一种基于智能手机的多通道对流PCR扩增检测装置制造方法及图纸

技术编号:20901576 阅读:37 留言:0更新日期:2019-04-17 16:28
本发明专利技术公开了一种基于智能手机的多通道对流PCR扩增检测装置,该装置包括加热单元、检测单元。加热单元包括:顶层加热模块、底层加热模块、顶层加热电阻膜、底层加热电阻膜、顶层温度检测元件、底层温度检测元件。通过加热单元为反应腔的上下端提供稳定的热源,使核酸模板参与对流PCR反应。控温模块实时采集温度数据,将数据信息传至智能手机,实现对流PCR扩增反应过程的温度监控。检测单元包括LED灯、光纤、激发光滤光片、接收光滤光片及智能手机。多通道CPCR扩增检测装置复杂度低,装置小巧便携,操作简单,借助智能手机降低了系统复杂度,缩短了检测时间,提高了对流PCR检测效率,为实现现场快速核酸诊断与分析打下了良好的基础。

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能手机的多通道对流PCR扩增检测装置
本专利技术涉及生命医学检测、诊断领域,尤其是涉及到应用于对流PCR扩增技术的分子诊断检测方法与装置。
技术介绍
传统的PCR扩增方法往往需要对反应样品进行持续性的、周期性的升降温控制,由于各个模块的热惯性作用,导致各步反应之间的过渡过程时间较长,因此,PCR扩增所需的总时间往往较长。基于热对流原理的对流PCR(ConvectivePCR,CPCR)技术通过反应试剂的热对流过程来实现高效的热循环,因此,其所需的扩增反应时间显著少于传统PCR扩增反应。传统的PCR扩增检测技术操作步骤繁多,系统复杂,检测成本高且仪器体积大,不利于PCR分子诊断方法的推广与应用。PCR检测方式既可以使用光电检测方法,也可以使用图像检测方法,本装置使用智能手机内置相机拍照,实现多个CPCR管的图像检测,将更加方便的实现多通道CPCR检测,降低检测复杂度,实现对流PCR的简易化、便携化。将智能手机整合到疾病检测中,既能够利用智能手机的内置摄像头实现检测信号的图像采集;同时,也能够依靠智能手机自身的软件平台来运行各类应用程序,实现系统控制与数据处理。与此同时,智能手机体积小巧,有利于实现检测装置的便携化。所以将基于智能手机的控制-检测模块,与对流PCR技术相互结合,构建便携式的核酸快速扩增检测装置,能够显著降低核酸扩增一体化系统的复杂度,提高核酸扩增的效率,为实现方便快捷、操作简单的一体化核酸诊断分析打下坚实的基础。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于智能手机的多通道CPCR扩增检测装置,该装置能够同时完成多个、多种核酸的CPCR扩增反应,并且使用的是利用智能手机内置摄像头拍照的图像检测方法,对多个CPCR管的图像拍照检测,将更加方便的实现多通道CPCR检测,降低检测复杂度,实现对流PCR的简易化、便携化,实现核酸扩增和检测的一体化操作,实现高通量核酸分析。为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案为基于智能手机的多通道CPCR扩增检测装置,该装置包括加热单元、检测单元。加热单元包括:底层加热电阻膜7、底层加热模块8、顶层加热电阻膜9、顶层加热模块10、隔热模块11、底层测温元件12、顶层双侧测温元件13。底层加热电阻膜7紧贴在底层加热模块8底部,由底部支架3进行固定,对底层加热模块8进行加热,使之升温。顶层加热电阻膜9置于顶层加热模块10中圆形加热腔两侧的长方形加热板上,从两侧来给中间的圆形加热腔进行温度传导加热。底层测温元件12埋入底层加热模块中心位置,而顶层左右双侧测温元件13分别埋入顶层加热模块10的左右两侧长方形板中,由此实现上下两层温度的检测。检测单元包括:LED灯4、LED灯罩模块5、LED灯入射孔6、接收光滤光片15、发射光滤光片16、智能手机17。LED灯4通过螺纹孔固定在底板上,上层固定发射光滤光片17,再通过LED灯罩模块5对LED灯实现聚光作用,光通过LED灯罩模块上的8孔通过8根光纤进行导光,传到LED灯光入射孔中,对CPCR反应试管14进行荧光照射。接收光滤光片15位于智能手机摄像头和CPCR反应试管14之间,实现对接受荧光的过滤,荧光照射后的CPCR反应试管反射光通过滤光片15进入智能手机17的摄像头中,智能手机17进行拍照采集图像,通过智能手机进行图像处理。本专利技术中可以在CPCR反应试管14的上下端分别设置顶层加热模块10和底层加热模块8,通过上下两端加热实现CPCR扩增,也可以仅设置底层加热模块8,采用单加热源加热来实现CPCR扩增。通过单个LED灯4和光纤的结合可以实现分别激发多个反应孔位中试剂的荧光染料,再通过智能手机17摄像头经由接收光滤光片15对多个反应孔位的荧光信号进行同时检测,由此实现了高通量核酸检测。底层测温元件12和顶层双侧测温元件13既可以是热电阻也可以是热电偶。与现有技术相比,本专利技术具有如下有益效果。1、本专利技术是一种基于智能手机的多通道CPCR扩增检测装置,将核酸扩增过程与智能手机进行了结合,既可以借助智能手机内置摄像头实现图像检测,同时也能够借助其内部应用程序实现加热温度控制。由此,显著降低对流PCR扩增系统的复杂度与成本。2、本专利技术利用LED灯和光纤的配合使用,减少了多个LED灯的使用,有效的利用了一个LED灯的多重复用,降低了系统复杂度。3、本专利技术具有体积小、结构简单、操作简单、自动化程度高、核酸扩增效率高等优点,既可以单独使用,也能够与反应及检测装置一起,构成一体化的检测系统。附图说明图1为一种基于智能手机的多通道CPCR扩增检测装置的整体结构示意图。图2为一种基于智能手机的多通道CPCR扩增检测装置中荧光检测模块配合结构示意图。图3为一种基于智能手机的多通道CPCR扩增检测装置中加热模块结构示意图。图4为一种基于智能手机的多通道CPCR扩增检测装置中反应模块中的主要反应试管结构图。图5为一种基于智能手机的多通道CPCR扩增检测装置中加热模块中的顶层加热模块结构示意图。图6为一种基于智能手机的多通道CPCR扩增检测装置中荧光检测模块中的LED灯罩模块结构分层示意图。图7为本专利技术的整体示意图。图中:1、底板2、顶层加热模块支架3、底层加热模块支架4、LED灯5、LED灯罩模块6、LED灯入射孔7、底层加热电阻膜8、底层加热模块9、顶层加热电阻膜10、顶层加热模块11、隔热模块12、底层测温元件13、顶层双侧测温元件14、CPCR反应试管15、接收光滤光片16、发射光滤光片17、智能手机18、光纤具体实施方式下面将结合本专利技术中图1至图6,对本专利技术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专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例,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,都属于本专利技术保护的范围。除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。一种基于智能手机的多通道CPCR扩增检测装置,该装置包括加热单元与检测单元;加热单元包括底层加热电阻膜7、底层加热模块8、顶层加热电阻膜9、顶层加热模块10、隔热模块11、底层测温元件12和顶层双侧测温元件13,底层加热模块8安装在底层加热电阻膜7上,顶层加热电阻膜9、顶层加热模块10、隔热模块11顺次连接,底层加热模块8上设有底层测温元件12,底层加热模块8通过底层测温元件12与隔热模块11连接;顶层加热电阻膜9上设有顶层双侧测温元件13;加热单元用于加热CPCR反应试管14中扩增反应试剂,为CPCR扩增反应提供温度条件;顶层加热模块10的外侧设有LED灯入射孔6;检测单元包括LED灯4、LED灯罩模块5、LED灯入射孔6、接收光滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于智能手机的多通道CPCR扩增检测装置,其特征在于:该装置包括加热单元与检测单元;加热单元包括底层加热电阻膜(7)、底层加热模块(8)、顶层加热电阻膜(9)、顶层加热模块(10)、隔热模块(11)、底层测温元件(12)和顶层双侧测温元件(13),底层加热模块(8)安装在底层加热电阻膜(7)上,顶层加热电阻膜(9)、顶层加热模块(10)、隔热模块(11)顺次连接,底层加热模块(8)上设有底层测温元件(12),底层加热模块(8)通过底层测温元件(12)与隔热模块(11)连接;顶层加热电阻膜(9)上设有顶层双侧测温元件(13);加热单元用于加热CPCR反应试管(14)中扩增反应试剂,为CPCR扩增反应提供温度条件;顶层加热模块(10)的外侧设有LED灯入射孔(6);检测单元包括LED灯(4)、LED灯罩模块(5)、LED灯入射孔(6)、接收光滤光片(15)、激发光滤光片(16)、智能手机(17),LED灯(4)通过激发光滤光片(16)安装在LED灯罩模块(5)上,LED灯罩模块(5)的顶部是接收光滤光片(15),智能手机(17)通过接收光滤光片(15)与LED灯罩模块(5)连接;检测单元中LED灯(4)为CPCR扩增检测过程中提供激发光,智能手机(17)利用内置的摄像头对CPCR扩增产物进行拍照、图像处理,完成扩增产物的高通量实时检测或高通量终点检测。...

【技术特征摘要】
1.一种基于智能手机的多通道CPCR扩增检测装置,其特征在于:该装置包括加热单元与检测单元;加热单元包括底层加热电阻膜(7)、底层加热模块(8)、顶层加热电阻膜(9)、顶层加热模块(10)、隔热模块(11)、底层测温元件(12)和顶层双侧测温元件(13),底层加热模块(8)安装在底层加热电阻膜(7)上,顶层加热电阻膜(9)、顶层加热模块(10)、隔热模块(11)顺次连接,底层加热模块(8)上设有底层测温元件(12),底层加热模块(8)通过底层测温元件(12)与隔热模块(11)连接;顶层加热电阻膜(9)上设有顶层双侧测温元件(13);加热单元用于加热CPCR反应试管(14)中扩增反应试剂,为CPCR扩增反应提供温度条件;顶层加热模块(10)的外侧设有LED灯入射孔(6);检测单元包括LED灯(4)、LED灯罩模块(5)、LED灯入射孔(6)、接收光滤光片(15)、激发光滤光片(16)、智能手机(17),LED灯(4)通过激发光滤光片(16)安装在LED灯罩模块(5)上,LED灯罩模块(5)的顶部是接收光滤光片(15),智能手机(17)通过接收光滤光片(15)与LED灯罩模块(5)连接;检测单元中LED灯(4)为CPCR扩增检测过程中提供激发光,智能手机(17)利用内置的摄像头对CPCR扩增产物进行拍照、图像处理,完成扩增产物的高通量实时检测或高通量终点检测。2.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的多通道CPCR扩增检测装置,其特征在于:顶层加热模块(10)设计为圆形加热模块,缩小加热模块分布距离;在圆形加热模块中,八个试管孔位以圆圈形式分布,这样使得多通道CPCR扩增反应时加热更加均匀、而八个试管孔位更加聚集的设计,可以使智能手机更好的聚焦,将八个反应试管拍摄检测完全。3.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的多通道CPCR扩增检测装置,其特征在于:与顶层加热模块(10)上八个反应孔位对应的侧壁上设计了八个LED入射孔(6),通过与光纤(18)的配合使用,用于在荧光检测过程中,提供激发反应试剂产生荧光。4.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的多通道CPCR扩增检测装置,其特征在于:顶层加热模块(10...

【专利技术属性】
技术研发人员:邱宪波李鹏飞
申请(专利权)人:北京化工大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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