一种变色核酸检测系统的制作方法

1.本实用新型涉及核酸检测技术领域，具体涉及一种变色核酸检测系统。


背景技术：

2.病毒检测系统是一种用于检测病毒的系统，一般包括核酸检测系统和抗原检测系统，核酸检测系统由于其高精度的优点已得到了广泛的应用，抗原检测系统虽然灵敏度较低，但由于其检测过程简单，成本低，检测时间短，在大规模病毒检测中也获得了一定的应用。
3.核酸检测系统是一种用于进行核酸检测的系统，实时荧光pcr检测系统是目前最常用的核酸检测的系统，通过试剂中的荧光来检测是否有某种病毒的存在以及病毒的浓度，但是，相关的实时荧光pcr检测系统检测速度慢、成本高。


技术实现要素：

4.针对实时荧光pcr检测系统检测速度慢、成本高的技术问题，本实用新型提供了一种变色核酸检测系统，它的检测速度快，且无需扫描器件，成本低。
5.为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：
6.一种变色核酸检测系统，包括：
7.一个以上导热体，所述导热体上设有多个容纳腔；
8.位于所述容纳腔一侧的发光组件，所述发光组件通过光线通道和所述容纳腔光连接；
9.位于所述容纳腔另一侧的光检测组件，所述光检测组件包括至少三个不同颜色的光检测单元，所述光检测组件通过光线通道和所述容纳腔光连接；
10.均布于所述导热体外的加热组件；
11.均布于所述导热体外的温度检测组件；
12.与所述发光组件、光检测组件、加热组件以及温度检测组件均连接的控制器。
13.可选的，所述光检测组件包括三个独立的光检测单元，三个独立的所述光检测单元和所述容纳腔之间分别具有红滤光片、绿滤光片以及蓝滤光片，用于检测红绿蓝三种颜色。
14.可选的，所述光检测组件为rgb颜色传感器，用于同时检测红绿蓝三种颜色。
15.可选的，所述光检测组件通过光纤和所述光线通道以及容纳腔实现光连接。
16.可选的，多个所述容纳腔通过所述光纤和一个光检测组件光连接。
17.可选的，多个所述容纳腔通过光纤和二个以上光检测组件光连接。
18.可选的，还包括：
19.壳体；
20.与所述壳体活动连接的盖体；
21.显示组件；
22.其中，所述导热体、发光组件、光检测组件、加热组件、温度检测组件以及控制器均位于所述壳体内，所述显示组件位于所述壳体外侧面或所述盖体外侧面，所述显示组件和所述控制器连接。
23.可选的，还包括通讯组件，所述通讯组件和所述控制器以及终端均通讯连接。
24.可选的，还包括按钮组件，所述按钮组件和所述控制器连接。
25.可选的，所述按钮组件包括选择键和标定键，所述选择键和所述标定键均与控制器连接。
26.采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
27.1).本变色核酸检测系统是基于三色检测的恒温变色pcr快速简易核酸检测系统比实时荧光pcr检测系统的工作效率更高，能够比实时荧光pcr检测系统获得更快的检测结果，其检测时间短，可以和抗原检测的速度相媲美；
28.2).本变色核酸检测系统是基于三色检测的恒温变色pcr快速简易核酸检测系统比普通的抗体检测的检测精度高很多，在类似的快速出检测结果的条件下，不容易产生误诊漏诊，对大规模疫情防控意义重大，不需要在做完抗体检测后再做一次核酸重复检测，节省人力和费用；
29.3).用三个颜色的通道来检测每一个试管中试剂颜色的变化，可以大幅降低检测装置的成本，有利于系统的小型化设计，同时还能够针对不同的试剂的不同的颜色做迅速的调整，适用于各类不同的变色的试剂，有利于大规模的推广和使用；
30.4).本变色核酸检测系统的光检测可以使用传统的红绿蓝三个分离的元器件来做颜色的检测，也可以使用新型的rgb颜色传感器来做颜色的检测，其中，红绿蓝三个分离的元器件成本较低，但是需要的元器件数量较多，光纤数量也较多，rgb颜色传感器的成本较高一些，但是需要的元器件数量较少，光纤数量也较少，系统可以做得更加紧凑和简洁，本专利提供这两种典型的检测方案，人们可以按需选择；
31.5).本变色核酸检测系统在使用光纤时，可以让数个试管的检测使用一组共享的光检测组件可以大幅减少使用光检测组件的数量，降低成本；
32.6).本变色核酸检测系统在使用光纤时，可以让数个试管的检测使用一组以上的共享的光检测组件，可以在减少使用光检测组件的数量的同时，提高检测的可靠性，提高系统的抗损坏冗余，减少系统维修时的宕机时间；
33.7).本变色核酸检测系统可以支持配套试剂工作，也可以通过试剂通道来选择使用不同的已知的试剂；
34.8).本变色核酸检测系统在使用未知的新的试剂时，只要通过试剂通道的选择和标定，就可以正常使用未知的新的试剂。
附图说明
35.图1为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之一；
36.图2为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之二；
37.图3为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之三；
38.图4为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之四；
39.图5为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之五；
40.图6为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之六；
41.图7为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之七；
42.图8为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之八；
43.图9为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之九；
44.图10为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之十；
45.图11为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之十一；
46.图12为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之十二；
47.图13为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之十三；
48.图14为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之十四；
49.图15为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之十五；
50.图16为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之十六；
51.图17为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之十七；
52.图18为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之十八；
53.图19为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之十九；
54.图20为本实用新型实施例提出的变色核酸检测系统的局部结构示意图之二十；
55.图中：1、导热体；11、容纳腔；12、光线通道一；13、光线通道二；2、发光组件；3、光检测组件；4、加热组件；5、温度检测组件；6、控制器；7、光纤；8、壳体；9、盖体；10、按钮组件；101、选择键；102、标定键；100、试管；110、样品；120、显示组件；130、锁紧组件。
具体实施方式
56.为进一步了解本实用新型的内容，结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。
57.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。本实用新型中所述的第一、第二等词语，是为了描述本实用新型的技术方案方便而设置，并没有特定的限定作用，均为泛指，对本实用新型的技术方案不构成限定作用。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。同一实施例中的多个技术方案，以及不同实施例的多个技术方案之间，可进行排列组合形成新的不存在矛盾或冲突的技术方案，均在本实用新型要求保护的范围内。
58.实施例1
59.结合附图1-20，本实施例提供了一种变色核酸检测系统，包括：
60.一个以上导热体1，导热体1上设有多个容纳腔11；
61.位于容纳腔11一侧的发光组件2，发光组件2通过光线通道和容纳腔11光连接；
62.位于容纳腔11另一侧的光检测组件3，光检测组件3包括至少三个不同颜色的光检测单元，光检测组件通过光线通道和容纳腔11光连接；
63.均布于导热体1外的加热组件4；
64.均布于导热体1外的温度检测组件5；
65.与发光组件2、光检测组件3、加热组件4以及温度检测组件5均连接的控制器6。
66.具体的，较小的导热体1用于承载一个容纳腔11，容纳腔11用于容纳具有样品110的试管100，其中，导热体1的数量至少为一个，且当导热体1的数量为一个时，能一次性检测一个样品110，同时导热体1的数量优先为四个，能一次性检测四个样品110，使得本变色核酸检测系统适用于较少样品110的检测，比如居家检测，其中，导热体1的材质可以为铝、铜或银等导热性能较好的金属材质，当导热体1的数量为四个时，四个导热体1可以并排设置，也可以分为两组，每组两个导热体1且并排设置；还可以用一个较大的导热体1用于承载多个容纳腔11，用一个较大的导热体1来替代多个较小的导热体1；发光组件2通过导热体1的承载，用于发出光线，并使得发出的光线通过具有样品110的试管100，光检测组件3用于接收依次经过发光组件2、具有样品110的试管100的光线，并显示相应的颜色，来判断具有样品110的试管100是否存在病毒核酸，其中，由于发光组件2和光检测组件3分别位于容纳腔11的两侧，便于光线依次经过发光组件2、容纳腔11(具有样品110的试管100)以及光检测组件3，其中，发光组件2和光检测组件3的具体位置不受限制，具体可以为：当发光组件2位于容纳腔11的侧面时，光检测组件3可以位于容纳腔11的侧面，且用光纤7导出进行光检测，光检测组件3还可以位于容纳腔11的顶侧进行光检测，光检测组件3还可以位于容纳腔11的底侧，且用光纤7导出进行光检测，当发光组件2位于容纳腔11的底侧时，光检测组件3可以位于容纳腔11的侧面，直接或采用光纤7导出进行光检测，光检测组件3还可以位于容纳腔11的顶侧进行光检测，当发光组件2位于容纳腔11的顶侧时，光检测组件3可以位于容纳腔11的侧面，且用光纤7导出进行光检测，光检测组件3还可以位于容纳腔11的底侧，且用光纤导出进行光检测；加热组件4通过导热体1的支撑，并用于对导热体1起到加热作用，加热组件4具体可以包括电阻加热片，pi膜柔性加热片，聚酰亚胺薄膜加热膜，发热片或者peltier温度控制模块等，由于加热组件4均布于导热体1外，便于加热组件4对导热体1进行均匀加热；温度检测组件5通过导热体1的支撑，并用于检测导热体1的温度是否在预设范围内，若否，温度检测组件5将信号传输给控制器6，控制器6开启加热组件4给导热体1加热，温度检测组件5具体可以为电子温度计或半导体测温元件等，由于温度检测组件5均布于导热体1外，便于温度检测组件5对导热体1的温度进行全面且均匀的检测；同时，将加热组件4和温度检测组件5相对而设，便于加热组件4和温度检测组件5一一对应，从而便于加热组件4进行针对性加热，从而使得导热体1的恒温维持性能好；控制器6用于接收来自温度检测组件5的信号，并控制加热组件4的启闭，为了便于增加相关功能，控制器6上还可以集成计算芯片、存储芯片以及时钟芯片等，并配合相关的显示组件120，用于显示；且本检测系统无需扫描器件，便于光检测组件3直接显示检测结果，既有效减少检测时间又有效降低检测成本。
67.需要注意的是，本变色核酸检测系统有以下几种测量方式，(1)单次最终测量模式：在使用单次最终测量模式时，本变色核酸检测系统在升温前，先采集首次具有样品110
的试管100发出的光线的颜色的光亮度，试管100中的样品110中的病毒的核酸片段还没有被升温，从而进行倍增，因此样品110的颜色就是原来的没有病毒的颜色，而在升温到目标温度，如65℃后，本变色核酸检测系统开始计时，在达到最终设定的检测时间后，例如30分钟，再采集最后一次试管100中的样品110发出的光线的颜色的光亮度，如果两次光亮度的数值相差小于一个设定的阈值，就可以确定试管100中的样品110发出的光的颜色没有较大的变化，反之，如果两次光亮度的数值相差大于一个设定的阈值，就可以确定试管100中的样品110发出的光的颜色有了较大的变化，即从原来的无病毒颜色，如紫红，变成了有病毒颜色，如黄色；(2)多次最终测量模式：在使用多次最终测量模式时，本变色核酸检测系统在开始升温前，先连续多次采集试管100中的样品110发出的光线的颜色的光亮度，此时，试管100中的样品110中的病毒的核酸片段还没有被升温，从而进行倍增，因此样品110的颜色就是原来的没有病毒的颜色，在升温到目标温度，如65℃后，本变色核酸检测系统开始计时，在达到最终设定的检测时间后，例如30分钟，再连续多次采集中的样品110发出的光线的颜色的光亮度，和单次最终测量模式相比，多次最终测量模式更加可靠，因为单次最终测量模式的颜色差别的分析只依赖于两次光亮度的测量结果，如果这两光亮度在采集过程中出现任何状况，就可能导致最后检测结果出现偏差和错误，因此单次最终测量模式的抗出错冗余较弱，在多次最终测量模式中，如果多次光亮度测量中为数不多的几次出现问题，而大多数的测量中没有出现问题，那么计算芯片就可以用多次平均的方式，或者对多次光亮度的数据做中值滤波的方式，或者对对多次光亮度的数据做更加复杂有效的统计处理算法，如ransac算法，来有效去除或者降低出现问题的检测数据对最后判断的不良影响，因此，多次最终测量模式的抗出错冗余比起单次最终测量模式的抗出错冗余能力要强大不少；(3)多个时间点的单次测量模式：在使用多次单次测量模式时，本变色核酸检测系统在开始升温前，先采集首次试管100中的样品110的颜色的光亮度数据，此时，试管100中的样品110中的病毒的核酸片段还没有被升温后，从而进行倍增，因此样品110的颜色就是原来的没有病毒的颜色，在升温到目标温度，如65℃后，本变色核酸检测系统开始计时，然后每过一段时间，例如每过30秒或者1-2分钟，就采集一次试管100中的样品110的颜色的光亮度数据，直到在达到最终设定的检测时间后，例如30分钟，再采集最终的试管100中的样品110的颜色的光亮度数据，此时，计算芯片就可以对首次，和中间的很多次，以及最终的试管100中的样品110的颜色的光亮度数据进行分析处理，来确定各个试管100底部的光斑的颜色是否从原来的无病毒颜色，如紫红，变成了有病毒颜色，如黄色，多个时间点的单次测量模式的最大的好处在于能够测量每个试管100中的病毒载量，如果在完成升温后的较短的时间内，就检测到了试管100中样品110颜色的变化，那就可以确定试管100中的病毒载量较高，同理，如果在完成升温后的较长的时间内，才检测到了试管100中样品110颜色的变化，那就可以确定试管100中的病毒载量较低，如果在完成升温后的较长的时间内，还没有检测到试管100中样品110颜色的变化，那就说明试管100中的病毒载量非常低或者没有；(4)多个时间点的多次测量模式：此模式的工作方式是将模式(2)和模式(3)相结合，即每次采集试管100中颜色的光亮度数据时，都不是采集一次，而是多次，这样就可以降低或者有效清除个别可能偶尔出错的图像对整个判读过程的不良影响，大幅提高设备的抗出错冗余。
68.进一步的，光检测组件3包括三个独立的光检测单元，三个独立的光检测单元和容纳腔11之间分别具有红滤光片、绿滤光片以及蓝滤光片，用于检测红绿蓝三种颜色。
69.进一步的，光检测组件3为rgb颜色传感器，用于同时检测红绿蓝三种颜色。
70.进一步的，光检测组件3通过光纤7和光线通道以及容纳腔11实现光连接。
71.进一步的，多个容纳腔11通过光纤7和一个光检测组件3光连接。
72.进一步的，多个容纳腔11通过光纤7和二个以上光检测组件3光连接。
73.进一步的，光检测组件3包括光检测单元一、光检测单元二以及光检测单元三，光检测单元一、光检测单元二以及光检测单元三均位于容纳腔11远离发光组件2的一侧。
74.具体的，光检测单元一、光检测单元二以及光检测单元三使得光检测组件3能检测到三个不同颜色(如通常使用的红绿蓝)的光强度值，根据光的三原色原理，从检测到的红绿蓝这三种基色的光强度值，就可以得出经过具有样品110的试管100的光线颜色，从而判断具有样品110的试管100是否存在病毒核酸。
75.进一步的，光检测单元一、光检测单元二以及光检测单元三均包括沿光线通道一12至容纳腔11方向依次设置的滤光片和光检测元件，滤光片和光检测元件位于容纳腔11远离光线通道一12的一侧。
76.具体的，滤光片先将光线分离成三种基色，常用的为红绿蓝这三种颜色，光检测元件用于检测每一种颜色的光强度值，比如，光检测元件能够检测到的数值范围为0-255(此为8比特的光检测元件，还有9比特、10比特以及12比特等的光检测元件)，且滤光片分别为红色滤光片、绿色滤光片以及蓝色滤光片，当经过具有样品110的试管100的光线光强数值为(255，255，255)，此光线为白光，当经过具有样品110的试管100的光线光强数值为(255，0，0)，此光线为红光，依次类推，只要三个光检测元件检测到红绿蓝这三种颜色的光强度值，便能得出经过具有样品110的试管100的光线颜色。
77.进一步的，导热体1上还设有分别位于容纳腔11两侧的光线通道一12和光线通道二13，光线通道一12和光线通道二13均与容纳腔11连通。
78.具体的，光线通道一12通过导热体1的承载，并用于通过来自发光组件2的光线，光线通道二13通过导热体1的承载，并用于通过来自具有样品110的试管100的光线，并将光线直接或通过光纤7传输给光检测组件3。
79.进一步的，光检测组件3和光线通道二13通过光纤7导通。
80.具体的，使得光检测组件3和光线通道二13即使相距一定距离，也能实现两者之间的光线传输，换言之，可以将光检测组件3安装在除导热体1外的其它区域，从而便于安装、固定光检测组件3，进而增加光检测组件3的安装容错率。
81.进一步的，光检测组件3为rgb颜色传感器。
82.具体的，rgb颜色传感器是一种新型的半导体传感器，可以依靠单个传感器直接检测出光线的红绿蓝三个通道的颜色，从而检测出光线的颜色，且采用rgb颜色传感器替代光检测单元一、光检测单元二以及光检测单元三，能有效减小光检测组件3的体积，并减小光纤7的使用数量。
83.进一步的，还包括：
84.壳体8；
85.与壳体8活动连接的盖体9；
86.显示组件120；
87.其中，导热体1、发光组件2、光检测组件3、加热组件4、温度检测组件5以及控制器6
均位于壳体8内，显示组件120位于壳体8外侧面或盖体9外侧面，显示组件120和控制器6连接。
88.具体的，壳体8用于承载导热体1、发光组件2、光检测组件3、加热组件4、温度检测组件5以及控制器6；盖体9用于和壳体8配合，从而实现壳体8的启闭，为了便于锁紧，壳体8和盖体9之间还通过锁紧组件130连接。
89.进一步的，还包括通讯组件，通讯组件和控制器6以及终端均通讯连接。
90.具体的，通讯组件用于实现控制器6和终端之间的信号传输，其中，通讯组件和终端之间可以通过usb、以太网、串口或并口等有线方式连接，还可以通过wifi、蓝牙等无线方式连接。
91.进一步的，还包括按钮组件10，按钮组件10和控制器6连接。
92.具体的，当本变色核酸检测系统需要使用数种试剂时，按钮组件10用于选择或者标定。
93.进一步的，按钮组件10包括选择键101和标定键102，选择键101和标定键102均与控制器6连接。
94.具体的，选择键101用于选择试剂的种类，比如核酸检测系统具有6个试剂通道，意味着可以对六种不同的试剂做检测，选择键101就有6种选择方式，在选择好某一个试剂通道后，将一个无病毒核酸的阴性试剂的试管100，一个有微量病毒核酸的“弱阳性”试剂的试管100，和一个有正常病毒核酸的“阳性”试剂的试管100放到系统中，最后再按下标定键102就可以对这种试剂的阴性，弱阳性，和阳性的颜色进行标定。标定过程如下：系统分别对具有阴性试剂的试管100的颜色，有弱阳性试剂的试管100的颜色和有阳性试剂的试管100的颜色进行检测，得到某一种试剂阴性样本，弱阳性和阳性样本所对应的颜色，然后将这种试剂的试剂阴性样本，弱阳性和阳性样本所对应的颜色记录下来，这就完成了标定。下次在系统需要检测这种试剂的样本时，就会将检测到的颜色和之前标定好的这种试剂的试剂阴性样本，弱阳性和阳性样本所对应的颜色做对比：如果检测到的颜色和试剂阴性样本的颜色一致，就可以确定检测样本为阴性；如果检测到的颜色和试剂阳性样本的颜色一致，就可以确定检测样本为阳性；如果如果检测到的颜色和试剂弱阳性样本的颜色一致，就可以确定检测样本为弱阳性。事实上，弱阳性的颜色就是判断样本阴性和阳性的临界值，如果检测到的颜色在弱阳性的颜色和阴性颜色之间，一般可以判定为阴性或者不确定；如果检测到的颜色在弱阳性的颜色和阳性颜色之间，一般可以判定为阳性。如果人们需要对一种另新的试剂做标定，可以按选择键101选择另一个新的试剂检测通道，然后重复上述的标定过程即可。
95.以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。