一种PCR的检测系统技术方案

本发明专利技术涉及医疗器械领域，具体是一种PCR的检测系统，包括：检测台；设有多个反应单元的反应装置；所述反应单元包括反应室和连通所述反应室的注入口和排出口，所述反应室至少有一个朝向所述反应装置同一侧的透光外露的采集面，以及避让所述采集面的热转换层；第一能量源，用于为反应单元的加热提供能量，包括使热转换层发热；冷却装置，用于对反应单元进行降温；测温装置，用于测量所述反应室内的温度；光学检测装置，用于检测反应单元的光信号；控制器，与第一能量源、冷却装置、测温装置和光学检测装置电相连，控制PCR的运行。本申请至少通过提高反应室的升温速度、减少散热所需的时间，以提升效率和检测速度。以提升效率和检测速度。以提升效率和检测速度。

【技术实现步骤摘要】
一种PCR的检测系统


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，更具体地，涉及一种PCR的检测系统。

技术介绍

[0002]基于PCR技术的分子诊断是医疗检测机构在诊断各种细菌、病毒、基因突变时常用的重要医疗工具之一。例如，当前席卷全球、患病人数超过5亿的新型冠状病毒的核酸检测排查，其主要检测方式就依赖于PCR技术，从而进行冠状病毒的判断。PCR是利用体外环境，通过扩增DNA模板的方式以产生特定DNA片段中的一种技术，其过程离不开一个需要循环调节扩增环境温度的过程。每个循环中，首先需要将PCR液体反应物加热至90℃以上进行变性，然后又将温度冷却至50℃至65℃之间进行退火，接着需要再一次升温到70℃
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75℃以完成延伸，这些步骤不断循环，直至满足多核苷酸的扩增需要。PCR的效率和成功率与其温度切换的速度和控制的精准度有直接关联。
[0003]现有PCR设备中，以核酸检测常用的设备为例，通过导热架承载一定数量的带盖反应管，而液体反应物装放在反应管内；通过对导热架的升温实现对反应管的加热；在加热过程中，反应管被温度更高的导热架所包围。在温度控制过程中，需检测实时温度以便进行控制，然而基于现有技术，只能检测导热架的温度，而无法检测液体反应物的实际温度，甚至是液体反应物正对反应管部分的温度也无法测量；这一类现有设备通常只能依赖预设的经验数据，利用时间进行控温，这导致温度的控制波动大，与实际需求温度存在较大差异；同时，为了均匀加热和避免过度超温，其升温过程还需要进一步放缓。还有通过热空气进行升温的设备也一样，由于热空气的干扰，其对温度的测量始终是一个估算值，这导致温度的控制精度差，且空气升温速度慢。进一步，无论是高温的导热架还是热空气，都对周边设备造成了不必要的热残留，这种热残留除了干扰准确的测温外，还使得冷却的时间被大幅度延长。在对反应管冷却的过程中，为了稳定实现冷却，设备必须先对被额外加热的周边设备进行冷却，令整个加热环境内的温度同步下降，这使得冷却时间由于额外的热能量被延长。在实验室检测过程中PCR效率低的问题并不突显，但应用在临床，特别是病毒的疾控下，PCR的效率直接关系着防控的成败，因此提高PCR的效率非常重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种PCR的检测系统，用于解决如何提高PCR检测过程的有效性和效率的问题。
[0005]本专利技术采取的技术方案是，一种PCR的检测系统，包括：检测台；设有多个反应单元的反应装置；所述反应单元包括反应室和连通所述反应室的注入口和排出口，所述反应室至少有一个朝向所述反应装置同一侧的透光外露的采集面，以及避让所述采集面的热转换层；第一能量源，用于为反应单元的加热提供能量，包括使热转换层发热；冷却装置，用于对反应单元进行降温；测温装置，用于检测所述反应室内的温度；光学检测装置，用于检测反应单元中的光信号；控制器，与第一能量源、冷却装置、测温装置和光学检测装置电相连且
设置在检测台上，控制PCR的运行；所述检测台用于承托所述检测系统。
[0006]每个反应单元对应于一个PCR反应体系，反应装置中的多个反应单元能同时进行PCR；反应室用于提供足够空间使待测样品进行PCR扩增；注入口用于注入液体反应物；光学检测装置用于检测反应室内的荧光信号；控制器通过控制第一能量源、冷却装置和测温装置调节PCR的过程的温度，通过光学检测装置快速采集液体反应物的反应信息；第一能量源发出的能量在被热转换层吸收后能转化为热能；采集面至少能用于配合光学检测装置对反应室内进行检测。
[0007]每个反应单元的反应室都具有热转换层，在第一能量源的作用下，热转换层高效地将第一能量源发出的能量转化为热能，从而实现反应室的局部加热；而作用于其他部件时，对其他部件造成的发热量远低于热转换层，降低了对其他部件的热干扰，使得降温时无需为消除周边部件的热辐射而先对整体进行降温，提升了温度调节的速度。各个反应单元中的热转换层与反应室的尺寸匹配度高，发热集中，热传递路径短，有效减少热量散失，提升了温度调节速度。局部加热使得热转换层对反应室周边的热影响少，测温装置能在加热间断的过程中直接对反应室进行精准精确的测温，相比传统的环境测温能更精确获取PCR反应的实际温度，使得温度控制更精确，从而提高PCR效果和PCR效率。通过提高反应室的升温速度，降低整体散热所需的时间，使反应室满足实际温度的精确测量，从而提升PCR的反应效率和整体的检测速度。
[0008]所述反应单元还包括微流通道，所述反应室通过所述微流通道分别与所述注入口和所述排出口相连通；所述注入口和所述排出口上设有容池。
[0009]排出口至少用于排出反应室空气加速液体反应物进入反应室的速度；微流通道用于引导液体反应物的均匀流动；注入口容池至少为微流通道提供反应液流入缓冲空间。
[0010]微流通道能使液体反应物的流动更稳定，减少流动过程中的气泡产生；微流通道中注入口的连通口高于反应室的连通口，且该段流至反应室过程的微流通道短，能使注液过程中，液体反应物能在重力的加速作用下，在更短的路径上快速地进入反应室内，减少注液的时间；作为优选，所述输出口至所述反应室的微流通道长度比所述注入口至所述反应室的微流通道长度长；而微流通道中排出口的连通口高于反应室的连通口且该段微流通道长是为了当微流通道存有液体反应物时，液体反应物的存放在重力作用下更稳定，而且能容纳的液量更大，减少溢出的可能。
[0011]所述反应室包括相互平行且位置相对的透光板、导热板，以及连接所述透光板和所述导热板的侧板，所述采集面设置在透光板上；所述热转换层设置在导热板上。
[0012]液体反应物在透光板和导热板之间铺开，形成大的检测面，方便后续检测；另一方面，在反应室的限制下，铺开后的液体反应物厚度均匀变薄，从而能地实现整个反应室内的液体反应物大面积受热，被快速加热的同时更能使光信息更容易被采集。
[0013]所述导热板外壁上设有电磁辐射转热膜，所述热转换层为设置在所述导热板外壁上的电磁辐射转热膜；所述第一能量源为作用于导热板的电磁辐射装置。
[0014]电磁辐射转热膜能高效地将通过电磁辐射装置提供的能量转化为热能，透过导热板对反应室内的液体反应物进行加热；从而提高了发热的针对性，使得升温速度快，热影响范围小，保证了加热的效率和速度。电磁辐射转热膜位于反应室的外部，使得电磁辐射转热膜容易固定，添加的方式多样，成本低；而且在利用无接触式测温工具时，能实现测温、检测
和加热的同时进行。
[0015]所述导热板至少包括高分子材料和电磁辐射转热材料制成，在所述导热板内形成热转换层；所述导热板远离所述透光板的一面为外路面，进一步，所述导热板为电磁辐射转热材料复合而成；所述第一能量源为作用于导热板的电磁辐射装置。
[0016]电磁辐射装置能隔空释放能量，与导热板之间无需直接接触或连接线缆，使得位置设置更灵活，方便移动和局部性的区域供能，而且对其他部件产生的发热效果很低，即使产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PCR的检测系统，其特征在于，包括：检测台；设有多个反应单元的反应装置；所述反应单元包括反应室和连通所述反应室的注入口和排出口，所述反应室至少有一个朝向所述反应装置同一侧的透光外露的采集面，以及避让所述采集面的热转换层；第一能量源，至少用于为反应室的加热提供能量，包括使热转换层发热；冷却装置，至少用于对反应室进行降温；测温装置，用于检测所述反应室内的温度；光学检测装置，用于检测反应单元中的光信号；控制器，与第一能量源、冷却装置、测温装置和光学检测装置电相连且设置在所述检测台上，控制PCR的运行。2.根据权利要求1所述的一种PCR的检测系统，其特征在于，所述反应单元还包括微流通道，所述反应室通过所述微流通道分别与所述注入口和所述排出口相连通；所述注入口和所述排出口上设有容池。3.根据权利要求1所述的一种PCR的检测系统，其特征在于，所述反应室包括透光板、导热板，所述采集面设置在透光板上；所述热转换层设置在导热板上。4.根据权利要求3所述的一种PCR的检测系统，其特征在于，所述热转换层为设置在导热板外壁上的电磁辐射转热膜；或所述导热板至少包括高分子材料和电磁辐射转热材料制成，所述导热板形成热转换层；所述第一能量源为作用于热转换层且发射波长为200nm至3μm的电磁辐射装置。5.根据权利要求1所述的一种PCR的检测系统，其特征在于，所述第一能量源包括但不限于钨灯、卤素灯、LED、LED阵列、激光器及其组合。6.根据权利要求4所述的一种PCR的检测系统，其特征在于，所述电磁辐射转热膜与所述导热板之间还设有朝向所述透明板的反光层。7.根据权利要求4所述的一种PCR的检测系统，其特征在于，所述电磁辐射转热材料包括但不限于金属颗粒、金属氧化物颗粒、涂料、炭黑、石墨、碳纳米管、石墨烯、聚酰亚胺、聚吡咯、聚苯胺、聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹卫东，
申请(专利权)人：诺美纳瑞诊断公司，
类型：发明
国别省市：