CN215667945U - 核酸扩增仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核酸扩增仪，所述扩增仪包括承载部、加热部、振动部、安装架体和外壳，所述承载部、加热部、振动部通过安装架体设置在外壳内；所述承载部设有至少一个用于放置待测样本的承载腔位；所述加热部位于承载部下方对承载部进行电加热，所述振动部设置于承载部的下方，所述振动部带动承载部振动。本实用新型的核酸扩增仪，反应器及核酸扩增仪的配合使用可以解决现有技术里扩增方法中的开盖污染的问题，反应器为一次性使用，加入样本后可直接反应，反应过程无需开盖，且无需多次加液，可实现整个核酸检测无需专业实验室，无气溶胶污染，检测完成后通过处理反应器即可。

Description

核酸扩增仪

技术领域

本实用新型涉及核酸检测(DNA或RNA)技术领域，具体涉及一种核酸扩增仪。

背景技术

核酸检测作为一种具有高灵敏度及特异性的方法，目前已经广泛应用于许多领域，例如疾病诊断，食品安全，传染病防治等。用简单方式对特定核酸序列进行检测，可以赋予现场护理(point-of-care)诊断和现场病原体检测更大的价值。

PCR(聚合酶链式反应)是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，它可看作是生物体外的特殊DNA复制，PCR的最大特点，是能将微量的DNA大幅增加。然而，PCR作为经典的核酸检测方法，其固有的变性-复性-延伸循环，要求其必须需要热循环仪设备作为支撑，同时因为气溶胶污染问题，专业实验室也作为必须要条件。其中PCR延展技术平台，特别是定量PCR(qPCR)方法，是最广泛使用的病原体检测方法，并且被认为是新的金标准测试。qPCR提供短得多的样品到结果(sample-to-result)的时间(3到5小时)。然而，尽管qPCR被广泛接受，但它因依赖标准参考物质(标准曲线)进行定量而受到限制。不可靠和不一致的商业标准参考物质也可能影响qPCR定量的准确度。此外， qPCR易于受到由环境样品中自然存在的物质(例如，重金属和有机质)引起的抑制，从而导致靶定量不准确或假阴性结果。因而极大地限制了PCR在床旁快速诊断(POCT)和现场快速检测等领域的应用。与qPCR相比，最近的数字PCR技术已被证明是用于环境样品中的微生物病原体检测的更稳健的解决方案。数字PCR基于分区(partitioning)和泊松统计，因此，不需要比较外部定量标准来对未知浓度的样品定量。然而，将数字PCR方法实施于使用点应用(point-of-useapplication)可能是挑战性的。这是因为数字PCR需要昂贵的仪器 (即Bio-rad液滴数字PCR)、设备齐全的实验室环境和训练有素的技术人员来进行测定。这些因素严重限制数字PCR在资源有限背景下的可及性和应用。

为了克服这些缺点，一大类等温核酸扩增的新方法大量出现，其中LAMP是最受关注也是最有应有前景的一种方法。

环介导等温扩增技术(loop-mediated isothermal amplification，LAMP)是2000年日本荣研化学株式会社开发的替代PCR核酸扩增方法。其特点是针对靶基因的6个区域设计4种特异引物，在链置换DNA聚合酶(Bst DNA polymerase)的作用下，60-65℃恒温扩增，15-60分钟左右即可实现10⁹～10¹⁰倍的核酸扩增，具有操作简单、特异性强、产物易检测等特点。LAMP作为一种分子生物学检测技术，具有高特异性、高敏感性、简单、便捷及成本低的特点，已广泛用于临床疾病的诊断、流行性细菌或病毒的定性定量检测、动物胚胎性别鉴定及基因芯片。

因此，LAMP检测用于检测微生物的快速、简化、低成本的测定，以在集中式实验室之外，例如，在需要对资源有限的地方的环境水进行现场使用点测试的情况下提供分子测定。

LAMP检测在等温条件下进行，等温条件可以维持在不同的仪器中，例如热循环仪和水浴。该设备使得能够通过加热装置内部的检测室来扩增样品的DNA/cDNA，以检测病原体。

核酸扩增仪利用链置换型DNA聚合酶在恒温条件下进行扩增反应，可在15-60分钟内实现109-1010倍的扩增，反应能产生大量的扩增产物即焦磷酸镁白色沉淀，可以通过肉眼观察白色沉淀的有无来判断靶基因是否存在。LAMP方法的优势除了高特异性和高灵敏度外，操作还十分的简单，在应用阶段对仪器的要求低，一个简单的恒温装置就能实现反应，结果检测也非常简单，直接肉眼观察白色沉淀或者绿色荧光即可，不像普通PCR方法需要进行凝胶电泳观察结果，是一种适合现场、基层快速检测的方法。

因为基于扩增的核酸检测试剂及检测设备的局限性，导致目前检测中扩增操作也无法解决核酸或者其他待测样品的提取问题，扩增过程也需要多次开盖，尤其是通过八连管作为反应器时，且同样需要在专业的PCR实验室操作以避免污染，所以现有技术的核酸检测仍无法实现现场取样、现场检测，尤其是没有可实现直接加入样本后进行直接一次性完成反应的反应器，仍旧采用传统的八连管或者EP管，这是核酸检测无法很好的应用在POCT以及病原微生物拓展应用的重要掣肘。另外，恒温扩增仪可应用在致病微生物、物种鉴定、动物疫病、转基因等领域，然而传统的恒温扩增仪体型较大，不便于携带，因此只能在实验室内进行使用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种核酸扩增仪，通过简易加热设备实现，无需专业人士操作，结果清晰易判，适合目前国内外各类医疗检测场景需求。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种核酸扩增仪，所述扩增仪包括承载部、加热部、振动部、安装架体和外壳，所述承载部、加热部、振动部通过安装架体设置在外壳内；所述承载部设有至少一个用于放置待测样本的承载腔位；所述加热部位于承载部下方对承载部进行电加热，所述振动部设置于承载部的下方，所述振动部带动承载部振动。

作为上述技术方案的进一步改进：

优选地，所述承载部设有承载板和多个定位筒，所述定位筒固定于承载板上，所述承载板和定位筒采用导热且非柔性材料制作，所述承载腔位由承载板和定位筒围设而成。

优选地，所述加热部包括加热板和多个加热片，所述加热片位于加热板下方，所述加热板固定于承载部的底部。加热部在反应过程中进行加热，使反应环境维持在60-65℃恒温，快速实现核酸扩增。

优选地，所述核酸扩增仪还包括驱动部，所述振动部通过驱动部驱动。振动部带动承载部振动使待测样品与反应体系振动混匀。

优选地，所述振动部设有振动变形板，所述承载部位于振动变形板上方，所述振动部还设有安装板，所述安装板设有至少两个，分别位于振动变形板相对的两侧，所述安装板与安装架体连接，所述振动变形板与安装架体之间存在间隙，振动变形板振动时不会对安装架体造成影响。

优选地，所述扩增仪还包括拍照部，所述拍照部对显色后的样本拍照；所述拍照部通过安装架体设置在外壳内，所述拍照部包括相机、拍照盒，所述拍照盒设有放置反应后样本的槽位，所述拍照盒可伸出或者缩进外壳内。

优选地，所述拍照部还包括滑块和滑轨，所述安装架板与滑块固定连接，所述滑块与滑轨相配合，可相对滑动，所述拍照盒固定安装于滑轨的一端，所述滑轨可相对滑块移动，带动拍照盒伸出或者缩进外壳。

本实用新型提供的核酸扩增仪，与现有技术相比有以下优点：

(1)本实用新型的核酸扩增仪，可对同一样本同时进行多项共检；通过加热部在反应过程中进行加热维持扩增反应所需的恒温环境；通过振动部将样本液和反应体系振动混匀。

(2)本实用新型的核酸扩增仪，针对公共卫生事件，可通过简易加热设备配合相应的反应器实现，无需专业人士操作，结果清晰易判，适合目前国内外各类医疗检测场景需求，尤其是相对落后地区的分子诊断能力的大幅提升。

附图说明

图1是本实用新型实施例的使用状态示意图。

图2是本实用新型核酸扩增仪的爆炸结构示意图。

图中标号说明：

1、承载部；11、承载腔位；2、加热部；21、加热板；22、陶瓷加热片；3、振动部；31、振动变形板；32、安装板；4、驱动部；41、振动电机；42、进出电机；5、拍照部；51、相机；52、拍照盒；53、滑块；54、滑轨；55、连接板；6、外壳；61、盖子；7、安装架体； 71、上安装座；72、支座；73、底座；74、连接座；75、安装块；8、反应器。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步详细、完整地说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的实验材料如无特殊说明，均为市场购买得到。

图1和图2示出了本实用新型核酸扩增仪的一种实施方式，核酸扩增仪设有多个承载腔位11，待测样本放置于反应器8中，核酸扩增仪可对不同样本同时进行混检。

本实施例中，扩增仪包括承载部1、加热部2、振动部3、驱动部4、拍照部5、安装架体7和外壳6，承载部1、加热部2、振动部3、驱动部4、拍照部5通过安装架体7设置在外壳6内。安装架体7为异形板结构，承载部1、加热部2和振动部3安装于异形板上端，驱动部4安装在异形板的腔内，位于振动部3的下方；拍照部5安装于异形板一侧。

本实施例中，安装架体7包括上安装座71、底座73和两个支座72，上安装座71的四个角端分别设有一个凸出的安装块75，上安装座71设有安装孔。两个支座72分别设在上安装座71的两边，支座72的底部固定在底座73。扩增仪与反应器相配合，反应器8的形状与承载腔位11相匹配，样本放置于反应器中。

本实施例中，承载腔位11设于承载部1，承载部1设有承载板和多个定位筒，定位筒固定于承载板上，承载板和定位筒采用导热且非柔性材料制作，承载腔位11由承载板和定位筒围设而成，承载腔位11依顺序阵列排布，每个承载腔位11可放置一个反应器8。外壳6设有盖子61，盖子61位于承载部1的上方，盖子61可以打开，用于放入或者取出反应器8。

本实施例中，加热部2包括加热板21和多个加热片，本实施例中加热片采用陶瓷加热片22，陶瓷加热片22位于加热板21下方，加热板21固定于承载板的底部，陶瓷加热片22通过承载板和定位筒对反应器8整体加热，可以均匀加热，同时能够更精确的控制反应温度。

本实施例中，振动部3设有振动变形板31，陶瓷加热片22安装于振动变形板31上，振动变形板31安装于上安装座71，振动变形板31设有四个安装板32，每个安装板32固定连接一个安装块75。振动变形板31的侧面与安装板32之间存在间隙，这样可以减小振动变形板31的振动对上安装座71的冲击力。

本实施例中，驱动部4包括振动电机41和进出电机42，振动电机41的驱动轴上设有偏心振子，振动电机41安装于上安装座71的下方，固定在底座73上，振动电机41的驱动轴穿过上安装座71的安装孔，通过偏心振子驱动振动变形板31带动承载部1振动。进出电机 42固定于底座73，用于驱动拍照部5。

本实施例中，拍照部5包括相机51、拍照盒52、滑块53、滑轨54和连接板55，上安装板32设有连接座74，滑块53和连接座74固定连接，滑块53与滑轨54相配合，能够相对滑动。连接板55固定于滑轨54的底端，连接板55设有滑槽，进出电机42的驱动轴固定连接一偏心连杆，偏心连杆可以在连接板55的滑槽中滑动。相机51通过一相机座固定在底座73上，拍照盒52固定安装于滑轨54的一端。进出电机42通过偏心连杆，使滑轨54相对滑块53移动，以带动拍照盒52伸出外壳6。外壳6设有相对应的可开闭的口。拍照盒52 设有用于放置反应器的槽位。拍照盒52移出外壳6的距离以槽位露出外壳6能够放置反应器即可。

本实施例中，拍照时拍照盒52伸出外壳6，放入已反应完毕的反应器，然后拍照盒52 移入外壳6内，相机51进行拍照，拍照后拍照盒52伸出外壳6，取出已拍照的反应器，放入下一个反应器继续拍照。实际上，拍照和反应能够同时进行，即在第一次做完反应后，进行拍照时，承载部1可以放入第二批反应器，加快了检测速度。

本实施例的扩增仪还设有对电机进行冷却的冷却单元，以及用于控制各零部件运行的主机。冷却单元设有风扇，对电机进行冷却。扩增仪设有控制系统，控制系统包括检测模块、转换模块、处理模块、显示模块。检测模块设有温度传感器，用于检测承载部1的温度，并将检测数据传输至处理模块；转换模块包括DC-DC转换器；处理模块用于将检测到的温度数据在显示模块显示。相机51与处理模块电连接，照片在显示模块显示。冷却单元和控制系统根据扩增仪的机械结构部分进行设置，采用常规的可以达到相应控制效果的部件即可。

上述实施案例只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种核酸扩增仪，其特征在于，所述扩增仪包括承载部、加热部、振动部、安装架体和外壳，所述承载部、加热部、振动部通过安装架体设置在外壳内；所述承载部设有至少一个用于放置待测样本的承载腔位；所述加热部位于承载部下方对承载部进行电加热，所述振动部设置于承载部的下方，所述振动部带动承载部振动。

2.根据权利要求1所述的核酸扩增仪，其特征在于，所述承载部设有承载板和多个定位筒，所述定位筒固定于承载板上，所述承载板和定位筒采用导热且非柔性材料制作，所述承载腔位由承载板和定位筒围设而成。

3.根据权利要求1所述的核酸扩增仪，其特征在于，所述加热部包括加热板和多个加热片，所述加热片位于加热板下方，所述加热板固定于承载部的底部。

4.根据权利要求1所述的核酸扩增仪，其特征在于，所述核酸扩增仪还包括驱动部，所述振动部通过驱动部驱动。

5.根据权利要求4所述的核酸扩增仪，其特征在于，所述振动部设有振动变形板，所述承载部位于振动变形板上方，所述振动部还设有安装板，所述安装板设有至少两个，分别位于振动变形板相对的两侧，所述安装板与安装架体连接，所述振动变形板与安装架体之间存在间隙。

6.根据权利要求1所述的核酸扩增仪，其特征在于，所述扩增仪还包括拍照部，所述拍照部通过安装架体设置在外壳内，所述拍照部包括相机、拍照盒，所述拍照盒设有放置反应后样本的槽位，所述拍照盒可伸出或者缩进外壳内。

7.根据权利要求6所述的核酸扩增仪，其特征在于，所述拍照部还包括滑块和滑轨，所述安装架板与滑块固定连接，所述滑块与滑轨相配合，可相对滑动，所述拍照盒固定安装于滑轨的一端，所述滑轨可相对滑块移动，带动拍照盒伸出或者缩进外壳。

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