一种等温PCR检测仪及其检测方法与流程

本发明涉及一种等温PCR检测仪及其检测方法。

背景技术：

目前、等温PCR检测仪多采用肉眼观察的方法进行检测结果的判定，并且现有的设备中多数设备的孵育和检测需要分开进行，本设备的孵育和检测在同一台设备内完成，中间不需要人为操作。

肉眼观察的方法虽然简单明了，但是肉眼观察的方法只能做到定性分析，不能完成定量分析，而且肉眼观察的方法受个人水平的影响比较严重，不能准确直观的反应测量结果的真实情况。另外由于现在的设备中多数采用孵育和检测分离的方式，所以不方便现场快速检测。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种等温PCR检测仪，包括：电源模块、孵育模块、一个或多个检测模块、紫外线照射模块、光学处理模块、光信号采集模块、CPU控制计算分析模块和人机交互模块，电源模块分别连接至孵育模块、紫外线照射模块、光信号采集模块、CPU控制计算分析模块和人机交互模块，CPU控制计算分析模块分别连接至电源模块、孵育模块、紫外线照射模块、光信号采集模块和人机交互模块，一个或多个检测模块分别位于孵育模块的12V电阻加热膜围成的一个或多个恒温孵育空间中，紫外线照射模块和光信号采集 模块分别位于一个或多个检测模块的下面和侧面，光学处理模块位于紫外线照射模块和一个或多个检测模块之间或光信号采集模块和一个或多个检测模块之间。

根据上述一种等温PCR检测仪，其中，一个或多个检测模块中的每个检测模块上设有一组或多组检测孔，每组检测孔包括多个检测孔，其中，一个或多个检测模块为一个或多个铝块。

根据上述一种等温PCR检测仪，其中，紫外线照射模块包括多个LED光源，多个LED光源分别设置在一个或多个检测模块上的每个检测孔的下面。

根据上述一种等温PCR检测仪，其中，光信号采集模块包括多个光信号采集装置，多个光信号采集装置分别设置在一个或多个检测模块上的每个检测孔的侧面。

根据上述一种等温PCR检测仪，其中，光学处理模块包括多个入射光处理器和多个激发光处理器，每个LED光源与对应的检测孔之间均设置有一个入射光处理器，及每个光信号采集装置与对应的检测孔之间均设置有一个激发光处理器。

根据上述一种等温PCR检测仪，其中，电源模块包括24V外接电源适配器和可充电锂电池，24V外接电源适配器和可充电锂电池分别与市电交流220V电源连接，及24V外接电源适配器经电源滤波部分后通过12V降压部分连接至孵育模块的12V电阻加热膜或通过5V降压部分分别连接至CPU控制计算分析模块、紫外线照射模块的多个LED光源、光信号采集模块的多个光信号采集装置和人机交互模块； 及可充电锂电池通过12V降压部分连接至孵育模块的12V电阻加热膜或通过5V降压部分分别连接至CPU控制计算分析模块、紫外线照射模块的多个LED光源、光信号采集模块的多个光信号采集装置和人机交互模块。

根据上述一种等温PCR检测仪，其中，可充电锂电池设置有充放电管理模块，充放电管理模块与CPU控制计算分析模块连接。

根据上述一种等温PCR检测仪，其中，孵育模块设置有一个或多个温度传感器进行温度采集，一个或多个温度传感器与CPU控制计算分析模块连接。

根据上述一种等温PCR检测仪，其中，人机交互模块主要包括键盘、电量指示灯和数码显示屏，键盘、电量指示灯和数码显示屏连接至CPU控制计算分析模块。

根据上述一种等温PCR检测仪的检测方法，包括：

电源模块，分别连接至孵育模块、紫外线照射模块、光信号采集模块、CPU控制计算分析模块和人机交互模块为其供电；

CPU控制计算分析模块，分别连接至电源模块、孵育模块、紫外线照射模块、光信号采集模块和人机交互模块以控制各个模块及计算分析检测数据；

孵育模块，设置有12V电阻加热膜以围成的一个或多个恒温孵育空间，及一个或多个温度传感器进行温度采集，所述一个或多个温度传感器与CPU控制计算分析模块连接将温度传感器采集到的温度数据发送至CPU控制计算分析模块以控制孵育模块的温度；

一个或多个检测模块，分别位于一个或多个恒温孵育空间中，每个检测模块上设有一组或多组检测孔，每组检测孔包括多个检测孔，将处理好的待测样品置于离心管中，离心管置于检测孔中进行检测；

紫外线照射模块，包括多个LED光源，分别设置在一个或多个检测模块上的每个检测孔的下面；

光信号采集模块，包括多个光信号采集装置，分别设置在一个或多个检测模块上的每个检测孔的侧面；

光学处理模块，包括多个入射光处理器和多个激发光处理器，每个LED光源与对应的检测孔之间均设置有一个入射光处理器，及每个光信号采集装置与对应的检测孔之间均设置有一个激发光处理器，这样形成了多组及多个检测通道；及

人机交互模块，主要包括键盘、电量指示灯和数码显示屏，均连接至CPU控制计算分析模块以实现人机交互。

有益效果

本发明公开了一种等温PCR检测仪及其检测方法，存在以下优点：

1、通过先进的光电传感器和完善的算法实现了检测结果的定量计算和分析。

2、通过集成孵育模块的方法实现了待测样品孵育、检测不能再同一台设备中完成的问题。

3、通过多通道的设计解决了等温PCR仪检测速度慢的问题。

4、本发明公开的一种等温PCR检测仪及其检测方法可以对金黄色葡萄球菌、口腔变形链球菌、幽门螺杆菌、乳酸杆菌、嗜肺军团菌、控场弯曲菌、甲型副伤寒沙门氏菌等进行检测。

附图说明

图1是本发明公开的一种等温PCR检测仪的结构示意图；

图2是本发明公开的一种等温PCR检测仪的紫外线照射、光学处理及光信号采集原理示意图；

图3是本发明公开的一种等温PCR检测仪的电源模块的供电及其控制示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

图1是本发明公开的一种等温PCR检测仪的结构示意图，如图1所示，本发明提供了一种等温PCR检测仪，包括：电源模块01、孵育模块02、一个或多个检测模块(图中未示出)、紫外线照射模块03、光学处理模块(图中未示出)、光信号采集模块04、CPU控制计算分析模块05和人机交互模块06，电源模块01分别连接至孵育模块02、紫外线照射模块03、光信号采集模块04、CPU控制计算分析模块05和人机交互模块06，CPU控制计算分析模块05分别连接至电源模块01、孵育模块02、紫外线照射模块03、光信号采集模块04和人机交互模块06，CPU控制计算分析模块05采用的是STM32F4系列单片机，主要功能是对设备的各个功能模块进行控制，并对采集的 结果进行分析和计算，一个或多个检测模块分别位于孵育模块02的12V电阻加热膜围成的一个或多个恒温孵育空间中，紫外线照射模块03和光信号采集模块04分别位于一个或多个检测模块的下面和侧面，光学处理模块位于紫外线照射模块03和一个或多个检测模块之间或光信号采集模块04和一个或多个检测模块之间。

图2是本发明公开的一种等温PCR检测仪的紫外线照射、光学处理及光信号采集原理示意图，如图2所示，根据上述一种等温PCR检测仪，其中，一个或多个检测模块中的每个检测模块上设有一组或多组检测孔，每组检测孔包括多个检测孔，其中，一个或多个检测模块为一个或多个铝块，紫外线照射模块包括多个LED光源(图中未示出)，多个LED光源07分别设置在一个或多个检测模块上的每个检测孔08的下面，光信号采集模块包括多个光信号采集装置09，多个光信号采集装置09分别设置在一个或多个检测模块上的每个检测孔08的侧面，光学处理模块包括多个入射光处理器10和多个激发光处理器11，每个LED光源07与对应的检测孔08之间均设置有一个入射光处理器10，及每个光信号采集装置09与对应的检测孔08之间均设置有一个激发光处理器11。

本发明中入射光采用的是紫外光，光源为高功率紫外线LED，为了达到较好的荧光激发效果，本发明使用滤光片，即入射光处理器10对光源发出的光进行处理，以保证其输出光波长的单一性。激发光方面，样本管20中的样品21受到入射紫外光的照射产生的激发光为绿色，所以在进行光信号采集之前需要通过激发光处理器11对激 发光进行处理，以确保光信号采集电路不受其它光线的干扰。光信号采集模块04包括多个光信号采集装置09，其主要作用是通过光电传感器将激发光转换成电信号，之后通过16位AD转换芯片将电信号转换成数字量，提供给CPU进一步分析和计算。

图3是本发明公开的一种等温PCR检测仪的电源模块的供电及其控制示意图，如图3所示，根据上述一种等温PCR检测仪，其中，电源模块01包括24V外接电源适配器12和可充电锂电池13，24V外接电源适配器12和可充电锂电池13分别与市电交流220V电源14连接，及24V外接电源适配器12经电源滤波部分15后通过12V降压部分16连接至孵育模块02的12V电阻加热膜17或通过5V降压部分18分别连接至CPU控制计算分析模块05、紫外线照射模块03的多个LED光源07、光信号采集模块04的多个光信号采集装置09和人机交互模块06，电源滤波部分15的功能为滤除外接电路中的电磁干扰等干扰成分；及可充电锂电池13通过12V降压部分16连接至孵育模块02的12V电阻加热膜17或通过5V降压部分18分别连接至CPU控制计算分析模块05、紫外线照射模块03的多个LED光源07、光信号采集模块04的多个光信号采集装置09和人机交互模块06。

如图3所示，根据上述一种等温PCR检测仪，其中，可充电锂电池13设置有充放电管理模块19，充放电管理模块19与CPU控制计算分析模块05连接，充放电管理模块19负责对锂离子电池的充电和放电进行管理，并对锂电池进行保护，防止过冲过放等问题的发生。

根据上述一种等温PCR检测仪，其中，孵育模块设置有一个或多个温度传感器进行温度采集，一个或多个温度传感器与CPU控制计算 分析模块连接(图中未示出)。

孵育模块02的功能是对处理好的样品进行孵育，本设计中采用的是恒温65℃，在此温度下检测样本管中的细菌分离速度最快。孵育模块02主要采用的是12V的电阻加热膜进行加热，通过温度传感器进行温度采集，并由设备的CPU对其进行精确控温，温度控制精度可达±0.2℃。

根据上述一种等温PCR检测仪，其中，人机交互模块主要包括键盘、电量指示灯和数码显示屏，键盘、电量指示灯和数码显示屏连接至CPU控制计算分析模块(图中未示出)，主要是为了完成人机交互的等工作，其中键盘的功能为人员的操作区域，如调整加热时间、打开紫外线等，电量指示灯的功能是指示设备内部锂离子电池的电量，数码显示屏的功能外指示加热时间显示测量结果等信息的作用。

根据上述一种等温PCR检测仪的检测方法，包括：

如图1和图2所示，电源模块01，分别连接至孵育模块02、紫外线照射模块03、光信号采集模块04、CPU控制计算分析模块05和人机交互模块06为其供电；

CPU控制计算分析模块05，分别连接至电源模块01、孵育模块02、紫外线照射模块03、光信号采集模块04和人机交互模块06以控制各个模块及计算分析检测数据；

孵育模块02，设置有12V电阻加热膜以围成的一个或多个恒温孵育空间，及一个或多个温度传感器进行温度采集，所述一个或多个温度传感器与CPU控制计算分析模块连接将温度传感器采集到的温 度数据发送至CPU控制计算分析模块以控制孵育模块的温度(图中未示出)；

一个或多个检测模块，分别位于一个或多个恒温孵育空间中，每个检测模块上设有一组或多组检测孔，每组检测孔包括多个检测孔，将处理好的待测样品置于离心管中，离心管置于检测孔中进行检测(图中未示出)；

紫外线照射模块03，包括多个LED光源07，分别设置在一个或多个检测模块上的每个检测孔08的下面；

光信号采集模块04，包括多个光信号采集装置09，分别设置在一个或多个检测模块上的每个检测孔08的侧面；

光学处理模块，包括多个入射光处理器10和多个激发光处理器11，每个LED光源07与对应的检测孔08之间均设置有一个入射光处理器10，及每个光信号采集装置09与对应的检测孔08之间均设置有一个激发光处理器11，这样形成了多组及多个检测通道；及

人机交互模块06，主要包括键盘、电量指示灯和数码显示屏，均连接至CPU控制计算分析模块05以实现人机交互(图中未示出)。

以上所述，仅是本发明较佳的实施方式，并非对本发明的技术方案做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例做任何简单修改，形式变化和修饰，均落入本发明的保护范围。