CN218345457U - 一种多通量小型恒温扩增核酸分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多通量小型恒温扩增核酸分析仪，采用核酸恒温扩增及实时荧光检测原理，可根据不同试剂盒需求设定与之匹配的目标温度程序对加入微流控芯片的靶标核酸进行恒温扩增，并通过机械控制系统与光学系统的配合，对微流控芯片上因扩增反应而产生的荧光信号进行实时检测，基于信号曲线的反应结果判断由配套工作的计算机软件完成。本实用新型在满足体型小型化的情况下，实现了离心、恒温扩增、快速降温、阴/阳性判定，运行故障识别等各种功能。一台仪器可同时进行多张微流控芯片的检测，每个通道功能独立，可根据检测需求选择性开启通道运行的数量。

Description

一种多通量小型恒温扩增核酸分析仪

技术领域

本实用新型涉及核酸检测技术领域，具体为一种多通量小型恒温扩增核酸分析仪。

背景技术

随着精准医学技术的发展与推广应用，核酸多指标并行检测在临床医疗、卫生防疫、农业育种、食品安全等多个行业得到了广泛认可。目前，中等以上规模的临床医院科室、卫生防疫检测中心、农业育种中心、各级食品安全检测站等，对检测通量要求高，但是科研应用、试剂研发等对检测通量要求较低，目前恒温扩增核酸分析仪单通道机型成本较高，难以满足市场需求，因此，十分迫切需要一种低成本、小型化、功能多样化的恒温扩增核酸分析仪。在此块市场急需的情况下，需要开发出保证实现同样功能的前提下，满足成本低廉化，质量可靠性高，通量高且整机使用率高的一种多通量的小型恒温扩增核酸分析仪。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供了一种多通量小型恒温扩增核酸分析仪，解决了现有核酸分析仪不能满足市场需求的问题。

本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：

一种多通量小型恒温扩增核酸分析仪，包括外壳，外壳内设有至少两个工作通道，工作通道的内部设有主体，工作通道的上开口处设有遮板，遮板上设有加热式的浮动上盖组件，主体包括主体风扇、微流控芯片、传动组件、光路组件、主控板、驱动板和风道，微流控芯片设在传动组件上，主体风扇与微流控芯片的一端相对，风道与微流控芯片的另一端相对，光路组件与微流控芯片相对。

进一步的，所述的外壳包括机架，机架的前部设有前壳，机架的后部设有后板，机架的两侧设有侧盖。

进一步的，所述的后板上设有出风口、插座型滤波器、外壳风扇和开关电源，出风口与风道相对。

进一步的，所述的浮动上盖组件包括盖板体和浮动上盖，浮动上盖设在盖板体的下部，遮板上设有盖板槽和盖板口，盖板口位于盖板槽的内部，盖板体与盖板槽相对，浮动上盖与盖板口相对，浮动上盖内设有加热膜。

进一步的，所述的盖板体的一端与遮板铰接，盖板体的另一端与上盖开关卡设配合，上盖开关弹性设在遮板上。

进一步的，所述的主体包括风道板，风道板与遮板之间形成风道。

进一步的，所述的传动组件为具有位置识别功能的传动组件，传动组件包括卡盘，微流控芯片设在卡盘上，卡盘与转轴连接，转轴与驱动电机、识别码盘连接。

进一步的，所述的光路组件包括激发染料的光源和对芯片染料激发光接收转化的探测器。

产品原理：本实用新型采用核酸恒温扩增及实时荧光检测原理，可根据不同试剂盒需求设定与之匹配的目标温度程序对加入微流控芯片的靶标核酸进行恒温扩增，并通过机械控制系统与光学系统的配合，对微流控芯片上因扩增反应而产生的荧光信号进行实时检测。

将从待测样本中提取的核酸与适当的反应试剂混合后加入微流控芯片，并将微流控芯片装入仪器中。仪器通过加热膜对微流控芯片进行加热和恒温控制，微流控芯片中的核酸样品在恒温条件下进行扩增。核酸扩增过程中，仪器采用步进电机驱动微流控芯片旋转，从而让各反应腔体顺序经过光学检测孔，并结合共焦空间滤波方法对荧光信号进行循环检测。蓝光LED光源发出的光经过非球面镜、分束镜和物镜会聚后，聚焦到微流控芯片的反应腔体上，诱导腔体样品发出荧光；腔体中样品发出的荧光先后经过物镜、分束镜、滤色片和成像镜头后，聚焦到针孔光阑上，然后透过针孔光阑被探测器接收。探测器将接收到的荧光进行光电转换，再经过信号放大和滤波处理后，输入计算机中。配套软件将接收到的处理信号绘制成实时曲线，并在检测完成后自动进行结果阴/阳性判断和显示。

本实用新型的有益效果：该产品在满足体型小型化的情况下，实现了离心、恒温扩增、快速降温、阴/阳性判定，运行故障识别等各种功能。一台仪器可同时进行多张微流控芯片的检测，每个通道功能独立，可根据检测需求选择性开启通道运行的数量。

前述本实用新型主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本实用新型可采用并要求保护的方案；并且本实用新型，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本实用新型所要保护的技术方案，在此不做穷举。

附图说明

图1是本实用新型结构整体拆分示意图。

图2是本实用新型结构局部拆分示意图。

图3是本实用新型主体的结构示意图。

图4是本实用新型侧向的结构剖视图。

图5是本实用新型后向的结构示意图。

图6是本实用新型关盖时的结构示意图。

图7是本实用新型开盖时的结构示意图。

图中：1-前壳，2-主体，3-遮板，4-浮动上盖组件，5-插座型滤波器，6-后板，7-外壳风扇，8-开关电源，9-侧盖，10-机架；201-主体风扇，202-微流控芯片，203-传动组件，204-光路组件，205-主控板，206-驱动板，207-风道；401-上盖开关，402-浮动上盖，403-盖板体，601-出风口。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。

参考图1～图7所示，一种多通量小型恒温扩增核酸分析仪，包括外壳，外壳内设有四个工作通道，每个工作通道的内部设有主体2，每个工作通道的上开口处设有遮板3，遮板3上设有加热式的浮动上盖组件4。

每个工作通道工作时的功能相互独立，所以在使用时可以根据检测需求选择性的开启需要使用的通道。通道出现故障时，可将有故障的通道拆卸拿出进行维修，其余通道可正常工作，保证整机使用率最大化。此独立的结构为仪器在组装、使用和后期维护阶段提供了极大的便利性。分区独立控制设计实现了需求可选性和装卸便利性的双重功能。

外壳包括机架10，机架10的前部固定有前壳1，机架10的后部固定有后板6，机架10的两侧固定有侧盖9，以形成外部的防护保温结构。后板6上设有出风口601、插座型滤波器5、外壳风扇7和开关电源8，出风口601与风道207相对。插座型滤波器5位于交流电连接处，附带保险管，并可对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除。风扇7为电器工作时散热。开关电源8交流转直流电，为整机运行提供直流电。

遮板3连接浮动上盖组件4并可固定于机架10，具有保温作用，同时开关按钮部分可将关闭的上盖锁定，也是风道组成的一部分。浮动上盖组件4可为芯片恒温扩增时提供热源，浮动上盖402具有弹性，关闭上盖时可增加腔体的密封性。

浮动上盖组件4包括盖板体403和浮动上盖402，浮动上盖402设在盖板体403的下部，遮板3上设有盖板槽和盖板口，盖板口位于盖板槽的内部，盖板体403与盖板槽相对，浮动上盖402与盖板口相对，浮动上盖402内设有加热膜。

盖板体403的一端与遮板3铰接，盖板体403的另一端与上盖开关401卡设配合，上盖开关401弹性设在遮板3上。采用翻盖式结构设计，按压上盖开关401，上盖自动打开，可将碟式的微流控芯片放入芯片仓内，进行离心、恒温扩增、信号扫描。翻盖结构内有加热膜提供温度来源，且有弹性移动功能的浮动上盖402保证芯片仓覆盖严实。

主体2给生物芯片恒温扩增及离心提供了工作环境条件、离心动力、生物芯片染料激发光源及光电信号转换电路板和降温风扇组件及通道。其中，传动组件具有可判断微流控芯片几号反应池与光路重合并识别home点，可为芯片提供(≥6000转/分钟)旋转离心进样与低速(≤2转/分钟)旋转扫描检测动力的功能。驱动板可根据主控板提供的指令控制电机运行。

主体2是整台设备的核心组件，为整台设备实现各项功能提供了主要平台。高度集成化的主体在有限空间内包含了主体风扇201、微流控芯片202、具有位置识别功能的传动组件203、体型小巧化的光路组件204、主控板205、驱动板206和风道207。

微流控芯片202设在传动组件203上，传动组件203为具有位置识别功能的传动组件，传动组件203包括卡盘，微流控芯片202设在卡盘上，卡盘与转轴连接，转轴与驱动电机、识别码盘连接，组成了具有位置识别功能的传动组件。

主体风扇201可为仪器工作时的降温阶段提供散热条件，主体风扇201与微流控芯片202的一端相对，风道207与微流控芯片202的另一端相对。具体的，主体2包括风道板，风道板与遮板3之间形成风道207。降温阶段的风力散热方向为前进后出，可将温度较高的气体从后板排出，达到降温的目的。关闭翻盖结构形成的芯片仓可满足从室温到37℃，37℃到65℃，65℃降温到室温的操作要求。

光路组件204与微流控芯片202相对。光路组件204包括激发染料的光源和对芯片染料激发光接收转化的探测器。主控板组件为微流控芯片实现微流控扩增所需指令提供了控制功能。驱动板为微流控芯片上的各反应池接收光路的激发和离心提供了精确指令。高度集成化的主体结构为整机模块化设计奠定了基础。

本实用新型的工作流程：仪器通电后，按下开关盖按钮，上盖可自行张开90度，放入微流控芯片，关闭上盖后，打开上位机连接仪器，选择对应通道，打开光源并选择配方，点击开始，然后实验开始，想对应通道接收到上位机实验开始指令以后，开始运行：整个实验过程，首先是微流控芯片离心，然后对微流控芯片进行恒温预热一端时间，加热后恒温扩增一段时间，最后对微流控芯片进行散热，降至设定温度以下，整个实验过程结束。

本实用新型的特点：1、每个通道都有一块主控板，能单独控制本通道，相互之间互不干扰；2、主控板通过温度传感器实时采集加热部件的温度，采用PID算法实时动态调节加热部件的温度，使加热部件温度无限趋近于设置的目标温度；3、主控板通过光电传感器采集传动部件的转速信号，采用PID算法实时动态调节传动部件的转速，使传动部件得转速无限趋近于设置的目标转速；4、主控板通过光路部件，将蓝光对焦在微流控芯片反应池上，并通过同一套光路部件，接收反应池被激发出来的荧光，通过一套严谨的算法，将荧光值实时传递给上位机，并显示出来；5、上位机通过每个通道实时荧光自动计算出每个通道实验结果；6、实验完成以后，会自动停止加热，通过散热组件进行散热。

前述本实用新型基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本实用新型可采用并要求保护的实施例。本实用新型方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多通量小型恒温扩增核酸分析仪，包括外壳，其特征在于：所述的外壳内设有至少两个工作通道，工作通道的内部设有主体(2)，工作通道的上开口处设有遮板(3)，遮板(3)上设有加热式的浮动上盖组件(4)，主体(2)包括主体风扇(201)、微流控芯片(202)、传动组件(203)、光路组件(204)、主控板(205)、驱动板(206)和风道(207)，微流控芯片(202)设在传动组件(203)上，主体风扇(201)与微流控芯片(202)的一端相对，风道(207)与微流控芯片(202)的另一端相对，光路组件(204)与微流控芯片(202)相对。

2.根据权利要求1所述的多通量小型恒温扩增核酸分析仪，其特征在于：所述的外壳包括机架(10)，机架(10)的前部设有前壳(1)，机架(10)的后部设有后板(6)，机架(10)的两侧设有侧盖(9)。

3.根据权利要求2所述的多通量小型恒温扩增核酸分析仪，其特征在于：所述的后板(6)上设有出风口(601)、插座型滤波器(5)、外壳风扇(7)和开关电源(8)，出风口(601)与风道(207)相对。

4.根据权利要求1所述的多通量小型恒温扩增核酸分析仪，其特征在于：所述的浮动上盖组件(4)包括盖板体(403)和浮动上盖(402)，浮动上盖(402)设在盖板体(403)的下部，遮板(3)上设有盖板槽和盖板口，盖板口位于盖板槽的内部，盖板体(403)与盖板槽相对，浮动上盖(402)与盖板口相对，浮动上盖(402)内设有加热膜。

5.根据权利要求4所述的多通量小型恒温扩增核酸分析仪，其特征在于：所述的盖板体(403)的一端与遮板(3)铰接，盖板体(403)的另一端与上盖开关(401)卡设配合，上盖开关(401)弹性设在遮板(3)上。

6.根据权利要求1所述的多通量小型恒温扩增核酸分析仪，其特征在于：所述的主体(2)包括风道板，风道板与遮板(3)之间形成风道(207)。

7.根据权利要求1所述的多通量小型恒温扩增核酸分析仪，其特征在于：所述的传动组件(203)为具有位置识别功能的传动组件，传动组件(203)包括卡盘，微流控芯片(202)设在卡盘上，卡盘与转轴连接，转轴与驱动电机、识别码盘连接。

8.根据权利要求1或7所述的多通量小型恒温扩增核酸分析仪，其特征在于：所述的光路组件(204)包括激发染料的光源和对芯片染料激发光接收转化的探测器。

Images