基于Lamp-环介导等温扩增技术的实时核酸检测仪器

基于lamp-环介导等温扩增技术的实时核酸检测仪器
技术领域
1.本实用新型属于医学检测技术领域，具体是基于lamp-环介导等温扩增技术的实时核酸检测仪器。


背景技术：

2.现有技术的lamp-环介导等温扩增技术主要是在高校或者在科研机构内使用；同步使用的还有pcr以及pcr衍生出的技术，如q-pcr、荧光定量pcr 等核酸检测技术，但pcr的方法即便是成熟的体系、但有成本更高、效率较低的矛盾。
3.以下是lamp技术现状和未来趋势的简单介绍：
4.①
停留在实验室，没有走入基层：lamp技术做为一种对专业设备要求低的核酸检测技术，但一直以来学界对它的定位在于“适合发文章，但不适合做科研转化”，所以一直没有太多的机会走出实验室，进入市场和基层；
5.②
在实验室内按文献方法重复的结果不明显，人工判断难以区分：lamp 的反应结果有许多可以判读的方法，如钙黄绿素法—荧光条件下为阳性绿色，阴性无荧光；hnb—反应完后阳性为蓝色，阴性为紫色，但实际运用中颜色区别大，荧光为弱，人眼难以区分；
6.③
一直有人做基于lamp技术的新的检测方法创新，但都没有实现智能化、便携化和去专业化。
7.为解决上述问题，本技术提出了基于lamp-环介导等温扩增技术的实时核酸检测仪器。


技术实现要素：

8.为解决上述背景技术中提出的问题，本实用新型提供了基于lamp-环介导等温扩增技术的实时核酸检测仪器，以解决背景技术中提出的问题。
9.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：基于lamp-环介导等温扩增技术的实时核酸检测仪器，包括盒体，所述盒体的顶部活动卡接有顶盖，所述顶盖顶部的中部铰接有提手，所述顶盖前后两侧的左右两端均铰接有翻折卡扣，所述盒体表面前后的上端部分均固定安装有配合卡条，所述盒体内部的左右两端分别开设有等温反应区域与荧光检测区域；
10.所述荧光检测区域内部的底部固定安装有内框架，所述内框架内部的前后两端均固定安装有填充保护架，两个所述填充保护架的内侧固定安装有检测盒，所述检测盒的内部从左到右依次固定安装有激光光源装置、第二胶合透镜、第二滤光片、第一滤光片、第一胶合透镜与光电转换器。
11.上述技术方案中，优选的，所述荧光检测区域的内部且位于内框架的顶部放置有暗室灯罩，所述暗室灯罩顶部的高度值与盒体的顶部高度值相一致，且暗室灯罩中部贯穿有孔洞且该孔洞位于第一滤光片与第二滤光片之间，所述孔洞的内壁黏贴有胶环，所述胶环的内部可活动卡接rcp反应管，所述rcp 反应管的直径值为0.7cm。
12.上述技术方案中，优选的，所述等温反应区域内部的底部固定安装有水浴槽，所述水浴槽内部的底部固定安装有加热管，所述水浴槽的左侧固定安装有延伸出盒体左侧的温控器，所述水浴槽内部的中部固定安装有温感装置。
13.上述技术方案中，优选的，所述第二滤光片、第一滤光片、激光光源装置均可允许穿过的透光波长为490nm及490nm以上。
14.上述技术方案中，优选的，所述第一胶合透镜与第二胶合透镜均为弧面透镜且该弧面部分均设置在外端。
15.上述技术方案中，优选的，所述配合卡条底部的中部设置有卡槽，所述翻折卡扣向下翻折130
°
时其与配合卡条活动卡接。
16.上述技术方案中，优选的，所述暗室灯罩活动卡接在荧光检测区域的顶部时荧光检测区域的内部呈暗室环境。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
18.1、本实用新型通过设置有盒体、荧光检测区域与等温反应区域等结构配合工作达到检测效果准确与操作方便的目的，整个装置将检测实验必要的两个部分集合于一个相对狭窄的区域，整体设备类似于鞋盒大小，这样就在满足该设备正常工作的情况下，实现了随时随地的检测工作，整体的便携性与灵活性大大提升；并且该装置内部结构设计配合也比较合理，能够在短时间内完成等温扩增与荧光检测，大大方便了后续检测化验人员的操作，也大幅度地提升了其工作效率。
附图说明
19.图1为本实用新型结构整体剖面示意图；
20.图2为本实用新型外观示意图；
21.图3为本实用新型盒体内部俯视示意图；
22.图4为本实用新型暗室灯罩位置关系示意图；
23.图5为本实用新型顶盖内部示意图；
24.图6为本实用新型荧光检测区域区域工作光源示意图；
25.图7为本实用新型设备控制部分示意图；
26.图8为本实用新型设备工作流程示意图。
27.图中：1、盒体；2、荧光检测区域；21、内框架；22、填充保护架；23、检测盒；24、光电转换器；25、第一胶合透镜；26、第一滤光片；27、第二滤光片；28、第二胶合透镜；29、激光光源装置；3、等温反应区域；31、水浴槽；32、温控器；33、加热管；34、温感装置；4、暗室灯罩；5、顶盖；6、提手；7、翻折卡扣；8、配合卡条。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.如图1至图8所示，本实用新型提供基于lamp-环介导等温扩增技术的实时核酸检
测仪器，包括盒体1，盒体1的顶部活动卡接有顶盖5，顶盖5顶部的中部铰接有提手6，顶盖5前后两侧的左右两端均铰接有翻折卡扣7，盒体 1表面前后的上端部分均固定安装有配合卡条8，盒体1内部的左右两端分别开设有等温反应区域3与荧光检测区域2；
30.荧光检测区域2内部的底部固定安装有内框架21，内框架21内部的前后两端均固定安装有填充保护架22，两个填充保护架22的内侧固定安装有检测盒23，检测盒23的内部从左到右依次固定安装有激光光源装置29、第二胶合透镜28、第二滤光片27、第一滤光片26、第一胶合透镜25与光电转换器 24；
31.该仪器主要为一个鞋盒大小的手提仪器，设计有顶盖5密封卡住，主要设计有两个功能区：等温反应区域和荧光检测区域。等温反应区域3由一个可以承载水域的一个水浴槽31，水域槽内设有温感装置34和加热管33，最终由侧面的温控器32进行控制温度，使得做好的样品能够在恒温水浴上进行反应，完成lamp环介导等温扩增技术的反应；
32.荧光检测区域2主要是由设计的单片机进行，由stm32f103c8t6核心板， 5516光敏电阻传感器，显示模块四引脚oled屏，蓝牙模块hc-08、490nm激光器等元器件组成，待到样品在恒温区反应完后，可以将样品转移到荧光检测区域2，该区独立设计了一个暗室灯罩4，在放入样品后，打开490nm激光器，照射在样品ep管内的液体内，会激发液体发出绿色荧光，而光敏电阻传感器接受荧光信号，在核心板内进行光信号到电信号转化，最后输出样品的阳性和阴性结果在电子屏幕上；
33.关于荧光原理具体为：钙黄绿素(calcein)是一种络合指示剂和荧光指示剂；tomita等用钙黄绿素和氯化锰开发了一种有效的lamp终点检测方法：将钙黄绿素溶于二甲基亚砜(dmso)成5mmol/l溶液，再用蒸馏水配制成0.5mmol/l钙黄绿素、10mmol/l mncl2的储备溶液；
34.钙黄绿素与mn2+结合时处于荧光淬灭状态，当随着大量dna双链的合成，反应体系当中产生的焦磷酸根离子副产物，使得mn2+与磷酸根结合生成沉淀解除淬灭状态，钙黄绿素与mg2+结合，又产生荧光；
35.loopamp荧光检测试剂(lmp221)的主要成分为钙黄绿素，并就其对紫外线的照射要求进行了研究，发现:当钙黄绿素处于短波长(240nm)到长波长 (370nm)时，产生黄绿色荧光；在中间波长(325nm)的激发光下荧光最强；当激发光接近320nm时，虽然从阳性样品观察到的荧光增强，但阴性对照的荧光也加强；
36.因此，建议在短波长(240～260nm)或长波长(350～370nm)的激发光下进行lamp可视荧光检测，通过比较样品与阳性、阴性对照的荧光强度进行判断。
37.本实施例中，如图1、4所示，荧光检测区域2的内部且位于内框架21 的顶部放置有暗室灯罩4，暗室灯罩4顶部的高度值与盒体1的顶部高度值相一致，且暗室灯罩4中部贯穿有孔洞且该孔洞位于第一滤光片26与第二滤光片27之间，孔洞的内壁黏贴有胶环，胶环的内部可活动卡接rcp反应管，rcp 反应管的直径值为0.7cm。
38.本实施例中，如图1、3所示，等温反应区域3内部的底部固定安装有水浴槽31，水浴槽31内部的底部固定安装有加热管33，水浴槽31的左侧固定安装有延伸出盒体1左侧的温控器32，水浴槽31内部的中部固定安装有温感装置34。
39.本实施例中，如图1、3、6所示，第二滤光片27、第一滤光片26、激光光源装置29均可允许穿过的透光波长为490nm及490nm以上。
40.本实施例中，如图3、6所示，第一胶合透镜25与第二胶合透镜28均为弧面透镜且该弧面部分均设置在外端。
41.本实施例中，如图2所示，配合卡条8底部的中部设置有卡槽，翻折卡扣7向下翻折130
°
时其与配合卡条8活动卡接；
42.该装置设计成手提式的盒子装，大大增强了其便捷性，使用的时候就地操作，不使用时则是立马盖上顶盖5，利用翻折卡扣7对接配合卡条8实现整个设备的密封卡接，该形式操作简单稳定效果好。
43.本实施例中，如图1、2所示，暗室灯罩4活动卡接在荧光检测区域2的顶部时荧光检测区域2的内部呈暗室环境；
44.整个暗室灯罩4结构卡接在荧光检测区域2的顶部，此时荧光检测区域2 的内部基本上就形成了一个相对封闭的区域，外界光线无法进入其中，此刻该区域就形成了一个暗室环境，后续再进行荧光检测实验的条件就更加好，外界光源无法进入，整体测试的效果更佳稳定与准确。
45.如图7所示，本装置采用stm32f103c8t6单片机作为主控单元，并采用 usb转dc005-2.0mm作为设计外部供电口，通过外部供电给单片机，采样模块，光源，oled屏和蓝牙模块。采样模块由光敏电阻和lm393宽电压比较器构成，用于检测病毒样本激发光照，并将光敏电阻的微小信号转化为单片机可测信号，经过滤波和数据处理后，确认光照强度转化电压超过设定阈值后，检测装置输出阳性报警信号。装置采用oled显示器作为显示单元，参数整定、实时显示更加直观；同时通过hc-08蓝牙模块作为无线传输单元，并通过上位机(手机)app显示，使装置有远程监控功能。同时，本装置将光源进行集成并对各模块进行缩小处理，减小了装置体积、增强了装置的便携性。
46.该部分装置技术参数为：
47.数显方式：oled显示器；
48.无线传输：hc-08蓝牙模块；
49.电源接口：dc005-2.0mm；
50.主电路pcb尺寸：长*宽＝91.059mm*55.499mm；
51.电源：dc5v；
52.功耗：《10w；
53.该装置的大致工作情况为：采样模块实时监测样本激发光照强度，该强度值通过光敏电阻转化为电信号，通过lm393进行放大处理后送入单片机的模拟采样端口，单片机对采样数字进行均值滤波、转化处理后精确的得出样本患病情况，可通过采样模块上的可调变阻器进行报警阈值的设定，oled显示器和蓝牙模块上位机app可详细显示各通道样本风险状态，采样模块的高、低电平输出分别对应样本阳性和阴性，本装置自通电起，检测状态及显示、传输自动循环，其工作情况具体参照图8；
54.1、该设备工作特点为stm32f103c8t6单片机为控制核心，功能强大，价格低廉，具有良好的可靠性；
55.2、单片机可对样本情况进行智能化处理，阳性报警阈值点可在量程范围内任意更改，使用灵活方便
56.3、采用0led显示器作为人机交互界面，hc-08蓝牙作为无线模块，使样本状态清晰
直观。
57.工作原理：
58.具体工作时，操作人员预先控制加热管33实现水浴槽31内部水体的温度提升，并且实时通过温感装置34及其控制器32来了解水体温度，当水体温度达到合适的范畴之内，此刻操作人员可以将装有靶基因与生物试剂的ep 管放置在已经调整好温度的水中，在温水的作用下试管内部的材料会快速的发生反应，完成该环介导等温扩增实验，该部分工作与具体工作情况属于现有技术，相关的网络均可查询到内容，在此不做赘述；
59.随后待到样品在等温反应区域3反应完后，可以将装有反应好的样品转移到荧光检测区域2，该区独立设计了一个暗室灯罩4，具体反应工作时将其盖放密封在盒体1的顶部，保证其形成一个良好不受外界光源影响的暗室环境，在放入样品后，打开激光光源装置29发射激光工作，随后光源从左往右依次穿透，并且也会照射在样品ep管内的液体内，会激发液体发出绿色荧光，而光敏电阻传感器接受荧光信号，在核心板内进行光信号到电信号转化，最后输出样品的阳性和阴性结果在电子屏幕上，操作人员就可以依此来判断实验结果。
60.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
61.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。