[發(fā)明專利]一種基于智能手機(jī)的多通道對流PCR擴(kuò)增檢測裝置

在審

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• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109632772A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱憲波;李鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: G01N21/76
• 分類號: G01N21/76
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了一種基于智能手機(jī)的多通道對流PCR擴(kuò)增檢測裝置，該裝置包括加熱單元、檢測單元。加熱單元包括：頂層加熱模塊、底層加熱模塊、頂層加熱電阻膜、底層加熱電阻膜、頂層溫度檢測元件、底層溫度檢測元件。通過加熱單元為反應(yīng)腔的上下端提供穩(wěn)定的熱源，使核酸模板參與對流PCR反應(yīng)。控溫模塊實(shí)時采集溫度數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)信息傳至智能手機(jī)，實(shí)現(xiàn)對流PCR擴(kuò)增反應(yīng)過程的溫度監(jiān)控。檢測單元包括LED燈、光纖、激發(fā)光濾光片、接收光濾光片及智能手機(jī)。多通道CPCR擴(kuò)增檢測裝置復(fù)雜度低，裝置小巧便攜，操作簡單，借助智能手機(jī)降低了系統(tǒng)復(fù)雜度，縮短了檢測時間，提高了對流PCR檢測效率，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場快速核酸診斷與分析打下了良好的基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生命醫(yī)學(xué)檢測、診斷領(lǐng)域，尤其是涉及到應(yīng)用于對流PCR擴(kuò)增技術(shù)的分子診斷檢測方法與裝置。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的PCR擴(kuò)增方法往往需要對反應(yīng)樣品進(jìn)行持續(xù)性的、周期性的升降溫控制，由于各個模塊的熱慣性作用，導(dǎo)致各步反應(yīng)之間的過渡過程時間較長，因此，PCR擴(kuò)增所需的總時間往往較長。基于熱對流原理的對流PCR(ConvectivePCR,CPCR)技術(shù)通過反應(yīng)試劑的熱對流過程來實(shí)現(xiàn)高效的熱循環(huán)，因此，其所需的擴(kuò)增反應(yīng)時間顯著少于傳統(tǒng)PCR擴(kuò)增反應(yīng)。

傳統(tǒng)的PCR擴(kuò)增檢測技術(shù)操作步驟繁多，系統(tǒng)復(fù)雜，檢測成本高且儀器體積大，不利于PCR分子診斷方法的推廣與應(yīng)用。PCR檢測方式既可以使用光電檢測方法，也可以使用圖像檢測方法，本裝置使用智能手機(jī)內(nèi)置相機(jī)拍照，實(shí)現(xiàn)多個CPCR管的圖像檢測，將更加方便的實(shí)現(xiàn)多通道CPCR檢測，降低檢測復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)對流PCR的簡易化、便攜化。將智能手機(jī)整合到疾病檢測中，既能夠利用智能手機(jī)的內(nèi)置攝像頭實(shí)現(xiàn)檢測信號的圖像采集；同時，也能夠依靠智能手機(jī)自身的軟件平臺來運(yùn)行各類應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理。與此同時，智能手機(jī)體積小巧，有利于實(shí)現(xiàn)檢測裝置的便攜化。所以將基于智能手機(jī)的控制-檢測模塊，與對流PCR技術(shù)相互結(jié)合，構(gòu)建便攜式的核酸快速擴(kuò)增檢測裝置，能夠顯著降低核酸擴(kuò)增一體化系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高核酸擴(kuò)增的效率，為實(shí)現(xiàn)方便快捷、操作簡單的一體化核酸診斷分析打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種基于智能手機(jī)的多通道CPCR擴(kuò)增檢測裝置，該裝置能夠同時完成多個、多種核酸的CPCR擴(kuò)增反應(yīng)，并且使用的是利用智能手機(jī)內(nèi)置攝像頭拍照的圖像檢測方法，對多個CPCR管的圖像拍照檢測，將更加方便的實(shí)現(xiàn)多通道CPCR檢測，降低檢測復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)對流PCR的簡易化、便攜化，實(shí)現(xiàn)核酸擴(kuò)增和檢測的一體化操作，實(shí)現(xiàn)高通量核酸分析。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為基于智能手機(jī)的多通道CPCR擴(kuò)增檢測裝置，該裝置包括加熱單元、檢測單元。

加熱單元包括：底層加熱電阻膜7、底層加熱模塊8、頂層加熱電阻膜9、頂層加熱模塊10、隔熱模塊11、底層測溫元件12、頂層雙側(cè)測溫元件13。底層加熱電阻膜7緊貼在底層加熱模塊8底部，由底部支架3進(jìn)行固定，對底層加熱模塊8進(jìn)行加熱，使之升溫。頂層加熱電阻膜9置于頂層加熱模塊10中圓形加熱腔兩側(cè)的長方形加熱板上，從兩側(cè)來給中間的圓形加熱腔進(jìn)行溫度傳導(dǎo)加熱。底層測溫元件12埋入底層加熱模塊中心位置，而頂層左右雙側(cè)測溫元件13分別埋入頂層加熱模塊10的左右兩側(cè)長方形板中，由此實(shí)現(xiàn)上下兩層溫度的檢測。

檢測單元包括：LED燈4、LED燈罩模塊5、LED燈入射孔6、接收光濾光片15、發(fā)射光濾光片16、智能手機(jī)17。LED燈4通過螺紋孔固定在底板上，上層固定發(fā)射光濾光片17，再通過LED燈罩模塊5對LED燈實(shí)現(xiàn)聚光作用，光通過LED燈罩模塊上的8孔通過8根光纖進(jìn)行導(dǎo)光，傳到LED燈光入射孔中，對CPCR反應(yīng)試管14進(jìn)行熒光照射。接收光濾光片15位于智能手機(jī)攝像頭和CPCR反應(yīng)試管14之間，實(shí)現(xiàn)對接受熒光的過濾，熒光照射后的CPCR反應(yīng)試管反射光通過濾光片15進(jìn)入智能手機(jī)17的攝像頭中，智能手機(jī)17進(jìn)行拍照采集圖像，通過智能手機(jī)進(jìn)行圖像處理。