[发明专利]手持式POCT流式基因分析系统

说明书

技术领域

本发明属于体外分子诊断技术领域，特别涉及一种手持式POCT流式基因分析系统。

背景技术

POCT(point of care testing)一般称为即时检验，是体外诊断(IVD)的一个细分行业，其凭借便捷、快速的优势，可实现在患者身边快速取得诊断结果，成为近年来快速发展的一个新兴领域。目前正在发展的POCT依据其技术特性主要划分为三代：以快速诊断试纸(如血糖试纸条、早孕试纸条等)为基础的第一代POCT，以卡盒式核酸扩增为基础的第二代POCT，以智能手机的应用为基础的第三代POCT。相比于前两代POCT，第三代POCT由于其具备高灵敏、高特异的多参数定量检测能力和更加集成便携、操作简便、用户友好等诸多潜在优势，已成为体外即时检测领域的最前沿技术。

在第三代POCT基因分析类仪器中，普遍采用基于微流控技术的核酸扩增方法作为核心技术来实现具备上述特征的快速分子诊断。然而，目前发展中的这类POCT基因分析系统包括基于时域聚合酶链式反应(PCR)类的系统和基于等温扩增类的系统，由于其各自技术的固有特点，两类技术均存在着一些制约瓶颈。时域PCR类：其实质相当于传统热循环仪的微型化，其热循环需要精确重复的升或降温而且热元件(或结构)存在自身热惯性，这些因素通常会导致大量时间和能量消耗、温度控制的复杂、成本的上升、热设计上的笨重。等温扩增类：一方面，其扩增过程无需热循环，其检测的灵敏度、准确性和可定量性极其依赖于扩增过程在时间上的持续，通常只能针对具体样品的反应体系建立与之对应的时间持续标度，缺乏普适性，因而存在实际操作上的困难；另一方面，扩增产物的可靠检测比较困难，目前其扩增产物主要依赖终点检测(如电泳等)，虽然可以通过监测扩增过程中的荧光或溶液浊度等信号的累积来进行定量检测，但却牺牲了其检测的特异性，因为任何非特异性或附生型的产物也能累积上述检测信号，因此这类定量检测存在假阳性风险。作为一种微流控核酸扩增新技术，空域PCR利用“空间交换时间”让样品反应液反复通过两或三个恒温区来实现PCR所需的热循环，消除了精确反复升降温的需求，避免了热系统自身的热滞，在热循环速度、系统能耗、温度控制和整体尺寸等方面具有显著优势，但目前基于该技术的基因分析装置尚未达到面向POCT应用阶段，主要表现为：(1)集成度不足，仍然依赖笨重的离线设备和资源，如：泵源、温度控制系统、计算机、台式检测器和电源等；(2)功能单一，大多仅具有核酸扩增功能，缺乏关键性的在线分析能力包括实时定量检测和产物鉴别。显然，目前已发展的第三代POCT基因分析类仪器仍存在一些不便和缺陷，亟待加以进一步发展和改进。

为此，需要发明一种手持式POCT流式基因分析系统，克服现有POCT基因分析仪器在分析速度、多元与定量检测、能源消耗、便携性和操作简便等方面的缺陷与不足，使其秉承POCT理念，具有体积小巧便携，操作简便直观，可现场化使用、成本低等优点，并且具备高速高灵敏高特异性扩增、实时定量检测、多元核酸鉴别和同时多批次样品分析等能力，使之适用于更广泛的应用场合。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种基于第三代POCT理念的体积小巧、便携、操作简便的手持式POCT流式基因分析系统。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

手持式POCT流式基因分析系统，包括：1.用于样品扩增且在上表面形成荧光检测区的热梯度微反应器，2.用于激发样品产生荧光并记录荧光图像的智能手机宽场荧光成像器，3.用于将样品定量抽取至热梯度微反应器的微流体驱动器，4.电源组件，5.与热梯度微反应器、智能手机宽场荧光成像器、微流体驱动器、电源组件分别相接的电子控制系统，6.含绝热底板的避光外壳；热梯度微反应器、微流体驱动器、电源组件、电子控制系统均安装在绝热底板上，智能手机宽场荧光成像器位于热梯度微反应器的正上方。

进一步，为了优化整体结构，使得各部件排列紧凑，热梯度微反应器、电子控制系统、电源组件从左往右依次设置，微流体驱动器位于热梯度微反应器的前方。

进一步，对热梯度反应器的结构进行优化设计：