核酸检测系统及核酸检测仪器技术方案

本发明专利技术涉及生物医疗领域的一种核酸检测系统及核酸检测仪器，所述检测系统包括两个以上的全封闭微流控芯片、芯片装载平台、热循环系统、光学检测系统、用户操作系统。所述全封闭微流控芯片固定装载在所述芯片装载平台上，所述热循环系统连接所述用户操作系统，所述热循环系统用于对每一所述全封闭微流控芯片所处的温度进行升降温调节，所述光学检测系统用于对所述全封闭微流控芯片内进行核酸扩增的样本进行实时检测，并将检测结果实时发送到所述用户操作系统。本发明专利技术具有便携、快速、高通量、自动化程度高、无污染、准确等优势，可实现“样本进

【技术实现步骤摘要】
核酸检测系统及核酸检测仪器


[0001]本申请涉及生物医疗
，尤其涉及一种核酸检测系统及核酸检测仪器。

技术介绍

[0002]核酸作为生物的遗传物质，记录了对应生物的遗传信息，同时也是该生物的身份的完全代表。核酸检测作为一种分子诊断技术，是直接对生物的遗传物质比如DNA、RNA进行检测的技术，包括核酸提取、扩增和检测，对微生物分析、医学诊断、及时就医等起着根本性的作用。但是，核酸检测过程十分复杂，步骤繁多，对检测环境、实验室条件及检测人员技术水平要求甚高。因此，核酸检测的发展趋势为即时快速检测、随时随地检测。
[0003]现有市面上的核酸检测仪器均能够在一定程度上实现样本的定量检测，但样本检测前的核酸扩增反应需要严苛的温度支持，目前的核酸检测仪器在温度控制方面的效果不佳，致使整个检测速度无法得到有效的提升。而且大多数核酸检测仪器结构较为复杂，而检测通道数通常不超过四个，整体检测效率较低，无法实现真正意义上的快速核酸即时检测。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种核酸检测系统及核酸检测仪器，使用该系统能够有效解决现有核酸检测仪器温度控制不佳、检测效率低的问题，并能够实现“样本进
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结果出”的核酸现场快速自动化检测。
[0005]一方面，本申请提供一种核酸检测系统，包括全封闭微流控芯片、芯片装载平台、热循环系统、光学检测系统、用户操作系统；所述芯片装载平台上设置芯片插槽，所述芯片插槽上固定装载一个所述全封闭微流控芯片，所述热循环系统连接所述用户操作系统，所述热循环系统用于对在所述芯片插槽中的所述全封闭微流控芯片所处的温度进行升降温调节，所述光学检测系统用于对装载在所述芯片插槽中的所述全封闭微流控芯片中的发生核酸扩增后的样本进行实时检测，并将检测结果实时发送到所述用户操作系统。
[0006]在上述方案中，所述全封闭微流控芯片包括样本区、裂解区、扩增区和热熔组件，所述样本区、裂解区、扩增区自上往下依次设置，加热所述热熔组件能够控制样本流体先从所述样本区进入所述裂解区、再由所述裂解区进入所述扩增区，并在所述扩增区底部设置扩增检测腔，为样本的核酸温控扩增反应提供空间，同时用于所述光学检测系统的光学检测。
[0007]在本申请的较佳实施例中，所述热循环系统包括温度控制器、加热/制冷模块以及温度传感器、金属传热座、散热器、散热风扇，所述传热座设在所述芯片插槽底部，所述传热座与装载在所述芯片插槽中的所述全封闭微流控芯片的扩增检测腔紧密贴合，为所述全封闭微流控芯片的样本核酸扩增反应提供合适的温度，所述加热/制冷模块的一面和所述温度传感器均与所述传热座贴合接触，所述加热/制冷模块的另一面与所述散热器贴合接触，所述散热风扇用于辅助所述散热器对所述加热/制冷模块实现快速降温，所述加热/制冷模
块、所述温度传感器和所述散热风扇均连接所述温度控制器，所述温度控制器连接所述用户操作系统。
[0008]在上述方案中，所述温度控制器还包括温度检测单元，所有所述温度传感器采集的温度模拟信号输入至所述温度检测单元，由所述温度检测单元转化成数字信号后传输给所述主控单元。
[0009]在本申请的较佳实施例中，进一步地，所述加热/制冷模块包括一个或多个半导体制冷片，所述温度控制器包括一个或多个半导体制冷片驱动单元和一主控单元，所述半导体制冷片的一面与所述传热座贴合接触，所述半导体制冷片的另一面与所述散热器贴合接触，所述半导体制冷片与所述半导体制冷片驱动单元一一对应连接，每一所述半导体制冷片驱动单元连接所述主控单元。
[0010]在本申请的较佳实施例中，更进一步地，所述半导体制冷片驱动单元采用H桥驱动控制电路进行设计，所述H桥驱动控制电路接收到所述主控单元发出的脉冲信号，所述H桥驱动控制电路控制H桥流过所述半导体制冷片的电流方向，以此来实现所述半导体制冷片加热和制冷。
[0011]在本申请的较佳实施例中，所述热循环系统还包括加热控制器、加热片，所述加热片与固定装载在所述芯片插槽上的所述全封闭微流控芯片的受热面紧密贴合，用于为所述全封闭微流控芯片提供样本核酸裂解所需的温度以及控制所述热熔组件的熔化和凝固以实现样本核酸反应所需的微流控操作，所述加热片连接所述加热控制器，所述加热控制器连接所述温度控制器。
[0012]在本申请的较佳实施例中，所述加热片上设有多个与每一所述全封闭微流控芯片的裂解区和热熔组件相对应的加热区域，所述加热控制器包括一微控制器和多个用于驱动每一所述加热区域的加热驱动单元，所述加热驱动单元与所述加热片一一对应连接，每一所述加热驱动单元连接所述微控制器，所述微控制器连接所述温度控制器。
[0013]在本申请的较佳实施例中，所述全封闭微流控芯片的数量为两个以上，所述芯片插槽和所述加热片的数量与所述全封闭微流控芯片的数量保持一致，所述加热/制冷模块和所述温度传感器的数量为两个或两个以上，所述传热座、散热器和散热风扇的数量为一个或多个。
[0014]在本申请的较佳实施例中， 所述光学检测系统包括LED光源、光电探测器、光通道切换模块、扫描模块、荧光检测器、驱动控制器，所述光电探测器连接所述荧光检测器，所述LED光源、光通道切换模块、扫描模块和荧光检测器连接所述驱动控制器，所述驱动控制器连接所述用户操作系统，所述LED光源发出的光信号依次通过所述光通道切换模块和扫描模块的发送光通道到达所述全封闭微流控芯片的扩增检测腔内，所激发的荧光信号依次通过所述扫描模块和光通道切换模块的接收光通道到达所述光电探测器，完成样本荧光信号的检测。
[0015]在本申请的较佳实施例中， 所述用户操作系统包括触摸显示屏、处理器、扫码器和/或打印机，所述触摸显示屏通过LVDS信号线连接处理器，所述扫码器和/或所述打印机连接所述处理器，所述温度控制器、驱动控制器通过CAN总线以菊花链通信方式与所述处理器互联通讯。
[0016]另一方面，本申请还提供一种核酸检测仪器，所述核酸检测仪器包括以上任意一
项所述的核酸检测系统。
[0017]本申请的一种核酸检测系统，相较于现有技术而言，具有如下有益效果：（1）本申请采用全封闭的一体式结构的全封闭微流控芯片，将核酸提取、扩增和检测功能整合，实现了核酸提取与扩增检测一体化，可有效提升系统的空间利用率，同时全封闭的结构设计使芯片内部与外部环境完全隔离，不会受到外部污染，安全可靠性高。
[0018]（2）本申请的热循环系统采用H桥驱动电路驱动作为加热/制冷模块的高性能半导体制冷片，并采用与全封闭微流控芯片的扩增检测腔外部紧密贴合的半导体制冷片上贴合小体积的传热座、下贴合散热器并利用散热风扇辅助散热器的导热结构，能够有效实现热量的快速双向传导，能够在二十五分钟之内完成四十个热循环扩增，实现快速升降温控制；同时利用加热片与全封闭微流控芯片的热熔组件外部紧密贴合的结构设计，通过高效率传热控制将核酸提取、扩增和检测三个步骤的总耗时控制在三十分钟以内，提升了检测流程效率。
[0019]（3）本申请采用多通道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核酸检测系统，其特征在于，包括：全封闭微流控芯片，所述全封闭微流控芯片为样本核酸裂解、扩增和检测提供所需空间，所述全封闭微流控芯片上设有扩增检测腔和热熔组件；芯片装载平台，所述芯片装载平台用于装载所述全封闭微流控芯片；热循环系统，所述热循环系统包括加热/制冷模块和加热片，所述加热/制冷模块为所述全封闭微流控芯片的扩增检测腔所处的温度进行升降温调节，所述加热片与所述全封闭微流控芯片的受热面紧密贴合，用于向所述全封闭微流控芯片提供样本核酸裂解所需的温度以及控制所述热熔组件的熔化和凝固以实现样本核酸反应所需的微流控操作；光学检测系统，所述光学检测系统用于对所述全封闭微流控芯片的扩增检测腔中进行核酸扩增的样本进行实时检测。2.根据权利要求1所述的核酸检测系统，其特征在于， 所述热循环系统还包括温度传感器、加热控制器和温度控制器，所述温度传感器实时检测所述全封闭微流控芯片所处的温度，所述加热片连接所述加热控制器，所述加热/制冷模块、加热控制器和温度传感器连接所述温度控制器。3.根据权利要求2所述的核酸检测系统，其特征在于， 所述热循环系统还包括传热座、散热器和散热风扇，所述芯片装载平台上设有芯片插槽，所述传热座设在所述芯片插槽底部，所述传热座与所述全封闭微流控芯片的扩增检测腔紧密贴合，为所述全封闭微流控芯片的样本核酸扩增反应提供合适的温度，所述加热/制冷模块的一面和所述温度传感器均与所述传热座贴合接触，所述加热/制冷模块的另一面与所述散热器贴合接触，所述散热风扇用于辅助所述散热器对所述加热/制冷模块实现快速降温，所述散热风扇连接所述温度控制器。4.根据权利要求3所述的核酸检测系统，其特征在于， 所述加热/制冷模块包括一个或多个半导体制冷片，所述温度控制器包括一个或多个半导体制冷片驱动单元和一主控单元，所述半导体制冷片的一面与所述传热座贴合接触，所述半导体制冷片的另一面与所述散热器贴合接触，所述半导体制冷片与所述半导体制冷片驱动单元一一对应连接，所述半导体制冷片驱动单元连接所述主控单元。5.根据权利要求4所述的核酸检测系统，其特征在于， 所述半导体制冷片驱动单元采用H桥驱动控制电路进行设计，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤曾勇，丁永军，张中，刘振宇，谭超，
申请(专利权)人：基蛋生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：