核酸检测装置、方法及系统与流程

文档序号:14937454发布日期:2018-07-13 19:40阅读:690来源:国知局

本公开涉及检测技术领域,尤其涉及一种核酸检测装置、方法及系统。



背景技术:

微流控芯片技术(microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上,自动完成分析全过程。微流控芯片(microfluidicchip)是当前微全分析系统(miniaturizedtotalanalysissystems)发展的热点领域。微流控芯片在核酸提取及pcr(英文:polymerasechainreaction中文:聚合酶链式反应)扩增反应中有了很多应用。

然而,现有技术中并没有提到核酸提取及pcr扩增反应的一体化方案。

因此,实现核酸提取及pcr扩增反应的一体化对减少操作流程、提高工作效率具有重大意义。



技术实现要素:

有鉴于此,本公开提出了一种核酸检测装置,所述装置包括:

微流控模块,包括微流控芯片,所述微流控芯片包括加样区和反应区,所述加样区用于加入样本,所述反应区用于对所述样本进行扩增反应;

变温层,设置于所述微流控芯片下方,包括第一温度区域、第二温度区域、隔温区域及检测孔;

转动模块,连接于所述微流控芯片,用于带动所述微流控芯片以第一转速转动第一时间,使所述加样区中的样本在离心力的作用下进入所述反应区,所述转动模块还用于带动所述微流控芯片以第二转速转动;及

检测模块,用于通过所述检测孔对所述反应区的样本进行检测,并输出检测结果;

其中,所述第一转速大于所述第二转速,所述第一转速为3000-6000rpm,所述第二转速为100-500rpm。

在一种可能的实现方式中,所述隔温区域设置于所述第一温度区域及所述第二温度区域之间以隔离所述第一温度区域和第二温度区域,当所述转动模块带动所述微流控芯片的反应区转动到所述第一温度区域和/或所述第二温度区域时,所述反应区被所述第一温度区域和/或所述第二温度区域覆盖。

在一种可能的实现方式中,所述装置还包括:

温控模块,用于控制所述第一温度区域和所述第二温度区域的温度,当所述反应区的样本在所述第一温度区域和所述第二温度区域循环一次时,所述反应区中的样本进行一次扩增反应;

所述温控模块还用于控制所述加样区的温度,当所述加样区的样本处于第三温度时,所述样本释放核酸;

其中,所述第一温度区域的温度高于所述第二温度区域的温度。

在一种可能的实现方式中,所述检测孔的直径为3.5mm~5.5mm,所述第一时间为0.5~3分钟,所述第一温度区域和/或所述第三温度为90-100℃,所述第二温度区域为50-75℃,其中,在所述检测孔中还设置有长度为4-15mm的导光管。

在一种可能的实现方式中,所述变温层还包括检测孔,所述检测模块通过所述检测孔检测所述反应区中的样本。

在一种可能的实现方式中,所述检测模块包括:

发光单元,所述发光单元用于发出第一光线;

光传播单元,所述光传播单元用于将所述第一光线传播到所述检测孔;当所述转动模块带动所述微流控芯片的反应区转动到所述检测孔上方,所述第一光线通过所述检测孔照射所述反应区的样本时,所述光传播单元传播所述样本受所述第一光线激发而发出的第二光线;及

检测单元,所述检测单元用于检测所述第二光线,并根据所述第二光线生成第一信号,所述第一信号为电信号,所述第一信号用于分析所述样本,并将所述第一信号作为所述检测结果。

在一种可能的实现方式中,所述光传播单元包括第一准直透镜、第一滤光片、二相色镜、第二准直透镜、第二滤光片及会聚透镜,所述第一光线经过所述第一准直透镜、所述第一滤光片、所述二相色镜及所述第二准直透镜照射所述样本,所述第二光线经过所述第二准直透镜、所述二相色镜、所述第二滤光片及所述会聚透镜传播后被所述检测单元接收。

在一种可能的实现方式中,所述装置还包括:

传输模块,电连接于所述检测模块,用于传输所述检测结果;

分析模块,电连接于所述传输模块,用于接收所述检测结果,并根据所述检测结果对所述样本进行分析,并输出分析结果。

在一种可能的实现方式中,所述装置还包括进出仓模块,所述进出仓模块包括第一空间,所述微流控模块设置于所述第一空间中,所述微流控模块通过所述进出仓模块进出所述装置,所述进出仓模块以一倾斜的角度设置,当所述进出仓模块在所述转动模块带动下进入所述装置时,所述第一空间为封闭的空间。

在一种可能的实现方式中,所述转动模块包括步进电机。

这样,通过核酸检测装置各个模块的配合,根据本公开上述实施例的核酸检测装置可以实现加样、核酸提纯、核酸检测的一体化,减少操作流程,从而提高工作效率。

根据本公开的另一方面,提供了一种核酸检测方法,所述方法包括:

控制微流控芯片以第一转速转动第一时间,使所述微流控芯片的加样区中的样本在离心力的作用下进入所述微流控芯片的反应区;

控制所述微流控芯片以第二转速在变温层上方转动;及

通过设置于所述变温层的检测孔检测所述反应区中的样本,并输出检测结果;

其中,所述第一转速大于所述第二转速,所述第一转速为3000-6000rpm,所述第二转速为100-500rpm。

在一种可能的实现方式中,所述方法还包括:

控制所述加样区的温度,当所述加样区的样本处于第三温度时,所述样本释放核酸;

控制变温层的第一温度区域和第二温度区域的温度,当所述反应区的样本在所述第一温度区域和所述第二温度区域循环一次时,所述反应区中的样本进行一次扩增反应;

其中,所述第一温度区域的温度高于所述第二温度区域的温度。

在一种可能的实现方式中,所述检测孔的直径为3.5mm~5.5mm,所述第一时间为0.5~3分钟,所述第一温度区域和/或所述第三温度为90-100℃,所述第二温度区域为50-75℃。

在一种可能的实现方式中,所述检测所述反应区中的样本,包括:

发出第一光线;

传播所述第一光线,所述第一光线传播到设置于所述变温层的检测孔;

传播第二光线,所述第二光线为所述样本受经过所述检测孔的所述第一光线激发发射的光线;及

接收所述第二光线,并根据所述第二光线生成第一信号,所述第一信号为电信号,所述第一信号用于分析所述样本,将所述第一信号作为所述检测结果。

在一种可能的实现方式中,所述方法还包括:

传输所述检测结果;

根据所述检测结果对所述样本进行分析,并输出分析结果。

这样,通过以上方法各个步骤的配合,根据本公开可以实现加样、核酸提纯、核酸检测的一体化,减少操作流程,从而提高工作效率。

根据本公开的另一方面,提供了一种核酸检测系统,该系统包括:

一个或者多个所述的核酸检测装置;

控制装置,电连接于所述一个或者多个核酸检测装置,用于对所述一个或者多个核酸检测装置进行控制。

这样,通过核酸检测系统各个模块的配合,根据本公开上述实施例的核酸检测系统可以实现一个或者多个核酸检测装置的控制。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明,本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面,并且用于解释本公开的原理。

图1示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置的框图。

图2a示出了根据本公开一实施例中微流控模块与变温层的位置关系的俯视图,图2b示出了根据为本公开一实施例中微流控模块与变温层的位置关系的立体图。

图3示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置的框图。

图4示出了根据本公开一实施例的光传播单元的结构示意图。

图5示出了根据本公开一实施例的导光管的位置关系示意图。

图6示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置的结构示意图。

图7示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置的结构示意图。

图8示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置的结构示意图。

图9示出了本公开一实施例的进出仓模块与核酸检测装置的上盖的位置关系示意图。

图10a示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置的立体图,图10b示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置的正视图。

图11示出了根据本公开一实施例的核酸检测方法的流程图。

图12示出了根据本公开一实施例的核酸检测方法的流程图。

图13示出了根据本公开一实施例的核酸检测方法的步骤s130的流程图。

图14示出了根据本公开一实施例的核酸检测方法的流程图。

图15示出了根据本公开一实施例的核酸检测系统的框图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面,但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外,为了更好的说明本公开,在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解,没有某些具体细节,本公开同样可以实施。在一些实例中,对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述,以便于凸显本公开的主旨。

请参阅图1,图1示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置10的框图。

如图1所示,核酸检测装置10包括微流控模块100、变温层130、转动模块110和检测模块120。

微流控模块100可以包括微流控芯片,所述微流控芯片可以包括加样区和反应区,所述加样区用于加入样本,所述反应区可用于对所述样本进行扩增反应。

在一种可能的实施方式中,所述微流控芯片可以包括多个加样区和多个反应区,加样区和对应的反应区连通,所述反应区中可以包括多个反应孔。当向所述加样区中加入样本(例如包括临床样本的混合液),所述加样区中的样本可在一定条件下进入对应的反应区,从而进入该反应区中的各个反应孔。

变温层130包括第一温度区域、第二温度区域、隔温区域及检测孔,所述隔温区域设置于所述第一温度区域及所述第二温度区域之间以隔离所述第一温度区域和第二温度区域,当所述转动模块带动所述微流控芯片的反应区转动到所述第一温度区域和/或所述第二温度区域时,所述反应区被所述第一温度区域和/或所述第二温度区域覆盖。

请一并参阅图2a及图2b,图2a示出了根据本公开一实施例中微流控模块与变温层的位置关系的俯视图,图2b示出了根据为本公开一实施例中微流控模块与变温层的位置关系的立体图。

在一种可能的实施方式中,变温层130可以包括第一温度区域501、第二温度区域502、隔温区域505及检测孔503,所述隔温区域505设置于所述第一温度区域501及所述第二温度区域502之间以隔离所述第一温度区域501和第二温度区域502。

在一种可能的实施方式中,在所述检测孔503的内壁还可以设置长度为4-15mm的导光管(图中未示出)穿过所述检测孔503,所述导光管用于提高光采集效率,减少荧光在空气中传播的损耗,从而提高检测灵敏度。所述导光管的材料例如可为玻璃材质、光纤等。

在一种可能的实施方式中,所述第一温度区域可为90-100℃,所述第二温度区域可为50-75℃。应该明白的是,所述第一温度区域和第二温度区域的温度也可以是其它,本公开不做限定。

在一种可能的实施方式中,变温层130设置于微流控芯片504下方,变温层130可以包括第一温度区域501(温度可为95℃),第二温度区域502(温度可为60℃),隔温区域505。所述第一温度区域501的大小可为所述第二温度区域502的1/3。

图中的微流控芯片504可以包括四个反应区,可以分别标号为1,2,3,4,每个反应区都可以包括若干反应孔,每个反应区分别与对应的加样区相连。转动模块110,连接于所述微流控模块100,可以用于带动所述微流控模块100以第一转速转动第一时间,从而可以使所述加样区中的样本在离心力的作用下进入所述反应区,所述转动模块110还用于带动所述微流控模块100以第二转速转动,其中,所述第一转速大于所述第二转速。

请一并参考图2a,图2b。

在一种可能的实施方式中,转动模块110可带动微流控模块100中的微流控芯片的反应区转动到第一温度区域501或第二温度区域502。

在一种可能的实施方式中,当所述转动模块110带动所述微流控芯片的反应区转动到所述第一温度区域501和/或所述第二温度区域502时,所述反应区被所述第一温度区域501和/或所述第二温度区域502覆盖。

举例而言,当转动模块110带动所述微流控模块100转动时,反应区1进入95℃的第一温度区域501,当反应区1中反应孔都进入第一温度区域501时,转动模块110可控制微流控模块100暂停旋转,或控制微流控模块100与变温层130同步旋转。此时,反应区1中的样本进行第一阶段扩增反应,一定时间后(可根据实际情况设定),转动模块110带动微流控模块100转动,从而使得反应区1进入第二温度区域502(同时反应区4进入第一温度区域501),转动模块110可暂停旋转,此时,反应区1中的样本进行第二阶段扩增反应,一定时间后(可根据实际情况设定),转动模块110带动微流控模块100转动,周而复始,直到微流控芯片504各个反应区中扩增反应完成。当所述反应区的样本在所述第一温度区域501和所述第二温度区502域循环一次时(包括第一阶段扩增反应、第二阶段扩增反应,其顺序可以改变),所述样本进行一次扩增反应。

以上过程为示例性的,并不以此限定本公开的工作流程,根据实际情况,微流控模块100中样本进行扩增的过程可以变动。当然,转动模块110转动的方式也可以变动,例如,可以按照第二转速转动,也可以设置其他的速度,可以顺时针转动,也可以逆时针转动,本公开不做限定。

在一种可能的实施方式中,转动模块110可以包括步进电机,例如可以是高速微型步进电机。所述步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机。当所述步进电机中的步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动所述步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。转动模块110可以带动微流控模块100以固定的角度一步一步转动。转动模块110可在高速和低速转动中自由切换,例如可在100-6000rpm之间进行切换。当然,转动模块110也可以包括其它类型的电机,本公开不做限定。

在一种可能的实施方式中,所述第一转速可为3000-6000rpm,所述第二转速可为100-500rpm,所述第一时间可为0.5~3分钟。应该明白的是,以上所述第一转速、第二转速、第一时间为示例性的说明,本公开并不限定转动模块110的转动速度和转动时间,转动模块110可在其允许的速度内进行转动任意时间,所述第一转速、第二转速、第一时间可根据实际情况进行设定。

当转动模块110带动微流控模块100进行高速转动(例如以所述第一速度)时,微流控芯片的加样区中的样本可在离心力的作用下进入与所述加样区对应的反应区,从而实现液体均匀地分配至微流控芯片上的各个反应孔中。应该说明的是,第一转速采用3000-6000的高转速可以使得样本更快进入所述加样区对应的反应区,当所述第一转速低于3000时,可能会造成部分样本无法迅速进入反应区,甚至由于离心力不足导致样本无法进入反应区。

应该说明的是,目前现有的方式主要是靠加样枪或加样器靠压力作用手工将液体推压到反应孔中,采用本公开的方式可实现加样自动化,加样更简单,操作更简便。

当转动模块110带动微流控模块100进行高速转动(例如以所述第一转速)时,高速转动产生的离心力还可以去除样本中的杂质(例如chelex杂质)。chelex是一种化学整合树脂,由苯乙烯、二乙烯苯共聚体组成。含有成对的亚氨基二乙酸盐离子,整合多价金属离子,尤其是选择性整合二价离子,比普通离子交换剂具有更高的金属离子选择性和较强的结合力,能结合许多可能影响一步分析的其他外源物质。当微流控模块100高速转动时,通过离心力可以除去chelex颗粒,使这些与chelex结合的物质(杂质)与核酸分离,从而可以防止结合到chelex中的抑制剂或杂质带到后续的扩增反应中,影响下一步的核酸分析;并且可以防止这些与chelex结合的物质(杂质)结合金属离子,从而防止核酸降解。应该说明的是,为了使得样本中的杂质去除的更彻底,所述第一转速优选地设置为3000-6000,当所述第一转速小于3000时,可能导致样本中的杂质去除不彻底,从而影响核酸分析。

检测模块120,可以用于对所述反应区的样本进行检测,并输出检测结果。

在一种可能的实施方式中,当所述样本在离心力的作用下进入各个反应孔时,检测模块120可以对各个反应孔中的所述样本进行检测,并输出检测结果。

请一并参阅图3,图3示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置的框图。

在一种可能的实施方式中,如图3所示,检测模块120可以包括发光单元1201,光传播单元1202及检测单元1203。

在一种可能的实施方式中,发光单元1201可以发出第一光线,所述第一光线可以在经过光传播单元1202传播后照射所述反应区的样本,所述样本受所述第一光线的激发可以发出第二光线,所述第二光线经过所述光传播单元传播后可被检测单元1203接收,检测单元1203检测所述第二光线,并可以根据所述第二光线生成第一信号,所述第一信号为电信号,所述第一信号用于分析所述样本,可以将所述第一信号作为所述检测结果。

在一种可能的实施方式中,穿过所述检测孔503还可以设置长度为4-15mm的导光管,所述导光管用于提高光采集效率,减少荧光在空气中传播的损耗,从而提高检测灵敏度。所述导光管的材料例如可为玻璃材质、光纤等。当所述检测孔503和所述检测单元1203之间设置导光管时,所述第一光线和所述第二光线没有散失,不会发生漏光,设置导光管有助于提高检测单元1203检测的效率,提升核酸检测装置核算检测的效果。

通过检测模块120中各个单元的配合,检测模块120可以输出检测结果,所述检测结果可以用于分析反应区中样本的浓度、阴阳性等。

在一种可能的实施方式中,发光单元1201可以是免维护的大功率led光源或者其他形式的光源。

在一种可能的实施方式中,所述光传播单元1202可以包括多个光学部件。

请一并参阅图4,图4为本公开一实施例的光传播单元1202的结构示意图。

在一种可能的实施方式中,所述光传播单元可以包括第一准直透镜301、第一滤光片302、二相色镜303、第二准直透镜304、第二滤光片305及会聚透镜306。

在一种可能的实施方式中,发光单元1201发出第一光线,所述第一光线经过所述第一准直透镜301、所述第一滤光片302、所述二相色镜303及所述第二准直透镜304照射样本307(所述反应区中的样本),所述样本307受所述第一光线激发发出第二光线,所述第二光线经过所述第二准直透镜304、所述二相色镜303、所述第二滤光片305及所述会聚透镜306传播后被检测单元1203接收。

通过所述光传播单元各光学部件的配合,可以使得发光单元1201发出的第一光线照射到所述样本307,并且所述样本307发出的光线也可以传播到检测单元1203。

在一种可能的实施方式中,检测单元1203可以包括光电二极管,或者其他可以将光信号转换为电信号的器件或设备。检测单元1203还可以包括信号放大功能和/或a/d转换功能,例如还可以包括多个信号放大器以实现微弱信号的高倍放大,还可以包括a/d转换器,以将模拟信号转换为数字信号从而方便传输。

在一种可能的实施方式中,检测模块120输出的检测结果可以用于检测反应区中样本的浓度、阴阳性。

请一并参阅图5,图5示出了根据本公开一实施例的导光管的位置关系示意图。

如图5所示,在检测孔503(未示出)及第二准直透镜304可以设置导光管509,如图5所示导光管509可为圆柱形、长方体等形状,当微流控芯片的反应孔中的样本307受激发发出荧光时,光线可以通过导光管509传播到第二准直透镜304。

请一并参阅图1-图5。

在一种可能的实施方式中,发光单元1201可以发出第一光线,所述第一光线可以在经过光传播单元1202传播通过所述检测孔503,当转动模块110以低速(例如第二速度,荧光检测在低速模式下更加准确)带动微流控模块100步进,微流控芯片中的反应孔经过所述检测孔503时,所述第一光线照射所述反应孔中的样本,所述样本受所述第一光线的激发可以发出第二光线,所述第二光线经过导光管509及所述光传播单元传播后可被检测单元1203接收,检测单元1203检测所述第二光线,并可以根据所述第二光线生成第一信号,所述第一信号为电信号,所述第一信号用于分析所述样本,可以将所述第一信号作为所述检测结果。通过在变温层设置检测孔503,检测模块120通过检测孔503检测微流控芯片上的样本,使得核酸检测装置10结构紧凑,突破了空间上的限制,可以节约空间、材料,从而节省成本。

在一种可能的实施方式中,可以将检测孔503的直径设置为略大于微流控芯片反应孔的直径大小,也就是说,检测孔503的直径可以略大于微流控芯片反应孔的直径。举例而言,当微流控芯片的反应孔的直径为2.7mm时,可以设置检测孔503的直径为3.5-5.5mm(例如,可为5mm)。采用以上的设置方法,通过检测孔503检测某一反应孔的样本时,可以排除其他邻接反应孔中样本发出的荧光的影响。

在一种可能的实施方式中,通过分析所述第一信号可以得到所述样本的浓度、阴阳性、扩增结果等,根据所述第一信号可以绘制扩增曲线。

其他模块的具体介绍请参考前文,此处不再赘述。

需要说明的是,尽管以核酸检测装置10作为示例介绍了本公开如上,但本领域技术人员能够理解,本公开应不限于此。事实上,用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各个模块的功能,或者增加、减少模块的数目,只要各个模块的配合可以实现加样、核酸提纯、核酸检测的一体化。

这样,通过核酸检测装置10各个模块的配合,根据本公开上述实施例的核酸检测装置10可以实现加样、核酸提纯、核酸检测的一体化,减少操作流程,从而提高工作效率。

请参阅图6,图6示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置10的结构示意图。

如图6所示,核酸检测装置10包括微流控模块100,转动模块110、检测模块120、变温层130及温控模块140。

微流控模块100可以包括微流控芯片,所述微流控芯片可以包括加样区和反应区,所述加样区用于加入样本,所述反应区可用于对所述样本进行扩增反应。

转动模块110,连接于所述微流控模块100,可以用于带动所述微流控模块100以第一转速转动第一时间,从而可以使所述加样区中的样本在离心力的作用下进入所述反应区,所述转动模块110还用于带动所述微流控模块100以第二转速转动,其中,所述第一转速大于所述第二转速。

检测模块120,可以用于对所述反应区的样本进行检测,并输出检测结果。

变温层130包括第一温度区域、第二温度区域及隔温区域,所述隔温区域设置于所述第一温度区域及所述第二温度区域之间以隔离所述第一温度区域和第二温度区域,当所述转动模块带动所述微流控芯片的反应区转动到所述第一温度区域和/或所述第二温度区域时,所述反应区被所述第一温度区域和/或所述第二温度区域覆盖。

温控模块140可以用于控制所述第一温度区域和所述第二温度区域的温度,当所述反应区的样本在所述第一温度区域和所述第二温度区域循环一次时,所述反应区中的样本进行一次扩增反应,所述温控模块还可以用于控制所述加样区的温度,当所述加样区的样本处于所述第三温度时,所述样本释放核酸。

在一种可能的实施方式中,温控模块140可以控制所述第一温度区域的温度为90-100℃中的某一温度,例如为95℃,可以控制所述第二温度区域的温度为50-75℃中的某一温度,例如为60℃。

在一种可能的实施方式中,当加入的样本为包括临床样本及杂质的混合液时,在加入所述样本到微流控芯片中的加样区后,温控模块140还可以控制所述加样区的温度为90-100℃中的某一温度,当所述加样区中的样本处于高温(例如90-100℃)时,加样区中的样本高温裂解,从而释放核酸,并且,在高温的作用下,样本中的一部分杂质可以受热蒸发/挥发,可以具有核酸纯化的效果。温控模块140还可以控制所述加样区的温度维持在某一温度第二时间,所述第二时间可根据实际情况确定,举例而言,所述第二时间可为3-8分钟,例如可为5分钟。当所述加样区中的样本处于高温(例如90-100℃)第二时间(例如5分钟)时,加样区中的样本高温裂解,从而释放核酸。

其他模块的具体介绍请参考前文,此处不再赘述。

需要说明的是,尽管以核酸检测装置10作为示例介绍了本公开如上,但本领域技术人员能够理解,本公开应不限于此。事实上,用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各个模块的功能,或者增加、减少模块的数目,只要各个模块的配合可以实现释放核酸、分配样本、核酸提纯、核酸检测的一体化。

这样,通过核酸检测装置10各个模块的配合,根据本公开上述实施例的核酸检测装置10可以实现释放核酸、分配样本、核酸提纯、核酸检测、扩增反应的一体化,减少操作流程,从而提高工作效率。

请参阅图7,图7示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置10的结构示意图。

如图7所示,核酸检测装置10包括微流控模块100,转动模块110、检测模块120、变温层130、传输模块150及分析模块160。

微流控模块100可以包括微流控芯片,所述微流控芯片可以包括加样区和反应区,所述加样区用于加入样本,所述反应区可用于对所述样本进行扩增反应。

转动模块110,连接于所述微流控模块100,可以用于带动所述微流控模块100以第一转速转动第一时间,从而可以使所述加样区中的样本在离心力的作用下进入所述反应区,所述转动模块110还用于带动所述微流控模块100以第二转速转动,其中,所述第一转速大于所述第二转速。

检测模块120,可以用于对所述反应区的样本进行检测,并输出检测结果。

变温层130包括第一温度区域、第二温度区域及隔温区域,所述隔温区域设置于所述第一温度区域及所述第二温度区域之间以隔离所述第一温度区域和第二温度区域,当所述转动模块带动所述微流控芯片的反应区转动到所述第一温度区域和/或所述第二温度区域时,所述反应区被所述第一温度区域和/或所述第二温度区域覆盖。

传输模块150,可以电连接于所述检测模块,可以用于传输检测模块120输出的所述检测结果。

在一种可能的实施方式中,所述传输模块150可为有线传输模块或者无线传输模块,通过有线或者无线的方式传输所述检测结果。举例而言,所述无线的方式可以包括wifi,蓝牙,zigbee,3g,4g,5g等等。

分析模块160,可以电连接于所述传输模块150,可以用于接收所述检测结果,并根据所述检测结果对所述样本进行分析,并输出分析结果。

在一种可能的实施方式中,所述分析结果可以包括样本的浓度,阴阳性,扩增反应的状况等等。

在一种可能的实施方式中,分析模块160可为cpu,mcu,fpga,dsp等任意一种或者多种芯片组成的。

在一种可能的实施方式中,分析模块160也可以是终端(例如手机、平板电脑、主机等)、服务器等具有运算功能的设备。

其他模块的具体介绍请参考前文,此处不再赘述。

需要说明的是,尽管以核酸检测装置10作为示例介绍了本公开如上,但本领域技术人员能够理解,本公开应不限于此。事实上,用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各个模块的功能,或者增加、减少模块的数目,只要各个模块的配合可以实现释放核酸、分配样本、核酸提纯、核酸检测、数据传输、数据分析的一体化。

这样,通过核酸检测装置10各个模块的配合,根据本公开上述实施例的核酸检测装置10可以实现释放核酸、分配样本、核酸提纯、核酸检测、扩增反应、数据传输及分析的一体化,减少操作流程,从而提高工作效率。

请参阅图8,图8示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置10的结构示意图。

如图8所示,核酸检测装置10包括微流控模块100,转动模块110、检测模块120、变温层130及进出仓模块180。

微流控模块100可以包括微流控芯片,所述微流控芯片可以包括加样区和反应区,所述加样区用于加入样本,所述反应区可用于对所述样本进行扩增反应。

转动模块110,连接于所述微流控模块100,可以用于带动所述微流控模块100以第一转速转动第一时间,从而可以使所述加样区中的样本在离心力的作用下进入所述反应区,所述转动模块110还用于带动所述微流控模块100以第二转速转动,其中,所述第一转速大于所述第二转速。

检测模块120,可以用于对所述反应区的样本进行检测,并输出检测结果。

变温层130包括第一温度区域、第二温度区域及隔温区域,所述隔温区域设置于所述第一温度区域及所述第二温度区域之间以隔离所述第一温度区域和第二温度区域,当所述转动模块带动所述微流控芯片的反应区转动到所述第一温度区域和/或所述第二温度区域时,所述反应区被所述第一温度区域和/或所述第二温度区域覆盖。

进出仓模块180可以设置为长方体结构或者正方体结构,所述进出仓模块180可以包括第一空间,所述微流控模块100可以设置于所述第一空间中,所述微流控模块100通过所述进出仓模块180进出所述装置,所述进出仓模块180可以相对于核酸检测装置以一倾斜的角度设置,当所述进出仓模块在所述转动模块110带动下进入所述装置时,所述第一空间为封闭的空间。

应该说明的是,为了便于装卸微流控模块100,也为了增加核酸检测装置的集成度及自动化,可以增加进出仓模块180,当需要进行核酸检测时,将微流控模块100设置于进出仓模块180中的第一空间中,转动模块110(也可以是其他的传动模块)可以带动进出仓模块180进入核酸检测装置中,当进出仓模块180进入装置时,所述第一空间成为封闭的空间。当进出仓模块180与所述核酸检测装置之间的角度为90°(也就是进出仓模块180为水平设置,不具有倾斜的角度)时,进出仓模块180在进出所述核酸检测装置时会出现摩擦过大的情况,此时,可以设置进出仓模块180具有倾斜的角度,当然,在进出仓模块180设置具有一倾斜的角度时,核酸检测装置对应的入口也可以具有相同的倾斜角度。

请一并参阅图9,图9示出了本公开一实施例的进出仓模块与核酸检测装置的上盖的位置关系示意图。

如图9所示,进出仓模块180与核酸检测装置的上盖190都具有一个倾斜的角度α,α为进出仓模块180上部相对于水平面的角度及核酸检测装置的上盖190相对于水平面的角度。当进出仓模块180进入核酸检测装置时,进出仓模块180的第一空间(未示出)被上盖190封闭。

在一种可能的实施方式中,进出仓模块180相对于水平面倾斜的角度α可为5-15°。

请参阅图10a及图10b,图10a示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置10的立体图,图10b示出了根据本公开一实施例的核酸检测装置10的正视图。

请一并参阅图1-图9。

如图10a所示,核酸检测装置10可以包括:温控系统810,光学检测模块820,低、高速可切换步进电机系统830,升降模块840,电源管理系统及主控电路850,进出仓传动系统860。

如图10a及10b所示,温控系统810可以包括加热盖811、环形加热块812、冷盖(未示出)、高温裂解模块(未示出),微流控模块100、变温层130可以设置于温控系统810中,冷盖可以设置于温控系统810中微流控芯片的顶部,可以用于给整个反应腔体降温以及协助防过温。温控系统810可以相当于前述的温控模块140。该温控系统810还可以包括升降模块840,升降模块840可以用于升降微流控模块100,当微流控芯片的加样区中的样本要进行高温裂解时,升降模块840可以用于降低微流控模块100的高度,使得微流控模块100靠近高温裂解模块(未示出,可以固定于微流控芯片加样区的下方),高温裂解模块可以用于给所述加样区中的样本加热,使得所述样本在高温下释放核酸。一段时间后(可根据实际情况设定),所述样本裂解结束,升降模块840可以升起所述微流控模块100到合适距离,上述步进电机系统(转动模块110)带动微流控模块100进行旋转。当然,在其他实施方式中,当升降模块840也可以用于升降高温裂解模块,使得高温裂解模块靠近微流控芯片的加样区,加样区中的样本在高温裂解模块的高温下(90-100℃)裂解从而释放核酸,当核酸释放完成后(具体时间可根据实际情况设定),升降模块840可以升降高温裂解模块使其恢复初始位置。

低、高速可切换步进电机系统830可以包括电机支架831(如图10b所示),用于支撑该步进电机系统,该步进电机系统可以相当于前述的转动模块110。

光学检测模块820,设置于温控系统810下部,包括光路模块821(如图10b所示),所述光学检测模块820相当于前述的检测模块120,所述光路模块821相当于前述的光传播单元1202。

电源管理系统及主控电路850,可以用于为所述装置提供电能及控制整个装置的运转。所述电源管理系统及主控电路850可以包括主控板851、主控板固定架852、电源853、风扇854(如图10b所示)。

进出仓传动系统860,用于控制装置中部件的自动进出,进出仓传动系统860可以包括滑块861、滑台模组862及底板863(如图10b所示),进出仓传动系统860可以控制进出仓模块180进出装置。

需要说明的是,尽管以核酸检测装置10作为示例介绍了本公开如上,但本领域技术人员能够理解,本公开应不限于此。事实上,用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各个部件的功能,或者增加、减少部件的数目,只要各个部件的配合可以实现释放核酸、分配样本、核酸提纯、核酸检测、数据传输、数据分析的一体化。

这样,通过核酸检测装置10各个部件的配合,根据本公开上述实施例的核酸检测装置10可以实现释放核酸、分配样本、核酸提纯、核酸检测、扩增反应、数据传输及分析的一体化,减少操作流程,从而提高工作效率。

请参阅图11,图11示出了根据本公开一实施例的核酸检测方法的流程图。

如图11所示,该方法可以包括:

步骤s110,控制微流控芯片以第一转速转动第一时间,使所述微流控芯片的加样区中的样本在离心力的作用下进入所述微流控芯片的反应区。

步骤s120,控制所述微流控芯片以第二转速在变温层上方转动。

步骤s130,通过设置于所述变温层的检测孔检测所述反应区中的样本,并输出检测结果。

步骤s110-步骤s130的具体描述,请参照之前对核酸检测装置10的介绍,此处不再赘述。

需要说明的是,尽管以核酸检测方法作为示例介绍了本公开如上,但本领域技术人员能够理解,本公开应不限于此。事实上,用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各个步骤,或者增加、减少步骤的数目,或者改变步骤的顺序,只要各个步骤的配合可以实现加样、核酸提纯、核酸检测的一体化。

这样,通过以上方法各个步骤的配合,根据本公开可以实现加样、核酸提纯、核酸检测的一体化,减少操作流程,从而提高工作效率。

请参阅图12,图12示出了根据本公开一实施例的核酸检测方法的流程图。

如图12所示,所述方法可以包括:

步骤s210,控制所述加样区、变温层的第一温度区域和第二温度区域的温度。

步骤s110,控制微流控芯片以第一转速转动第一时间,使所述微流控芯片的加样区中的样本在离心力的作用下进入所述微流控芯片的反应区。

步骤s120,控制所述微流控芯片以第二转速在变温层上方转动。

步骤s130,通过设置于所述变温层的检测孔检测所述反应区中的样本,并输出检测结果。

步骤s210,步骤s110-步骤s130的具体描述,请参照之前对核酸检测装置10的介绍,此处不再赘述。

需要说明的是,尽管以核酸检测方法作为示例介绍了本公开如上,但本领域技术人员能够理解,本公开应不限于此。事实上,用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各个步骤,或者增加、减少步骤的数目,或者改变步骤的顺序,只要各个步骤的配合可以实现加样、核酸提纯、核酸检测、扩增反应的一体化。

这样,通过以上方法各个步骤的配合,根据本公开可以实现加样、核酸提纯、核酸检测、扩增反应的一体化,减少操作流程,从而提高工作效率。

请参阅图13,图13示出了根据本公开一实施例的核酸检测方法的步骤s130的流程图。

如图13所示,步骤s130可以包括:

步骤s1301,发出第一光线。

步骤s1302,传播所述第一光线。

步骤s1303,传播第二光线。

步骤s1304,接收所述第二光线,并根据所述第二光线生成第一信号。

步骤s1301-步骤s1304的具体描述,请参照之前对核酸检测装置10的介绍,此处不再赘述。

需要说明的是,尽管以核酸检测方法作为示例介绍了本公开如上,但本领域技术人员能够理解,本公开应不限于此。事实上,用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各个步骤,或者增加、减少步骤的数目,或者改变步骤的顺序,只要各个步骤的配合可以检测所述反应区中的样本,并输出检测结果。

这样,通过以上方法各个步骤的配合,根据本公开可以检测所述反应区中的样本,并输出检测结果。

请参阅图14,图14示出了根据本公开一实施例的核酸检测方法的流程图。

如图14所示,所述方法可以包括:

步骤s110,控制微流控芯片以第一转速转动第一时间,使所述微流控芯片的加样区中的样本在离心力的作用下进入所述微流控芯片的反应区。

步骤s120,控制所述微流控芯片以第二转速在变温层上方转动。

步骤s130,通过设置于所述变温层的检测孔检测所述反应区中的样本,并输出检测结果。

步骤s340,传输所述检测结果。

步骤s350,根据所述检测结果对所述样本进行分析,并输出分析结果。

步骤s110-步骤s130,步骤s340-步骤s350的具体描述,请参照之前对核酸检测装置10的介绍,此处不再赘述。

需要说明的是,尽管以核酸检测方法作为示例介绍了本公开如上,但本领域技术人员能够理解,本公开应不限于此。事实上,用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各个步骤,或者增加、减少步骤的数目,或者改变步骤的顺序,只要各个步骤的配合可以实现加样、核酸提纯、核酸检测、扩增反应、数据传输和数据分析的一体化。

这样,通过以上方法各个步骤的配合,根据本公开可以实现加样、核酸提纯、核酸检测、扩增反应、数据传输和数据分析的一体化,减少操作流程,从而提高工作效率。

请参阅图15,图15示出了根据本公开一实施例的核酸检测系统的框图。

如图15所示,所述核酸检测系统可以包括至少一个核酸检测装置10(图15为示例,示出了包括一个核酸检测装置10,但是所述核酸检测系统可以包括多个核酸检测装置10)及控制装置20。

控制装置20,电连接于所述一个或者多个核酸检测装置10,用于对所述一个或者多个核酸检测装置10进行控制。

在一种可能的实施方式中,控制装置20可包括一路由器,通过路由器连接多个核酸检测装置10,并对多个核酸检测装置10进行控制。

在一种可能的实施方式中,控制装置20可为终端(包括但不限于移动电话、计算机等)、服务器及其它可以实现控制、运算功能的设备。

在一种可能的实施方式中,控制装置20可以控制多个核酸检测装置10同步工作从而实现同步控制,在其他实施方式中,控制装置20也可以控制多个核酸检测装置10异步工作,实现多个核酸检测装置10的独立控制。

核酸检测装置10的具体介绍请参考前文,此处不再赘述。

需要说明的是,尽管以核酸检测系统作为示例介绍了本公开如上,但本领域技术人员能够理解,本公开应不限于此。事实上,用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各个模块的功能,或者增加、减少模块的数目,只要各个模块的配合可以实现一个或者多个核酸检测装置10的控制。

这样,通过核酸检测系统各个模块的配合,根据本公开上述实施例的核酸检测系统可以实现一个或者多个核酸检测装置10的控制。

以上已经描述了本公开的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择,旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进,或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

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