[发明专利]一种红外定量PCR核酸检测装置

说明书

本发明属于医疗器械领域，具体地，涉及一种用于病原体核酸检测的红外定量装置。本发明利用宽谱红外光谱技术，先确定病原体核酸的特征红外光谱图；在检测样本时，采用聚合酶链式反应(PCR)技术对样本核酸进行扩增，再结合可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术，检测该病原体核酸特征吸收峰，并转换得到该核酸浓度。相比于荧光PCR方法，本发明提供的检测装置基于红外光谱法，能够提高检测精度，且不需要长时间的扩增过程，能有效缩短检测时间，具有可便携化、准确、快速检测病毒的优点。

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，更具体地，涉及一种红外定量PCR核酸检测装置。

背景技术

病毒由蛋白质外壳和内部的遗传物质组成，依靠细胞生存，病毒会攻击特定宿主细胞，并借宿主细胞复制，给人类带来疾病和生命的危险，例如HIV、流感病毒、SARS-CoV、MERS-CoV、SARS-CoV-2冠状病毒等。早发现、早诊断和早治疗是预防病毒感染暴发事件的最有效途径，检测病毒的方法有分子生物学方法、免疫学检查法和形态学检查法等。在感染病毒早期，由于抗体的形成需要一定时间，在患者体内仅有病毒核酸，无法检测到抗体。因此，分子生物学方法中的核酸检测常作为病毒感染的临床诊断标准。

基于聚合酶链式反应(PCR)的核酸检测技术具有灵敏度高和特异性好的特点，在PCR检测过程中，引入特定荧光探针(实时荧光PCR方法)可实时监测PCR过程，并能实现定量检测。荧光定量PCR技术检测病毒的具体方法是：(1)采集病毒样本；(2)破坏病变细胞，释放核酸；(3)对核酸进行PCR扩增，并加入荧光探针，直至微量病毒数目可以通过仪器检测得到；(4)检测荧光信号并进行分析。PCR技术通过把引物加到DNA模板单链或RNA一端，在聚合酶的作用下，通过变性、退火、延伸等步骤，根据生物DNA双链复制的原理，可以将选定的基因片段进行链式扩增。PCR扩增时若同时加入一个经过设计的特异性的荧光探针，即每扩增一条DNA或RNA，就有一定强度的荧光信号的生成，实现了荧光信号的累积与PCR产物形成完全同步，因此可以根据荧光信号强度来实时定量确定PCR扩增的过程。

中国专利CN110724764A中公开了一种人冠状病毒和呼吸道合胞病毒荧光定量PCR检测方法及其应用，采用特定的引物与荧光探针，对急性呼吸道病毒感染患者的呼吸道样本提取核酸后进行检测，成功检测出冠状病毒和合胞病毒。荧光PCR可以较为快速的确定疑似病人是否感染病毒，但是在扩增的过程中，即使特异荧光探针被引入，仍有可能发生猝灭，降低荧光信号的强度，因此荧光PCR方法检测病毒的灵敏度不足，易导致“假阴性”的结果。而且，由于修饰的荧光物质的量子产率受限，在早期检测低含量病毒时，要扩增到足够多的量才能进行判断，需要较长时间的扩增过程，严重影响筛查效率。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种红外定量PCR核酸检测装置，旨在解决目前荧光PCR检测时间长、存在“假阴性”结果的问题，以降低当前病毒的检测限，实现快速、准确检测病原体核酸。

为实现上述目的，本发明提供了一种红外定量PCR核酸检测装置，包括红外光源、分光单元、红外光探测单元和信号采集处理单元；

所述红外光源用于发射可调谐的红外激光，经所述分光单元入射到PCR扩增后的核酸样本中；

所述红外光探测单元用于接收通过所述核酸样本出射的红外光，再转化为电信号后传输至所述信号采集处理单元。

进一步地，所述红外光源为TDLAS红外激光器。

优选地，所述红外光源为垂直共振腔表面发射激光器或量子级联激光器。

进一步地，所述信号采集处理单元包括信号采集模块、信号放大模块和计算机。

进一步地，所述计算机在进行信号处理时，采用深度学习算法提取病原体样本的特征。

进一步地，所述分光单元为光开关阵列。