一种便携式全自动微流控核酸检测一体机的制作方法

1.本实用新型涉及一种便携式全自动微流控核酸检测一体机，属于核酸检测技术领域。


背景技术：

2.核酸检测是分子诊断的主要技术手段，已广泛应用于各种呼吸道病原体的临床检测中。主流核酸检测一般需要专业分子生物实验室，核酸检测的实验前处理和检测步骤分离且过于复杂和耗时，对技术人员的专业水平要求较高，且有较高感染风险（包括操作员感染和实验室污染等）。目前，市场上已经推出了一些小型化检测一起，然而这些只是大型一起的小型化、集成化，整体流程依然与传统方法一致，难于在基层推广使用；其次，市场上也推出了一些poct（及时检验）分子诊断仪器，意在实现样本进、结果出的理想模式，但是在临床中，往往无法实现真正意义上的全封闭检测，仍然具有较高的感染风险，因此还是需要在专业分子生物学实验室内进行，交叉风险和使用场景受限，总体上并没有达到真正的样本进、结果出的效果预期，主要原因是：分子诊断检测的封闭分为3个级别，难度逐级升高。
①
实现扩增、检测产物的封闭；
②
实现提取、扩增、检测的封闭；
③
实现从样本到提取、扩增、检测的全流程封闭。综上所述，市场上急需一种新型的分子诊断技术，能够实现从样本到提取、扩增、检测的第3级别全封闭核酸检测，并且能实现核酸检测即时、高效、高精度、高敏感度、高灵敏度、低风险、低成本的最佳解决方案模式，达到真正意义上的样本进，结果出。


技术实现要素：

3.本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种便携式全自动微流控核酸检测一体机，用以解决现有技术中核酸检测技术存在的检测环境要求高、无法实现全封闭检测以及检测效率和检测精度需要提高的技术问题。
4.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种便携式全自动微流控核酸检测一体机，包括壳体以及安装在壳体内的检测分析系统，所述检测分析系统包括用于对检测卡进行定位的检测卡装载模块、用于对检测卡内的试剂进行前处理的核酸提取模块、用于对前处理完成后检测卡内的试剂进行扩增的核酸扩增模块和用于对提取及扩增完后的检测卡内的试剂进行检测的核酸检测模块，所述检测卡的检测区位于核酸扩增模块的核酸扩增腔内，所述核酸扩增模块与核酸检测模块通过光纤线连接，所述核酸提取模块包括用于对检测卡内的试剂进行前处理的动力组件。
5.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
6.进一步，所述动力组件包括固定安装在壳体内部的提取电机、磁铁吸附电机和微泵，该提取电机通过齿轮组驱动检测卡上的气阀和液阀旋转，该磁铁吸附电机通过丝杆驱动吸附磁铁沿垂直于检测卡的吸附磁铁支撑板往复移动，该微泵通过气路与检测卡的进气口连通。
7.进一步，所述齿轮组包括与提取电机同轴安装的主动齿轮和两个被动齿轮，主动
齿轮和两个被动齿轮均转动安装在壳体内部，两个被动齿轮均与主动齿轮啮合，两个被动齿轮端部均安装卡块，两个卡块分别与检测卡的气阀和液阀插入安装。
8.进一步，所述核酸提取模块还包括夹持组件，该夹持组件包括固定安装在壳体上的夹持电机，所述夹持电机通过带传动驱动夹持移动平台沿壳体上的导轨往复移动，所述夹持移动平台上安装用于对检测卡夹持限位的限位板。
9.进一步，所述核酸扩增模块包括安装在壳体上的扩增支撑架，该扩增支撑架上设置用于插入检测卡的核酸扩增腔和对核酸扩增腔进行加热的扩增加热部，所述扩增加热部包括升降温机构和温度控制机构，所述扩增支撑架上还安装检测光纤组，所述检测光纤组一端连通至核酸扩增腔，另一端通过光纤线连接至核酸检测模块。
10.进一步，所述核酸扩增模块还包括用于对扩增加热部进行散热的散热部，所述散热部安装在扩增加热部一侧。
11.进一步，所述核酸检测模块包括安装在壳体上的电机支撑架，所述电机支撑架上安装旋转电机，所述旋转电机驱动旋转盘转动，所述旋转盘上安装若干组用于发射光源的光源发射部和用于接收核酸检测信号的传感器接收部，所述光源发射部和传感器接收部均设置有与电机支撑架上的光纤线接触连接的接口。
12.进一步，所述检测卡装载模块包括供检测卡插入的装载支架，所述卡块穿过装载支架的侧面，所述装载支架安装在壳体底板上且位于夹持移动平台与被动齿轮之间，且装载支架一端开口通过壳体上设置的进样舱门门框连通外部，另一端连通核酸扩增腔，所述夹持移动平台上的限位板上设置至少一个凸台，所述装载支架上靠近凸台的一侧设置供凸台穿过的通孔。
13.进一步，所述检测卡装载模块还包括用于遮挡进样舱门门框的移动门，所述移动门通过电机驱动沿壳体内侧壁做往复运动，所述电机安装在移动门上，所述电机与移动齿轮同轴安装，所述移动齿轮与固定在壳体内壁上的齿条啮合。
14.进一步，所述检测分析系统还包括用于数据采集、信号处理及各模块控制的主控模块和用以为各部件提供电能的电源模块。
15.进一步，所述壳体外部还设置触摸显示模块、扫码模块、打印机模块以及外部接口模块，所述触摸显示模块用于实时显示信号处理后的数据信息，所述扫码模块用于获取条码、二维码、图形以及颜色信息，自动识别检测卡的生产批号、检测类型以及个人信息，所述打印机模块采用微型热敏打印机，用于输出打印报告单，所述外部接口模块用于连接外部设备，支持无线网络与外部设备连接。
16.本实用新型的有益效果是：
①
仪器重量轻，体积小，易便携，结构简单，成本极低，可靠性高，操作简单快捷，高效、高精度、高敏感度、高灵敏度、低风险且低成本，实现了从样本到提取、扩增、检测的全封闭核酸检测，无需专业分子生物学实验室即可实现，用途广泛；
②
采用的耗材检测卡全封闭，一次性使用，无二次污染，使用后统一销毁，最大限度的减小对环境的污染，且对生命体不产生辐射，绿色环保。
附图说明
17.图1为本实用新型的前方立体图；
18.图2为本实用新型的后方立体图；
19.图3为检测卡的立体示意图；
20.图4为本实用新型检测卡装载示意图；
21.图5为检测分析系统的结构示意图；
22.图6为核酸提取模块的结构示意图；
23.图7为核酸扩增模块的结构示意图；
24.图8为核酸检测模块的结构示意图。
25.图中1.触摸显示模块，2.打印机模块，3.壳体，4.扫码模块，5.进样舱门，6.开机按钮，8.外部接口模块，10.电源接口，11.散热孔，12.样本管，13.检测卡，14.检测卡装载模块，15.核酸提取模块，16.核酸扩增模块，17.电源模块，18.核酸检测模块，19.主控模块，1301.气阀，1302.液阀，1501.提取电机，1502.齿轮组，1503.吸附磁铁支撑板，1504.限位板，1505.气路电磁阀，1506.微泵，1507.夹持限位传感器，1508.夹持电机，1509.夹持移动平台，1510.导轨，1511.吸附磁铁电机，1512.卡块，1601.扩增支撑架，1602.检测光纤组，1604.散热部，1605.核酸扩增腔，1606.扩增加热部，1801.旋转电机，1804.光源发射部，1805.传感器接收部，1807.旋转盘，1808.电机支撑架。
具体实施方式
26.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
27.一种便携式全自动微流控核酸检测一体机，包括壳体3以及安装在壳体3内的检测分析系统，所述壳体3上设置散热孔11，所述壳体3外部还设置触摸显示模块1、扫码模块4、打印机模块2以及外部接口模块8，所述触摸显示模块1用于实时显示信号处理后的数据信息，所述扫码模块4用于获取条码、二维码、图形以及颜色信息，自动识别检测卡13的生产批号、检测类型以及个人信息，所述打印机模块2采用微型热敏打印机，用于输出打印报告单，所述外部接口模块8用于连接外部设备，支持无线网络与外部设备连接，上述检测卡13用于待测样本处理、分配、反应、检测，为多用途多指标微流控检测卡13，所述待测样本包括但不限于各种流体样品，如血液、血浆、血清、组织液、淋巴液、脑脊液、精液、唾液、尿液等体液或环境水样或各种液体提取物。
28.所述检测分析系统包括用于对检测卡13进行定位的检测卡装载模块14、用于对检测卡13内的试剂进行前处理的核酸提取模块15、用于对前处理完成后检测卡13内的试剂进行扩增的核酸扩增模块16和用于对提取及扩增完后的检测卡13内的试剂进行检测的核酸检测模块18，所述检测卡13的检测区位于核酸扩增模块16的核酸扩增腔1605内，所述核酸扩增模块16与核酸检测模块18通过光纤线连接，仪器重量轻，体积小，易便携，结构简单，成本极低，可靠性高，操作简单快捷，高效、高精度、高敏感度、高灵敏度，实现了从样本到提取、扩增、检测的全封闭核酸检测；采用的耗材检测卡全封闭，一次性使用，无二次污染，使用后统一销毁，最大限度的减小对环境的污染，且对生命体不产生辐射，绿色环保。
29.所述核酸提取模块15包括用于对检测卡13内的试剂进行前处理的动力组件，所述动力组件包括固定安装在壳体3内部的提取电机1501、磁铁吸附电机1511和微泵1506，该提取电机1501通过齿轮组1502驱动检测卡13上的气阀1301和液阀1302旋转，该磁铁吸附电机1511通过丝杆驱动吸附磁铁沿垂直于检测卡13的吸附磁铁支撑板1503往复移动，该微泵
1506通过设置气路电磁阀1505的气路与检测卡13的进气口连通，通过微泵1506用于提供检测卡13的驱动动力，以及实现待测样本在检测卡13流道与腔体中液体的流动、混合、定量、分配等动作。所述齿轮组1502包括与提取电机1501同轴安装的主动齿轮和两个被动齿轮，主动齿轮和两个被动齿轮均转动安装在壳体3内部，两个被动齿轮均与主动齿轮啮合，两个被动齿轮端部均安装卡块1512，两个卡块1512分别与检测卡13的气阀1301和液阀1302插入安装，卡块1512插入气阀1301或液阀1302后可以实现与气阀1301或液阀1302同步旋转。所述核酸提取模块15还包括夹持组件，该夹持组件包括固定安装在壳体3上的夹持电机1508，所述夹持电机1508通过带传动驱动夹持移动平台1509沿壳体3上的导轨1510往复移动，所述壳体3上还安装用于对夹持移动平台1509的行程进行限位的夹持限位传感器1507，所述夹持移动平台1509上安装用于对检测卡13夹持限位的限位板1504，用于对检测卡13进行限位定位，便于后续的提取操作。
30.所述核酸扩增模块16包括安装在壳体3上的扩增支撑架1601，该扩增支撑架1601上设置用于插入检测卡13的核酸扩增腔1605和对核酸扩增腔1605进行加热的扩增加热部1606，所述扩增加热部1606包括升降温机构和温度控制机构，所述扩增支撑架1601上还安装检测光纤组1602，所述检测光纤组1602一端连通至核酸扩增腔1605，另一端通过光纤线连接至核酸检测模块18。所述核酸扩增模块16还包括用于对扩增加热部1606进行散热的散热部1604，所述散热部1604安装在扩增加热部1606一侧，用于实现核酸扩展时所需要的各种预设温度，并可根据不同加热状态实时调节加热参数，实现优化控制。
31.所述核酸检测模块18包括安装在壳体3上的电机支撑架1808，所述电机支撑架1808上安装旋转电机1801，所述旋转电机1801驱动旋转盘1807转动，所述旋转盘1807上安装若干组用于发射光源的光源发射部1804和用于接收核酸检测信号的传感器接收部1805，所述光源发射部1804和传感器接收部1805均设置有与电机支撑架1808上的光纤线接触连接的接口，该核酸检测模块18为光检测系统，实现多波长检测，用于实时测量并获取多路待测样本在整个反应过程中的微小变化，并转化为方便处理的数字信号。
32.所述检测卡装载模块14包括供检测卡13插入的装载支架，所述卡块1512穿过装载支架的侧面，所述装载支架安装在壳体3底板上且位于夹持移动平台1509与被动齿轮之间，且装载支架一端开口通过壳体3上设置的进样舱门5门框连通外部，另一端连通核酸扩增腔1605，所述夹持移动平台1509上的限位板1504上设置至少一个凸台，所述装载支架上靠近凸台的一侧设置供凸台穿过的通孔。所述检测卡装载模块14还包括用于遮挡进样舱门5门框的移动门，所述移动门通过电机驱动沿壳体3内侧壁做往复运动，所述电机安装在移动门上，所述电机与移动齿轮同轴安装，所述移动齿轮与固定在壳体内壁上的齿条啮合，该检测卡装载模块用于承载和精确放置待测样本的检测卡13，为测试做好准备。
33.所述检测分析系统还包括用于数据采集、信号处理及各模块控制的主控模块19和用以为各部件提供电能的电源模块17，该电源模块17设置电源接口10。
34.上述便携式全自动微流控核酸检测一体机的使用方法为：该方法包括以下步骤：s1:首先开启该设备电源，打开开机按钮6，待其上电自检后等待操作；s2:录入待测患者信息后启动测试，进样舱门5自动打开，插入含有待测样本的样本管12到检测卡13后，再将检测卡13装入仪器，屏幕提示点击开始检测；s3：进样舱门5自动关闭，仪器进入测试作业，完成待测样本在检测卡13流道中流动、样本处理、定量分配到指定区域、反应及检测等过程；
s3:检测完成后进样舱门5自动打开，显示检测结果，并打印报告单；s4:完成测试任务，仪器自动复位最后电动开机。
35.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。