于1个发光通道的一个或一对或一组LED光源和一组第一透镜组，当然也可以设有用于2通道、3通道、4通道、5通道、6通道的多个或多对或多组 LED光源和多组第一透镜组，只要多个发光通道共用一个发光镜筒，当然也可以是每个发光通道有各自独立发光镜筒，各个发光镜筒通过插接连接在一起，各个发光镜筒之间开有光通过的通孔，各个发光镜筒连接方式为固定式或可分拆式结构。

优选地，所述采光镜筒内设有多个采光通道，每个采光通道包括一组光学元件，所述光学元件包括沿入光方向所依次设置的第二二向色镜、第二滤光片、第三聚焦透镜和PD检测器，各发光通道在共用的光入口处共用一个第四聚焦透镜；所述第二二向色镜同光路方向呈一定角度，所述第二滤光片的安装位置不定，可安装于所述第三聚焦透镜和所述PD检测器之间，所述PD检测器安装于所述PD 检测器驱动板上；所述采光镜筒内还设有多组用于固定各光学元件或起到光隔离作用的采光镜筒竖板或/和采光镜筒腔体；本申请所用的检测器可以是光电二极管PD也可以是雪崩二极管APD，可以是硅雪崩二极管SiAPD、真空雪崩二极管 VAPD、光IC、多像素光子计数器MPPC、光电倍增管PMT、光电管、线阵和面阵图像传感器等，所用的透镜按材质可为PMMA透镜、PC透镜、树脂透镜、硅胶透镜或光学玻璃透镜，所用的滤光片可为窄带滤光片，最后一个通道的滤光片可为窄带滤光片或长波通滤光片，所用的采光镜筒可以采用任意形状，例如阶梯状采光镜筒，只要其能容纳所述PD检测器和第二透镜组，采光镜筒由采光镜筒上壳板和采光镜筒下壳板通过榫卯结构、卡扣结构、螺丝固定或胶合方式合为一体；采光镜筒内至少设有用于1个采光通道的一个或一对或一组检测器和一组第二透镜组，当然也可以设有用于2通道、3通道、4通道、5通道、6通道的多个或多对或多组检测器和多组第二透镜组，只要多个采光通道共用一个采光镜筒，当然也可以是每个采光通道有各自独立采光镜筒，各个采光镜筒通过插接连接在一起，各个采光镜筒之间开有光通过的通孔，各个采光镜筒连接方式为固定式或可分拆式结构。

从而，采光模块的发光镜筒和采光镜筒整体结构紧凑，维修时方便整体拆卸。由于取消了光纤和运动部件，提高了系统的抗震强度，使仪器适合在颠簸环境下使用，并降低了仪器的故障率和维护成本。

优选地，所述反应仓下端两个底边的夹角θ∈(0，π)。

进一步优选地，所述θ＝π/2，从而使入射光与出射光相互垂直，降低干扰。

优选地，还包括电源接口和状态指示灯；所述电源接口与所述外置电源适配器连接；所述状态指示灯与所述电路控制板连接。

优选地，还包括一体成型的盖板、上壳板、底板和连接重置按钮；所述上壳板通过四面向下延伸的所述侧板与所述底板连接；所述状态指示灯设于所述上壳板的上方或前方侧板上，所述上壳板的后方侧板上设有所述电源接口，所述连接重置按钮固定于所述上壳板上，位于所述状态指示灯旁，或所述连接重置按钮与所述状态指示灯为一体结构；所述上壳板中部开口，形成下沉的凹槽，凹槽内设有可闭合所述盖板的机构，例如按压式弹性卡扣，所述盖板位于所述上壳板开口的上方；所述盖板通过一侧的转轴与所述上壳板连接；所述盖板下方设有可以闭合和开启所述盖板的机构，例如通过与按压式弹性卡扣卡接而盖合盖板并密封上壳板开口的卡头，通过轻触按压盖板可以再次打开盖板，当然也可以采用其它方式来开/合盖板，本申请对此不做限制；由于本申请无需采用具有加压和加热功能的热盖，所述盖板也可以是可与所述上壳板相分离的结构，本申请对此不做限制；所述凹槽与所述盖板所围设的空间可容纳所述反应管，所述盖板用于密封所述反应管上方的空间，阻止外界的灰尘和环境光进入，上壳板的开口处和(或) 盖板下方周向壳设有增强密封的密封垫或其他密封方式，本申请对此不做限制。所述内壳位于所述盖板、上壳板、底板所围设的空间内。

从而，所述手持式实时荧光核酸检测仪整体结构密封，不易受外界灰尘、水雾等的影响，且体积小，整个仪器可至于手掌上。盖板通过轻触按压可以方便地打开或扣合，方便用于拿取反应管。仪器可不设置数据接口和显示屏幕，仅通过无线网络同手机通讯，进一步降低了整机的体积和成本。借助连接重置按钮同状态指示灯可以控制和指示仪器的连接状态，进一步消除了在仪器上设置显示屏幕的需要。

优选地，所述手机端APP可通过无线方式连接和操控所述手持式实时荧光核酸检测仪，所述无线连接方式可以是任意的在手机上可实现的无线连接方式，例如WIFI、蓝牙、NFC、3G、4G、5G，优选的为WIFI，WIFI连接具有连接不易受干扰、数据传输安全、连接距离较远等优点，根据具体采用的无线连接方式不同，所述手持式实时荧光核酸检测仪具有内置的无线收发芯片，例如电路控制板上设置的WIFI芯片，或通过USB接口或其它接口连接的外置的无线收发芯片和天线；所述手机端APP可以发送运行参数(例如PCR反应程序、等温扩增反应程序、每一步骤的温度和保温时间、荧光采集步骤和荧光采集温度、荧光通道和荧光染料、循环次数等)到所述手持式实时荧光核酸检测仪并控制反应运行的启停，所述手机端APP可以接收运行时所述手持式实时荧光核酸检测仪产生的温度和荧光数据，并在手机屏幕上显示运行进程、温度曲线、荧光曲线以便用户随时查看；所述手机端APP可以借助手机的处理器快速地分析和处理荧光曲线并生成结果图(表)和报告，所述荧光曲线和/或结果图(表)可以通过截图、手机截屏的形式生成图片；所述生成的结果图(表)和报告可通过无线方式进一步上传到远程服务器和/或云端，供储存、检索、提取、进一步整合多次实验的检测数据、长时间追踪的检测数据或各地上报的检测数据和分析病原体的活动地区和爆发趋势；所述无线传输方式可包括加密解密单元；所述生成的结果图(表) 和报告可通过无线方式分享给医生、相关人员、检测管理机构或上级部门；所述生成的结果图(表)和报告可通过无线方式发送到本地或远程打印机打印；所述手机端APP可包括身份验证系统和数据追溯和电子签名系统，所述身份验证系统可为多位的字符或调用手机的指纹、人脸识别等验证方式；所述手机端APP 可连接云端和/或远程服务器，检索和下载数据，所述用于连接云端和/或远程服务器、检索和下载数据的手机端APP可以是同操控所述手持式实时荧光核酸检测仪所用的同一APP或不同APP；所述手机端APP可搜索、添加、解除同所述手持式实时荧光核酸检测仪的连接，所述状态指示灯可根据连接状态的不同而显示不同的颜色和明暗变化，所述状态指示灯还可根据运行状态的不同而显示不同的颜色和明暗变化；当手机同所述手持式实时荧光核酸检测仪的连接被迫中断后 (例如手机远离所述手持式实时荧光核酸检测仪或WIFI路由器断电)，所述手持式实时荧光核酸检测仪可缓存中断期间的数据，当恢复连接后，所述手持式实时荧光核酸检测仪可主动或被动将缓存的数据传送给手机端APP；所述手机端 APP可以查看历次运行的实验数据；所述手机端APP可预先内置不同检测试剂对应的反应菜单，所述反应菜单可通过手机的推送功能或APP升级而更新，所述反应菜单可由授权用户做出适当修改，所述反应菜单可由用户新建；所述手机端APP可在用户同意的前提下调用手机的位置信息或借助手机内预装的定位软件调用手机的位置信息，所述位置信息可在用户同意的前提下或根据当地的法律法规要求下嵌入结果数据中，所述嵌入位置信息的结果数据可进一步上传到远程服务器和/或云端或整合到第三方软件，例如疫情监控软件。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本实用新型可以改变现有核酸检测仪“人等仪器”的境况，通过降低仪器的成本和提高其操作的简易性和便携性，使更多的检测机构可以获取和使用上核酸检测仪，而无需将样本采集后经长途运输送到中心实验室，减少了样本长途运输带来的人员和物流成本、减少中心实验室的工作压力、避免由于大量样本积压造成的长时间等待检测结果和长时间运输造成核酸降解导致假阴性的问题，使用本实用新型可以做到基层检验机构的样本随到随检，为尽快排查传染病感染病人和疑似患者、尽快为确诊病人提供诊疗方案，遏制传热病蔓延趋势提供了可能。本实用新型整体外壳设计成正方体，整机可置于手掌上，便于现场采样后直接检测，便于检测后从一个地点移动到另一个地点，特别适合于移动检测的场景，体积的缩小使核酸检测仪可以放置于核酸检验箱内，同其它仪器如核酸提取仪、振荡器 /混匀器、组织研磨器、移动电源等和部件如移液器、巴氏管等搭配使用，本实用新型可以放置于超级台或安全柜内使用，也可以作为移液工作站或核酸提取仪的一部分，通过添加多个正方体仪器，还可以扩展检测的样本量，本实用新型对这些扩展使用场景不做限制；从而降低了仪器的成本，便于携带和使用，且检测速度较快，可以做到样本随到随检，为仪器进入基层检验机构、床旁和家庭创造了条件。

附图说明

图1为本实用新型的立体正面结构示意图；

图2为本实用新型的立体背面结构示意图；

图3为本实用新型的分解结构示意图；

图4为本实用新型的组装结构示意图；

图5为本实用新型的发光镜筒和采光镜筒的分解示意图及剖面示意图；

图6为本实用新型的使用原理框图；

其中，虚线为风道内的出风方向示意；

其中，附图标记包括：

加热采光组件1；升温模块1A；加热片1A1；弹片1A2；加热片套板1A3；垂直套1A31；水平板1A32；立柱1A33；降温模块1B；风扇1B1；风道1B2；采光模块1C；发光镜筒1C1；LED光源1C11；LED光源驱动板1C12；第一透镜组1C13；第一滤光片1C131；第一聚焦透镜1C132；第一二向色镜1C133；第二聚焦透镜1C134；发光镜筒上壳板1C14；发光镜筒下壳板1C15；发光镜筒后壳板1C16；光出口1C17；发光镜筒竖板1C18；发光镜筒腔体1C19；采光镜筒1C2；PD检测器1C21；PD检测器驱动板1C22；第二透镜组1C23；第二二向色镜1C231；第二滤光片1C232；第三聚焦透镜1C233；第四聚焦透镜1C234；采光镜筒上壳板1C24；采光镜筒下壳板1C25；光入口1C26；采光镜筒竖板1C27；采光镜筒腔体1C28；反应管2；盖体21；管体22；反应仓221；单片机31；WIFI 芯片32；外置电源适配器4；电源接口41；内壳5；状态指示灯6；盖板71；上壳板72；侧板721；底板73；连接重置按钮74。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

实施例

如图1-图4所示，本实施例提供一种可通过手机操控的手持式实时荧光核酸检测仪，包括加热采光组件1、反应管2、电路控制板、外置电源适配器4和内壳5，其中：

所述加热采光组件1包括升温模块1A、降温模块1B和采光模块1C；所述升温模块1A包括用于升温的加热片1A1；所述加热片1A1包括前后对应的两片，两片所述加热片1A1相互独立，并通过左右弹片1A2卡接，从而中部形成空腔；所述降温模块1B包括用于降温的风扇1B1；所述采光模块1C包括发光镜筒1C1 和采光镜筒1C2；

所述反应管2包括可分离的盖体21和管体22；所述盖体21和所述管体22 设有相互啮合的螺纹，从而两者可螺纹连接；所述管体22下端设有反应仓221；所述反应仓221插设于两片所述加热片1A1所形成的空腔内；所述反应仓221 为薄片式，所述弹片1A2压紧所述反应仓221和所述加热片1A1，使得两者之间紧密接触，提高热传导效率，通过加大受热面积和采用双面加热方式，从而使仪器的瞬间升温速率高达15℃/s，平均升温速率高达10℃/s；所述反应仓221的截面形状与所述加热片1A1的截面形状相同，两者下端底边相互平齐；所述反应仓221底边为透明材质的长条形，分别与所述发光镜筒1C1和所述采光镜筒 1C2抵接，从而取消了光纤，缩短了光程，所述发光镜筒1C1的光出口1C17和所述采光镜筒1C2的光入口1C26为与所述反应仓221底边相同的形状；

所述电路控制板与所述加热采光组件1连接，所述电路控制板包括用于控制升、降温过程和采光过程的单片机31和用于接收手机端APP所发送的运行参数，并实时地或非实时地回传运行时所产生的温度和荧光数据的WIFI芯片32，以便用户在手机端APP上随时查看运行进程、温度曲线、荧光曲线；

所述加热片1A1、所述风扇1B1、所述发光镜筒1C1和所述采光镜筒1C2 均位于所述内壳5所围设的空间内；所述电路控制板位于所述内壳5外，从而方便维护和更换。

本发明的工作原理为反应管内的待测样本在升温模块1A和降温模块1B控制的恒定温度下或多个温度下进行反应，当光源发出的光经与反应管2下端的反应仓221的一个底边直接抵接的发光镜筒1C1照射到待测样本后，如果有扩增产物产生，积累的荧光经与反应管2下端的反应仓221的另一个底边直接抵接的采光镜筒1C2进入检测器形成荧光信号，荧光信号经WIFI芯片32无线传输后通过手机屏幕显示出来。

扩增反应时，如图3所示，将待测样本加入反应管2后，将反应管放置在两片加热片1A1围成的空腔内，加热片1A1开始加热，并直接将热量快速均匀地传递给反应管2的反应仓221的两个受热面，再使反应管2内的样本溶液受热，温度传感器检测到加热片1A1的温度，反馈给单片机31后经电路控制板来控制加热片1A1的功率，进而维持反应时样本溶液温度的稳定。当要降低样本溶液温度时，加热片1A1停止加热，同时开启风扇1B1，风扇位于风道1B2的一端，外界环境中的冷空气通过风道1B2一侧的进风口进入仪器内壳5，冷空气流过加热片1A1和反应管2下端的反应仓221，将热量从风道1B2另一端的出风口带出仪器，从而完成降温过程。由于本发明使用的加热片为热的良导体，设计成薄片状的加热片同薄片状的反应仓221接触面积大、传热路径短，且双面加热的加热片在降温时可起到双面散热的作用，使得系统不依赖于散热片即能够快速地散热。

采用上述技术方案，所述升温模块1A和降温模块1B相比市场上现有产品的结构大大简化，加热效率更高，升温迅速，散热结构更简单，重量更轻，体积更小。

优选地，所述升温模块1A还包括用于测量加热片1A1温度的温度传感器，所述温度传感器设于至少一个加热片1A1的表面或设于加热片1A1所开设的安装孔内；所述降温模块1B还包括风道1B2；所述风道1B2由所述内壳5围合而成，所述风道1B2贯穿所述内壳5；所述风道1B2的至少一端设有所述风扇1B1。

优选地，所述升温模块1A还包括嵌设于所述内壳5上方的加热片套板1A3；所述加热片套板1A3从上至下依次包括垂直套1A31、水平板1A32和立柱1A33；所述加热片套板1A3通过所述水平板1A32固定在所述内壳5上，所述加热片套板1A3通过下方左右立柱1A33固定左右弹片1A2；所述垂直套1A31、所述水平板1A32和所述立柱1A33一体成型；所述垂直套1A31和所述水平板1A32中间开有通孔，所述通孔下方与所述加热片1A1所形成的空腔相对应，所述通孔的大小可保证所述反应管2顺利地插入所述空腔内，所述所述垂直套1A31和所述加热片1A1使所述反应管2保持竖直；所述垂直套1A31还可加热所述反应管 2的上部。

优选地，如图5所示，所述发光镜筒1C1包括LED光源1C11、第一透镜组 1C13、发光镜筒上壳板1C14、发光镜筒下壳板1C15和发光镜筒后壳板1C16；所述LED光源1C11和所述第一透镜组1C13安装于由所述发光镜筒上壳板 1C14、所述发光镜筒下壳板1C15和所述发光镜筒后壳板1C16所围设而成的长方形发光镜筒1C1内；所述采光镜筒1C2包括PD检测器1C21、第二透镜组1C23、采光镜筒上壳板1C24和采光镜筒下壳板1C25；所述PD检测器1C21和所述第二透镜组1C23安装于由所述采光镜筒上壳板1C24和所述采光镜筒下壳板1C25 所围设而成的长方形采光镜筒1C2内。

优选地，所述发光镜筒1C1内设有多个发光通道，每个发光通道包括一组光学元件，所述光学元件包括沿出光方向所依次设置的LED光源1C11、第一滤光片1C131、第一聚焦透镜1C132和第一二向色镜1C133，各发光通道在共用的光出口1C17处共用一个第二聚焦透镜1C134；所述LED光源1C11安装于所述 LED光源驱动板1C12上，所述第一二向色镜1C133同光路方向呈一定角度；所述发光镜筒1C1内还设有多组用于固定各光学元件或起到光隔离作用的发光镜筒竖板1C18或/和发光镜筒腔体1C19；所用的每个发光通道的LED光源采用单色LED，所用的滤光片为窄带滤光片，发光镜筒1C1由发光镜筒上壳板1C14 和发光镜筒下壳板1C15通过螺丝固定方式合为一体，结构牢靠且便于重新拆合，扣合后的发光镜筒上壳板1C14和发光镜筒下壳板1C15再同发光镜筒后壳板1C16扣合在一起。作为优选，本发明的发光镜筒1C1内设有用于4个发光通道的四对LED光源1C11和四组第一透镜组1C13。

优选地，所述采光镜筒1C2内设有多个采光通道，每个采光通道包括一组光学元件，所述光学元件包括沿入光方向所依次设置的第二二向色镜1C231、第二滤光片1C232、第三聚焦透镜1C233和PD检测器1C21，各发光通道在共用的光入口1C26处共用一个第四聚焦透镜1C234；所述第二二向色镜1C231同光路方向呈一定角度，所述PD检测器1C21安装于所述PD检测器驱动板1C22上；所述采光镜筒1C2内还设有多组用于固定各光学元件或起到光隔离作用的采光镜筒竖板1C27或/和采光镜筒腔体1C28；所述PD检测器1C21为光电二极管，所述滤光片为窄带滤光片，采光镜筒由采光镜筒上壳板1C24和采光镜筒下壳板 1C25通过螺丝固定方式合为一体，结构牢靠且便于重新拆合。作为优选，本发明的采光镜筒1C2内设有用于4个采光通道的四个PD检测器1C21和四组第二透镜组1C23。

采用上述技术方案，采光模块的发光镜筒1C1和采光镜筒1C2整体结构紧凑，维修时发光镜筒1C1和采光镜筒1C2可以整体拆卸。由于光出口1C17和光入口1C26都直接同反应管的反应仓底边抵接，从而缩短了光程，无需借助光纤导光，进一步的，发光镜筒1C1的光出口1C17和采光镜筒1C2的光入口1C26 采用同反应仓底边形状一致的长条形状，相比光纤的采光面积大大增加，减少了光传输的损失，提高了检测的信噪比和灵敏度，进一步的，取消了运动部件，提高了系统的抗震强度，使仪器适合在颠簸环境下使用，并降低了仪器的故障率和维护成本。

优选地，所述反应仓221下端两个底边的夹角θ＝π/2，从而使与反应仓221 下端的两个底边分别抵接的发光镜筒1C1的光出口1C17和采光镜筒1C2的光入口1C26相互垂直，使入射光与出射光相互垂直，降低干扰。

优选地，还包括电源接口41和状态指示灯6；所述电源接口41与所述外置电源适配器4连接；所述状态指示灯6与所述电路控制板连接。

优选地，如图1和图2所示，还包括一体成型的盖板71、上壳板72、底板 73和连接重置按钮74；所述上壳板72通过四面向下延伸的所述侧板721与所述底板73连接；所述状态指示灯6设于所述上壳板72的上方或前方侧板721上，所述上壳板72的后方侧板721上设有所述电源接口41，所述连接重置按钮74 固定于所述上壳板72上，与所述状态指示灯6为一体结构；所述上壳板72中部开口，形成下沉的凹槽，凹槽内设有用于闭合所述盖板71的结构，所述盖板71 位于所述上壳板72开口的上方；所述盖板71通过一侧的转轴与所述上壳板72连接；所述盖板71下方设有用于同所述盖板71连锁的闭合机构；所述凹槽与所述盖板71所围设的空间可容纳所述反应管2，所述盖板71用于密封所述反应管 2上方的空间，阻止外界的灰尘和环境光进入。

采用上述技术方案，所述手机操控的手持式实时荧光核酸检测仪整体结构密封，不易受外界灰尘、水雾等的影响，且体积小，整个仪器可至于手掌上。盖板可以方便地打开或扣合，方便拿取反应管。仪器不设置数据接口和显示屏幕，仅通过无线网络同手机通讯，进一步降低了整机的体积和成本。借助连接重置按钮同状态指示灯可以控制和指示仪器的连接状态，进一步消除了在仪器上设置显示屏幕的需要。进一步的，由于本发明采用的反应管使用螺口帽进行密封，密封效果好，不像常规使用的PCR管存在蒸发现象，无需通过盖板71来压紧反应管管盖或对反应管上部进行加热来防止反应管涨开和反应液蒸发，盖板本身的结构相比常规的核酸检测仪的热盖可以大大简化，降低了系统成本、体积和重量。

如图6所示，所述手机端APP可通过无线方式连接和操控所述手持式实时荧光核酸检测仪，所述无线连接方式优选的为WIFI，WIFI连接具有连接不易受干扰、数据传输安全、连接距离较远等优点，所述手持式实时荧光核酸检测仪的电路控制板上设有WIFI芯片32；所述手机端APP可以发送运行参数(例如PCR 反应程序、等温扩增反应程序、每一步骤的温度和保温时间、荧光采集步骤和荧光采集温度、荧光通道和荧光染料、循环次数等)到手持式实时荧光核酸检测仪并控制反应运行的启停，所述手机端APP可以接收运行时手持式实时荧光核酸检测仪产生的温度和荧光数据，并在手机屏幕上显示运行进程、温度曲线、荧光曲线以便用户随时查看；所述手机端APP可以借助手机的处理器快速地分析和处理荧光曲线并生成结果图(表)和报告，所述荧光曲线、结果图(表)和报告可以通过APP截图功能或手机截屏的形式生成图片；所述生成的结果图(表) 和报告可通过无线方式进一步上传到远程服务器和(或)云端；所述云端可以进一步的同远程服务器连接；所述手机端APP可搜索、添加、解除同手持式实时荧光核酸检测仪的连接，所述状态指示灯6可根据连接状态的不同而显示不同的颜色和明暗变化；所述手机端APP可以查看历次运行的实验数据；所述手机端APP可预先内置不同检测试剂对应的反应菜单，所述反应菜单可由用户做出适当修改，所述反应菜单可由用户新建。

采用上述技术方案，可以取消核酸检测仪本身自带的屏幕且无需另外配置电脑和安装操作软件，进一步降低了仪器的成本、重量和体积。手机端APP的引入使得用户对核酸检测仪的操控如同使用手机软件一样简便，非专利人员无需培训或仅需简单的培训即可掌握。目前手机处理器的运算速度已经足够强大，借助手机处理器可以快速分析核酸检测仪产生的大量实验数据，借助WIFI和新兴的 5G网络，可以使手机端的数据进一步传输到远程服务器和(或)云端，供储存、检索、提取、进一步整合和分析。

本实用新型降低了仪器的成本，便于携带和使用，且检测速度较快，可以做到样本随到随检，为仪器进入基层检验机构、床旁和家庭创造了条件。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可通过手机操控的手持式实时荧光核酸检测仪，其特征在于，包括加热采光组件(1)、反应管(2)、电路控制板、外置电源适配器(4)和内壳(5)，其中：

所述加热采光组件(1)包括升温模块(1A)、降温模块(1B)和采光模块(1C)；所述升温模块(1A)包括用于升温的加热片(1A1)；所述加热片(1A1)包括前后对应的两片，两片所述加热片(1A1)相互独立或由一整片加热片弯折而成，并通过左右弹片(1A2)卡接，从而中部形成空腔；所述降温模块(1B)包括用于降温的风扇(1B1)；所述采光模块(1C)包括发光镜筒(1C1)和采光镜筒(1C2)；

所述反应管(2)包括可分离的盖体(21)和管体(22)；所述盖体(21)和所述管体(22)设有相互啮合的螺纹，从而两者可螺纹连接；所述管体(22)下端设有反应仓(221)；所述反应仓(221)插设于两片所述加热片(1A1)所形成的空腔内；所述反应仓(221)为薄片式，所述弹片(1A2)压紧所述反应仓(221)和所述加热片(1A1)，使得两者之间紧密接触，提高热传导效率；所述反应仓(221)的截面形状与所述加热片(1A1)的截面形状相同，两者下端底边相互平齐；所述反应仓(221)底边为透明材质的长条形，分别与所述发光镜筒(1C1)和所述采光镜筒(1C2)抵接，所述发光镜筒(1C1)的光出口(1C17)和所述采光镜筒(1C2)的光入口(1C26)为与所述反应仓(221)底边相同的形状；

所述电路控制板与所述加热采光组件(1)连接，所述电路控制板包括用于控制升、降温过程和采光过程的单片机(31)和用于接收手机端APP所发送的运行参数，并回传运行时所产生的温度和荧光数据的WIFI芯片(32)；

所述加热片(1A1)、所述风扇(1B1)、所述发光镜筒(1C1)和所述采光镜筒(1C2)均位于所述内壳(5)所围设的空间内；所述电路控制板位于所述内壳(5)内或位于所述内壳(5)外。

2.根据权利要求1所述的手持式实时荧光核酸检测仪，其特征在于，所述升温模块(1A)还包括用于测量加热片(1A1)温度的温度传感器，所述温度传感器设于至少一个加热片(1A1)的表面或设于加热片(1A1)所开设的安装孔内；所述降温模块(1B)还包括风道(1B2)；所述风道(1B2)由所述内壳(5)围合而成，所述风道(1B2)贯穿所述内壳(5)；所述风道(1B2)的至少一端设有所述风扇(1B1)。

3.根据权利要求1所述的手持式实时荧光核酸检测仪，其特征在于，所述升温模块(1A)还包括嵌设于所述内壳(5)上方的加热片套板(1A3)；所述加热片套板(1A3)从上至下依次包括垂直套(1A31)、水平板(1A32)和立柱(1A33)；所述加热片套板(1A3)通过所述水平板(1A32)固定在所述内壳(5)上，所述加热片套板(1A3)通过下方左右立柱(1A33)固定左右弹片(1A2)；所述垂直套(1A31)、所述水平板(1A32)和所述立柱(1A33)一体成型；所述垂直套(1A31)和所述水平板(1A32)中间开有通孔，所述通孔下方与所述加热片(1A1)所形成的空腔相对应，所述通孔的大小可保证所述反应管(2)顺利地插入所述空腔内，所述垂直套(1A31)和所述加热片(1A1)使所述反应管(2)保持竖直；所述垂直套(1A31)还可加热所述反应管(2)的上部。

4.根据权利要求1所述的手持式实时荧光核酸检测仪，其特征在于，所述发光镜筒(1C1)包括LED光源(1C11)、第一透镜组(1C13)、发光镜筒上壳板(1C14)、发光镜筒下壳板(1C15)和发光镜筒后壳板(1C16)；所述LED光源(1C11)和所述第一透镜组(1C13)安装于由所述发光镜筒上壳板(1C14)、所述发光镜筒下壳板(1C15)和所述发光镜筒后壳板(1C16)所围设而成的发光镜筒(1C1)内；所述采光镜筒(1C2)包括PD检测器(1C21)、第二透镜组(1C23)、采光镜筒上壳板(1C24)和采光镜筒下壳板(1C25)；所述PD检测器(1C21)和所述第二透镜组(1C23)安装于由所述采光镜筒上壳板(1C24)和所述采光镜筒下壳板(1C25)所围设而成的采光镜筒(1C2)内。

5.根据权利要求1所述的手持式实时荧光核酸检测仪，其特征在于，所述发光镜筒(1C1)内设有多个发光通道，每个发光通道包括一组光学元件，所述光学元件包括沿出光方向所依次设置的LED光源(1C11)、第一滤光片(1C131)、第一聚焦透镜(1C132)和第一二向色镜(1C133)，各发光通道在共用的光出口(1C17)处共用一个第二聚焦透镜(1C134)；所述LED光源(1C11)安装于LED光源驱动板(1C12)上，所述第一滤光片(1C131)的安装位置不定，所述第一二向色镜(1C133)同光路方向呈一定角度；所述发光镜筒(1C1)内还设有多组用于固定各光学元件或起到光隔离作用的发光镜筒竖板(1C18)或/和发光镜筒腔体(1C19)。

6.根据权利要求1所述的手持式实时荧光核酸检测仪，其特征在于，所述采光镜筒(1C2)内设有多个采光通道，每个采光通道包括一组光学元件，所述光学元件包括沿入光方向所依次设置的第二二向色镜(1C231)、第二滤光片(1C232)、第三聚焦透镜(1C233)和PD检测器(1C21)，各发光通道在共用的光入口(1C26)处共用一个第四聚焦透镜(1C234)；所述第二二向色镜(1C231)同光路方向呈一定角度，所述第二滤光片(1C232)的安装位置不定，所述PD检测器(1C21)安装于PD检测器驱动板(1C22)上；所述采光镜筒(1C2)内还设有多组用于固定各光学元件或起到光隔离作用的采光镜筒竖板(1C27)或/和采光镜筒腔体(1C28)。

7.根据权利要求1所述的手持式实时荧光核酸检测仪，其特征在于，所述反应仓(221)下端两个底边的夹角θ∈(0，π)。

8.根据权利要求1所述的手持式实时荧光核酸检测仪，其特征在于，还包括电源接口(41)和状态指示灯(6)；所述电源接口(41)与所述外置电源适配器(4)连接；所述状态指示灯(6)与所述电路控制板连接。

9.根据权利要求8所述的手持式实时荧光核酸检测仪，其特征在于，还包括一体成型的盖板(71)、上壳板(72)、底板(73)和连接重置按钮(74)；所述上壳板(72)通过四面向下延伸的侧板(721)与所述底板(73)连接；所述状态指示灯(6)设于所述上壳板(72)的上方或前方侧板(721)上，所述上壳板(72)的后方侧板(721)上设有所述电源接口(41)，所述连接重置按钮(74)固定于所述上壳板(72)上，位于所述状态指示灯(6)旁，或所述连接重置按钮(74)与所述状态指示灯(6)为一体结构；所述上壳板(72)中部开口，形成下沉的凹槽，所述盖板(71)位于所述上壳板(72)开口的上方；所述盖板(71)通过一侧的转轴与所述上壳板(72)连接；所述盖板(71)下方设有可以闭合和开启所述盖板(71)的机构；或所述盖板(71)与所述上壳板(72)为可分离式结构；所述凹槽与所述盖板(71)所围设的空间可容纳所述反应管(2)，所述盖板(71)用于密封所述反应管(2)上方的空间。

10.根据权利要求1所述的手持式实时荧光核酸检测仪，其特征在于，手机端APP可通过无线方式连接和操控所述手持式实时荧光核酸检测仪，无线连接方式包括WIFI、蓝牙、NFC、3G、4G、5G。

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