CN215828786U - 一种恒温扩增仪以及一种组网式恒温扩增仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于核酸扩增检测技术领域，公开一种恒温扩增仪，包括：壳体，所述壳体内设置有芯片插槽、温控模块、供电模块和控制模块，所述壳体前侧设置有显示模块和调温模块；所述供电模块通过所述控制模块与所述温控模块、供电模块、显示模块和调温模块电连接，所述温控模块贴近所述芯片插槽。本恒温扩增仪升降温快，成本低，便携性好，适用于基层快检场景，其中温控模块可以紧密贴近与芯片插槽，在插入待测试的芯片后，热源可以紧密贴近待测试的芯片，使得加热效率更高；恒温扩增仪通过独立的组网控制台对每一恒温扩增仪进行统一调控，检测通量灵活可控，可根据不同应用场景调整检测通量。

Description

一种恒温扩增仪以及一种组网式恒温扩增仪

技术领域

本实用新型涉及核酸扩增检测技术领域，特别是涉及一种恒温扩增仪。

背景技术

核酸检测是指利用分子生物学技术检测样本中核酸的存在和含量，在病原体感染的诊断和基因表达的分析等领域有着广泛应用。核酸检测的过程一般涉及到样本处理、核酸扩增和扩增产物检测，其中核酸扩增是指将极微量核酸样本体外复制到可检出级的过程，是整个核酸检测中最关键的步骤。

最常用的核酸扩增技术是1985年Mullis发明的聚合酶链反应(PCR)技术，即利用DNA 在体外95℃高温时变性会变成单链，低温(经常是60℃左右)时引物与单链按碱基互补配对的原则结合，再调温度至DNA聚合酶最适反应温度(72℃左右)，DNA聚合酶沿着磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互补链，循环往复即可实现DNA的指数扩增。而基于PCR技术制造的 PCR仪实际就是一个温控设备，能在变性温度、复性温度和延伸温度之间很好地进行控制。与之配合的扩增产物检测手段包括实时检测和终点检测两种，其中实时荧光定量PCR是目前应用最多的技术，即利用可在扩增过程中/后与DNA结合的荧光探针/染料，实时监控扩增进程，实现扩增与检测同步操作。

但无论是常规PCR涉及到的快速升降温，还是实时荧光PCR需要补充的荧光检测和数据处理，都使得设备价格昂贵且使用、维护和保养成本高，便携度严重不足，基层医疗机构和海关等特殊使用场景难以普及，这一点在新冠疫情期间体现的尤为明显。

近年来应用逐渐普及的核酸恒温扩增技术和可视化核酸产物分析技术，分别提供了传统 PCR技术和实时荧光检测技术的替代手段。恒温扩增无需进行循环升降温控制，可视化核酸产物分析则无需额外的检测模块，使得开发便捷、小巧、低成本的核酸扩增仪器成为可能，尤其是适用于基层快检的核酸检测POCT产品。

解决恒温扩增需求时，最常用的设备是水浴锅和恒温金属浴。水浴锅成本低但便携性差，升降温速度极为缓慢；金属浴升降温快但成本高，便携性差；二者均不适用于基层快检场景。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种恒温扩增仪，以解决现有技术中成本高、便携性差等技术问题，适合用在基层快检等特殊使用场景。

为了达到上述目的，本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：

实用新型的第一个方面，提供一种恒温扩增仪，包括：壳体，所述壳体内设置有芯片插槽、温控模块、供电模块和控制模块，所述壳体上设置有显示模块和调温模块；所述供电模块通过所述控制模块与所述温控模块、供电模块、显示模块和调温模块电连接，所述温控模块贴近所述芯片插槽。

所述芯片插槽用于插入待扩增的芯片，所述温控模块用于对芯片插槽进行恒温加热。进一步的，所述壳体上与所述芯片插槽相对应的位置具有观察窗口，用于观察芯片内部的显色变化。进一步的，所述观察窗口为透镜，以增强结果判读能力。进一步的，所述芯片插槽位于所述壳体内的上部，所述观察窗口位于壳体前侧的上部，所述显示模块位于壳体前侧的中部，所述调温模块位于壳体前侧的下部。

本实用新型中，所述壳体前侧指的是在用户进行操作此恒温扩增仪时正对用户的一侧。

进一步的，所述温控模块包括反应区加热膜和热盖加热膜，所述反应区加热膜贴近所述芯片插槽的下部，用于对所述芯片插槽的下部进行恒温加热，所述热盖加热膜贴近所述芯片插槽的上部，用于对所述芯片插槽的上部进行恒温加热。进一步的，所述反应区加热膜和热盖加热膜的热源为加热片。进一步的，所述加热片的材料为PI材料。

进一步的，所述温控模块还包括反应区测温元件和热盖测温元件。所述反应区测温元件用于监测所述反应区加热膜的实际温度，位于反应区加热膜上靠近热盖加热膜一侧的中央位置；所述热盖测温元件用于监测所述热盖加热膜的实际温度，位于热盖加热膜上靠近反应区加热膜一侧的中央位置。进一步的，所述反应区测温元件和热盖测温元件为远端热电偶。

进一步的，所述反应区测温元件通过耐高温胶带粘在所述反应区加热膜上，所述热盖测温元件通过耐高温胶带粘在所述热盖加热膜上。

进一步的，所述反应区加热膜、热盖加热膜、反应区测温元件和热盖测温元件均与所述控制模块电连接。

所述调温模块用于手动调节温控模块的温度。进一步的，所述调温模块位于壳体前侧的下部。

进一步的，所述调温模块为调整按钮。进一步的，所述调整按钮包括调温按钮、温度调高按钮和温度调低按钮，所述调温按钮用于选择和确认反应区加热膜调温功能；所述温度调高按钮用于调高反应区加热膜温度；所述温度调低按钮用于调低反应区加热膜温度。

所述显示模块用于显示所述温控模块的实际温度和所述调温模块的设置温度。进一步的，所述显示模块位于壳体前侧的中部。

进一步的，所述显示模块显示热盖加热膜的实际温度、反应区加热膜的实际温度和所述调温模块对反应区加热膜处的设置温度。

进一步的，所述显示模块为液晶显示屏。

进一步的，所述供电模块包括供电接口和应急供电电池。

进一步的，所述供电接口连接12V供电电源线。

进一步的，所述应急供电电池为12V充电电池。

所述控制模块为控制电路板，所述控制电路板上设有MCU控制单元。所述控制电路板采用MCU作为主控。

进一步的，所述供电模块还包括总线接口，多个恒温扩增仪通过总线接口进行组网。进一步的，多个恒温扩增仪的控制电路板通过总线接口进行组网。

实用新型的第二个方面，提供一种组网式恒温扩增仪，包括一个或多个上述的恒温扩增仪。

进一步的，所述组网式恒温扩增仪还包括组网控制台，每一所述恒温扩增仪设置有总线接口和供电接口，所述组网控制台设置有USB通讯接口、主干总线接口和主干供电接口，所述主干总线接口与每一所述恒温扩增仪的总线接口连接，所述主干供电接口与每一所述恒温扩增仪的供电接口连接。主干总线接口和主干供电接口用于为组网的每一恒温扩增仪提供统一的供电和通信总线；USB通讯接口可连接到电脑，起到多台恒温扩增仪和电脑之间通信网关的作用。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的恒温扩增仪升降温快，成本低，便携性好，适用于基层快检场景。

2、本实用新型的恒温扩增仪使用加热片做热源，加热片可以紧密贴近与芯片插槽，在插入待测试的芯片后，加热片可以紧密贴近待测试的芯片，使得加热效率更高；

3、本实用新型的恒温扩增仪的加热功率可通过供电电源线满足，部分或全部功能可被应急供电电池满足，使得便携度显著提高，适用于车载等各种特殊场景；

4、本实用新型的恒温扩增仪可实现自由组网，通过独立的组网控制台对每一恒温扩增仪进行统一调控，检测通量灵活可控，可根据不同应用场景调整检测通量。

附图说明

图1是本实用新型实施例的恒温扩增仪的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的恒温扩增仪的立体图；

图3是本实用新型实施例的温控模块的结构示意图；

图4是本实用新型实施例的组网恒温扩增仪的结构示意图；

图5是本实用新型实施例的组网控制台的结构示意图。

图中：1-芯片插槽，11-观察窗口；2-温控模块，21-反应区加热膜，22-热盖加热膜，23- 反应区测温元件，24-热盖测温元件；3-供电模块，31-供电接口，32-应急供电电池，33-供电按钮开关，34-总线接口；4-控制模块；5-显示模块；6-调温模块，61-调温按钮，62-温度调高按钮，63-温度调低按钮；100-组网控制台，101-主干供电接口，102-主干总线接口，103-USB 通讯接口，104-12V供电主管，105-CAN总线。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1至图5所示，本实用新型提供的恒温扩增仪，包括：设置在壳体内的芯片插槽1、温控模块2、供电模块3和控制模块4，设置在壳体前侧的显示模块5和调温模块6。

参考图2所示，壳体前侧与所述芯片插槽相对应的位置具有观察窗口11，用于观察插入的待检测芯片(图未示)内部的显色变化。观察窗口11、显示模块5和调温模块6分别位于壳体前侧的上部、中部和下部。

温控模块2贴近芯片插槽1，控温精度为0.1℃。参考图3所示，温控模块2包括反应区加热膜21、热盖加热膜22、反应区测温元件23和热盖测温元件24，进一步的，插入芯片插槽1的芯片具有反应区和加样口，相应的，所述反应区位于芯片插槽1的下部，所述加样口位于芯片插槽1的上部，即相应的，所述反应区加热膜21用于对芯片的反应区进行加热，所述热盖加热膜22用于对芯片的加样口进行加热。所述反应区加热膜21和热盖加热膜22的热源为加热片，所述加热片的材料为PI。所述反应区测温元件23用于监测所述反应区加热膜 21的实际温度，位于反应区加热膜21上靠近热盖加热膜22一侧的中央位置；所述热盖测温元件24用于监测所述热盖加热膜22的实际温度，位于热盖加热膜上22靠近反应区加热膜 21一侧的中央位置。所述反应区测温元件23和热盖测温元件24为远端热电偶。所述反应区加热膜的加热温度为35-70℃，优选为38-68℃。所述热盖加热膜的加热温度为85-90℃，优选为90℃，另一优选为85℃。

调温模块6包括调温按钮61、温度调高按钮62和温度调低按钮63。所述调温模块6的调节精度为0.1℃。

显示模块5为液晶显示屏，显示热盖加热膜22的实际温度、反应区加热膜21的实际温度和所述调温模块6对反应区加热膜21处的设置温度。

所述调温模块6和所述显示模块5可以为用户提供HMI人机交互功能，用户可根据扩增参数的设置操作所述调温模块6，所述显示模块5显示对应的调节参数和实际参数。

控制模块4为控制电路板，设有MCU控制单元，采用MCU作为主控。控制电路板上还设置有温度采集模块、供电模块接口和控制模块，用于连接所述温控模块2、供电模块3、显示模块5和调温模块6，可以将供电模块3与其他模块连通，以及将调温模块控制动作的设定传输至所述温控模块调整加热温度，并在显示模块中显示相应的温度。所述供电模块接口包括供电电源线接口和应急供电电池接口。

供电模块3包括供电接口31、应急供电电池32、供电按钮开关33和总线接口34。供电接口31连通12V供电电源线，应急供电电池32为12V充电电池。所述供电模块用于对整个恒温扩增仪供电。正常情况下，通过供电接口连接供电电源线实现恒温扩增仪供电；应急情况下，供电电源线无法满足供电需求时，则由应急供电电池转载实现供电，以运行恒温扩增仪。供电按钮开关33控制供电接口31与控制电路板的连通与断开，实现仪器开关机操作。

该恒温扩增仪的在使用时，操作流程为：

首先将12V供电线与电源插口连接，或装入应急用电池以连通供电，将装载有待处理试剂的芯片插入芯片插槽中，按下供电按钮开关给温控电路供电；通过液晶显示屏确认当前反应区加热膜温度，并根据芯片在待处理试剂的扩增需求进行相应的温度设定；温度设定完成后观察反应区加热膜温度变化，并在温度稳定后开始计时；最后在计时结束时，通过观察窗口判读扩增结果，取出芯片，根据需求继续进行下一次恒温扩增或关机。

多个恒温扩增仪的控制电路板通过总线接口34进行组网，组网后的恒温扩增仪还包括组网控制台100，所述组网控制台设置有主干供电接口101、主干总线接口102和USB通讯接口103，所述主干供电接口101与每一所述恒温扩增仪的供电接口31连接，所述主干总线接口102与每一所述恒温扩增仪的总线接口34连接。主干总线接口102和主干供电接口101用于为组网的每一恒温扩增仪提供统一的供电和通信总线；USB通讯接口103可连接到电脑，起到多台恒温扩增仪和电脑之间通信网关的作用。

所述主干供电接口101通过12V供电主管104与每一所述恒温扩增仪的供电接口31连接，所述主干总线接口102通过CAN总线105与每一所述恒温扩增仪的总线接口34连接。

所述组网控制台还设置有电源适配器。

所述组网式恒温扩增仪在使用时，操作流程为：首先确认所需检测通量(恒温扩增仪数量)，使用12V供电线和总线将各恒温扩增仪与组网控制台连接，组网控制台和电脑端相连，打开组网控制软件，然后连接电源适配器，开启开关机按钮；通过电脑端组网控制软件确认组网情况，无误后开始设置统一或各自的反应温度和时间；在各恒温扩增仪中插入对应的待处理芯片，通过电脑端组网控制软件开启温控；温控自动结束后，根据需求继续进行下一组恒温扩增或关机。

实施例1

恒温扩增仪的车载便携使用

本实施例的恒温扩增仪的参数：热盖加热膜和反应区加热膜为PI材料的加热片，热盖测温元件和反应区测温元件为远端热电偶，热盖加热膜的加热温度为80℃，芯片插槽正面的下部位置设置了尺寸为10mm×8mm的观察窗口。

使用新冠假病毒样本和恒温显色直扩试剂质控，其质控如下流程：

首先使用供电线将供电接口与车载电源插口连接，将装载有新冠假病毒国家标准品和 LAMP显色直扩试剂的芯片插入芯片插槽，按下供电按钮开关给温控电路供电；通过液晶显示屏确认当前为默认初始温度-室温，并设定反应区加热膜控温温度为65℃；温度设定完成后观察反应区测温元件温度变化，并在温度稳定为65℃后开始计时45min；最后在计时结束时通过观察窗口判读芯片的扩增结果，取出芯片并将恒温扩增仪关机。

同时根据芯片中试剂的颜色由淡紫色变为天蓝色，表明扩增过程成功，恒温温控功能正常。

实施例2

组网式恒温扩增仪的社区门诊使用

本实施例的组网式恒温扩增仪的参数：组网控制台同时连接和控制24台恒温扩增仪，恒温扩增仪的热盖加热膜和反应区加热膜为PI材料的加热片，热盖测温元件和反应区测温元件为远端热电偶，热盖加热膜的加热温度为80℃，芯片插槽正面的下部位置设置了尺寸为 10mm×8mm的观察窗口。

使用新冠假病毒样本和恒温显色直扩试剂质控，其质控流程如下流程：

首先确认所需检测通量为10，使用12V供电主管和CAN总线将10台恒温扩增仪与组网控制台连接，然后连接电源适配器，开启供电按钮开关；通过液晶显示屏确认10台恒温扩增仪均与组网控制台成功连接，并通过液晶显示屏统一设置反应区加热膜温度和时间分别为65℃和45min；将10份装载有新冠假病毒国家标准品和LAMP显色直扩试剂的芯片分别插入 10台仪器的芯片插槽，通过液晶显示屏开启温控；最后在屏幕显示计时结束且温控关闭后，通过观察窗口分别判读各芯片的扩增结果，取出所有芯片并将恒温扩增仪关机。

同时根据10份芯片中试剂的颜色均由淡紫色变为天蓝色，表明扩增过程均成功，各仪器的恒温温控功能正常。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种恒温扩增仪，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设置有芯片插槽、温控模块、供电模块和控制模块，所述壳体上设置有显示模块和调温模块，所述供电模块通过所述控制模块与所述温控模块、供电模块、显示模块和调温模块电连接，所述温控模块贴近所述芯片插槽。

2.根据权利要求1所述的恒温扩增仪，其特征在于，所述壳体上与所述芯片插槽相对应的位置具有观察窗口，所述观察窗口为透镜。

3.根据权利要求2所述的恒温扩增仪，其特征在于，所述观察窗口位于壳体前侧的上部，所述显示模块位于壳体前侧的中部，所述调温模块位于壳体前侧的下部。

4.根据权利要求1所述的恒温扩增仪，其特征在于，所述温控模块包括反应区加热膜、反应区测温元件、热盖加热膜、热盖测温元件，所述反应区加热膜贴近所述芯片插槽的下部，所述热盖加热膜贴近所述芯片插槽的上部，所述反应区测温元件位于反应区加热膜上靠近热盖加热膜一侧的中央位置，所述热盖测温元件位于热盖加热膜上靠近反应区加热膜一侧的中央位置，所述反应区加热膜和热盖加热膜的热源为加热片。

5.根据权利要求4所述的恒温扩增仪，其特征在于，所述反应区测温元件通过耐高温胶带粘在反应区加热膜上；所述热盖测温元件通过耐高温胶带粘在热盖加热膜上。

6.根据权利要求1所述的恒温扩增仪，其特征在于，所述显示模块为液晶显示屏。

7.根据权利要求1所述的恒温扩增仪，其特征在于，所述调温模块为调整按钮，所述调整按钮包括调温按钮、温度调高按钮和温度调低按钮。

8.根据权利要求1所述的恒温扩增仪，其特征在于，所述供电模块包括供电接口和应急供电电池，所述供电接口连接12V供电电源线，所述应急供电电池为12V充电电池。

9.根据权利要求1所述的恒温扩增仪，其特征在于，所述控制模块上设有MCU控制单元。

10.一种组网式恒温扩增仪，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的恒温扩增仪，还包括组网控制台，每一所述恒温扩增仪设置有总线接口和供电接口，所述组网控制台设置有USB通讯接口、主干总线接口和主干供电接口，所述主干总线接口与每一所述恒温扩增仪的总线接口连接，所述主干供电接口与每一所述恒温扩增仪的供电接口连接。

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