一种全自动实时定量基因扩增荧光检测仪的制作方法

文档序号:22947579发布日期:2020-11-19 19:32阅读:117来源:国知局

本实用新型属于检测仪器领域,涉及一种全自动实时定量基因扩增荧光检测仪。



背景技术:

实时定量pcr(quantitativereal-timepcr)是一种在基因扩增反应中,以荧光化学物质测每次聚合酶链式反应(pcr)循环后产物总量的方法。

实时定量基因扩增荧光检测,可应用于临床疾病诊断,如:各型肝炎、艾滋病、禽流感、结核、性病等传染病诊断和疗效评价、地中海贫血、血友病、性别发育异常、智力低下综合症、胎儿畸形等优生优育检测、肿瘤标志物及瘤基因检测实现肿瘤病诊断、遗传基因检测实现遗传病诊断;应用于动物疾病检测,如:禽流感、新城疫、口蹄疫、猪瘟、沙门菌、大肠埃希菌、胸膜肺炎放线杆菌、寄生虫病等;应用于食品安全,如:食源微生物、食品过敏源、转基因、乳品企业阪崎肠杆菌等检测;应用于科学研究,如医学、农牧、生物相关分子生物学定量研究。

聚合酶链式反应技术不但有极高的灵敏度,而且可以同时一次做近百个扩增反应,省时省力效率高。聚合酶链式反应技术有以下几个特点:一是被扩增的dna所需量极小,理论上讲一个分子就可以用于扩增了;二是扩增效率高,目的基因的量成指数形式扩增,几个小时就扩增1000万倍以上。

一方面,在多次聚合酶链式反应过程中,需要对检体进行多次升温、多次降温等步骤,这就对检体盘机构的导热性能与便捷快速高效结构方式提出更高的要求;另一方面,由于需要多次对样本进行光子采集,这就对光子采集方式提出更快速便捷的要求。



技术实现要素:

基于此,本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种具有体积小、工作循环周期快、性能稳定等特点的一种全自动实时定量基因扩增荧光检测仪。

一种全自动实时定量基因扩增荧光检测仪,包括壳体,旋转装置、检体盘、加热装置和光子采集装置;

所述旋转装置为可自转的结构,包括同步轮、旋转轴和旋转台;所述同步轮通过滑动带连接有电机获得动力;所述壳体底部中央设有定位部件,将所述同步轮限定于所述壳体底部中央;所述旋转轴底部与所述同步轮固定连接,所述旋转轴随着所述同步轮旋转发生自转;所述旋转轴顶部设有旋转台,所述旋转台随所述旋转轴转动;所述旋转台与所述检体盘固定连接,可带动所述检体盘以所述旋转轴为中心转动;

所述检体盘为环形,其周向设有并排的检体孔,所述检体孔为上下贯穿的中空结构;

所述加热装置包括涡流加热器衬套、线圈和碳纤维发热体,所述涡流加热器衬套为开口向上的凹槽结构,与壳体固定连接,所述检体盘在所述涡流加热器衬套内;所述涡流加热器衬套底部中央有开孔,所述旋转装置的旋转轴可穿过所述开孔,所述检体盘在所述涡流加热器衬套中自由转动;所述线圈缠绕在所述涡流加热器衬套外周,所述线圈与所述检体盘位于同一水平面上;所述碳纤维发热体嵌入所述检体盘底部检体,贴近所述检体孔内壁;所述涡流加热器衬套底部相对光子采集口处设有开孔;

所述光子采集装置位于所述检体盘下方,与所述壳体固定连接,所述光子采集装置的采集口正对所述检体孔。

所述检体盘为采用了特殊的材料进行加工而成,强度足,易加工,可将检体盘设置成环形;所述检体盘还需要具有很好的导热性,较小的比热容,可以快速将发热体产生的热量传导扩散于整个检体盘以及达到迅速降温的目的。由于本发明采用了磁涡流加热的方式,所述检体盘还需要具有在磁涡流中感应生热的特性。另外,将检体孔排成环形,更利于实现快速散热降温的效果。

具体地,所述检体盘的特殊材料为alfe60铝铁合金或铝合金6061。

涡流加热器衬套通过螺丝固定在壳体上,检体盘设于涡流加热器衬套内部;通过在涡流加热器衬套上绕上线圈,当线圈通上交变电流,会就产生交变磁场,形成涡流效应,使采用特殊导体材料的检体盘产生感应电动势和感应电流,电流方向沿检体盘的圆周方向转圈,从而达到使检体盘发热的效果。感应电流随交变磁场的频率与强度变化而变化,当产生的感应电流越大,产生的热量也随之增大,检体盘的升温速度更快。另外,本发明还在检体盘底部嵌入了碳纤维发热体,仪器程序可控制流经碳纤维发热体的电流大小进行加热,从而更精准控温。另外,仪器在工作中进行聚合酶链式反应结束前往往有一段恒温的过程,通过控制碳纤维发热体发热能更有效地起到恒温的效果。采用了磁涡流效应的原理及碳纤维作为发热体的方式,既能实现快速升温效果又能实现稳定恒温效果。

本发明检体盘旋转结构,只有一个转动的运动方式,不存在多个方向的运动的情况,检体盘旋转时,仅各检体孔与固定在壳体上的涡流加热器衬套和光子采集装置发生相对位移,线束处理简单,不会出现由于运动次数多而出现折断的可能性,因此使用寿命长,性能稳定。

本发明的光子采集装置位于检体盘及旋转装置之外,不属于运动部件,具有安装方便,线束布局简单,使用过程稳定等优势。在检体盘下方放置多个光子采集装置,通过旋转装置对各个小试管进行移动,当检体盘旋转一周,即可实现对全部小试管的光子量采集一次,简单、快速。

当检体盘带动全部小试管作旋转运动时,光子采集装置可分别读到各小试管内检体的荧光光子量值,结合检体盘旋转时的实时角度值与光子采集装置当时收到的光子量值,即可得出各个小试管内检体光子量数值,以分别对每个小试管内的样本作出分析。

作为本发明的优选实施方式,所述检体盘内壁设有对称的突出结构,突出结构上设有螺孔,所述旋转台上设有与所述检体盘对应的螺孔,所述检体盘和所述旋转台通过螺母固定连接。

作为本发明的优选实施方式,所述检体盘上设有32个检体孔。

作为本发明的优选实施方式,所述检体孔向所述检体盘中心倾斜一定角度。

作为本发明的优选实施方式,所述检体孔的横截面为上宽下窄的类梯形。

所述检体孔设置为上宽下窄的结果可与试管相适应,更贴合检体盘,温度控制更精准。

作为本发明的优选实施方式,所述旋转装置还包括试管压盘,所述旋转台中央与所述压盘中央有相互契合的连接部件。

作为本发明的优选实施方式,所述光子采集装置包括镜头座和光子采集通道;所述光子采集通道位于镜头座内,包括分色镜、光源电路板、短黑管套、镜头和受光电路板;所述光源电路板、所述短黑管套和所述镜头同轴;所述采集口与所述受光电路板与所述检体孔同轴;所述光源电路板与所述受光电路板轴线相互垂直并交汇,交汇处设有所述分色镜,所分色镜中心位于两轴线的交汇处;所述分色镜与所述检体孔中心轴成45°,所述分色镜与所述光源电路板中心轴成135°;所述短黑套管位于所述镜头以及所述光源电路板之间,所述镜头位于靠近所述分色镜的一端;所述采集口位于所述分色镜与所述检体孔之间。

所述光子采集装置的工作原理是:光源电路板由程序控制led发出白光,经镜头聚焦后再经过分色镜的反射,穿过所述涡流加热器衬套底部的开孔,照射到样本试管上,样本试管内的试剂被激发生产激发光,激发光再通过分色镜,被分色镜滤掉其他不必要的光,只有特定波段的光才能通过,特定波段的激发光透过分色镜到达受光电路板,受光电路板上的光电二极管将收到的激发光转换成电压信号,电压信号经过各电子元件的处理后便可得到相应的激发光强度值,激发光强度值最后由软件进行分析,可得到样本对应的检验信息。

作为本发明的优选实施方式,一个镜头座含有两个光子采集通道。

将两个所述光子采集通道安置于在同一镜头座上,即可实现两通道的光子采集,再根据需要,采用不同的分色镜,即可实现多个通道分别采集不同的光子,从而达到对多种激发光的检测。

作为本发明的优选实施方式,所述光子采集装置有多组。通过在检体盘下方放置多个光子采集装置,即可实现多种光子采集的目的,扩展性强。

作为本发明的优选实施方式,所述壳体侧壁设有多个散热孔。

作为本发明的优选实施方式,还包括控制系统,所述控制系统分别与所述旋转装置、所述光子采集装置以及所述加热装置通过线路连接。

综上所述,本实用新型的有益效果为:

本发明所提供的一种全自动实时定量基因扩增荧光检测仪,通过使用涡流加热和碳纤维加热块,结构简单、成本低廉,能实现快速变温及精准控温的效果;检体盘采用特殊材料,可进一步使得检体盘升温降温更快;光子采集装置固定于仪器底部,通过旋转检体盘对样子进行检测,一方面可避免频繁移动光学系统导致其内部结构松动或损坏,另一方面使得整体布线更简洁,防止相关部件的运动导致线路损坏。

使用本发明一种实时定量基因扩增荧光检测仪在检测时只需要将小试管放到检体盘的放置孔内,合上盖子,启动仪器即可,仪器通过程序设定实现对样本的全自动反复升温、降温、采集各样本光子量等一系列步骤,自动化程度较高。本发明提供的一种全自动实时定量基因扩增荧光检测仪结构紧凑,具有体积小、使用方便、性能稳定等优点。

附图说明

图1为是本发明一种实时定量基因扩增荧光检测仪实施例的整体结构立体图。

图2为本发明一种实时定量基因扩增荧光检测仪中的旋转装置的结构示意图。

图3为本发明一种实时定量基因扩增荧光检测仪中的检体盘示意图。

图4为本发明一种实时定量基因扩增荧光检测仪加热装置结构示意图。

图5是本发明一种实时定量基因扩增荧光检测仪光子采集装置相对位置示意图。

图6为本发明一种实时定量基因扩增荧光检测仪光子采集装置结构示意图。

其中,1、壳体,2、旋转装置,3、检体盘,4、加热装置,5、光子采集装置,6、试管,21、同步轮,22、旋转轴,23、旋转台,24、试管压盘,31、检体孔,32、突出结构,41、涡流加热器衬套,42、线圈,43、碳纤维发热体,51、分色镜,52、光源电路板,53、短黑管套,54、镜头,55、受光电路板。

具体实施方式

为更好的说明本实用新型的目的、技术方案和优点,下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

一种全自动实时定量基因扩增荧光检测仪,如图1所示,包括壳体1,旋转装置2、检体盘3、加热装置4和光子采集装置5。所述壳体1侧壁设有多个散热孔。

如图2所示,所述旋转装置2为可自转的结构,包括同步轮21、旋转轴22和旋转台23,所述同步轮21通过滑动带连接有电机获得动力;所述壳体1底部中央设有定位部件,将所述同步轮21限定于所述壳体1底部中央;所述旋转轴22底部与所述同步轮21固定连接;当电机带动所述同步轮转动时,所述旋转轴22随着所述同步轮旋转发生自转;所述旋转轴22顶部设有旋转台23,所述旋转台23随所述旋转轴22转动;所述旋转台23与所述检体盘3固定连接,可带动所述检体盘31以所述旋转轴22为中心转动。所述旋转装置2还包括试管压盘24,所述试管压盘24为圆形,其大小与所述检体盘3相当,所述试管压盘24顶部还设有把手。所述旋转台23中央与所述试管压盘24中央有相互契合的连接部件。

如图3所示,所述检体盘3为圆环状,沿其周向设有并排的检体孔31;所述检体孔31为上下贯穿的中空结构,其横截面为上宽下窄的类梯形,与试管6的形状相适应;所述检体盘3内部设有突出结构32,所述突出结构32共4个,两两对称,所述突出结构32上设有螺孔。所述旋转台23上设有螺孔,与所述检体盘3的螺孔对应,通过螺母穿过所述检体盘3和所述旋转台23的螺孔,并用螺帽固定,使得所述旋转装置2和所述检体盘3固定连接。

如图2、4所示,所述加热装置4包括涡流加热器衬套41、线圈42和碳纤维发热体43;所述涡流加热器衬套41为开口向上的凹槽结构,与壳体1固定连接,所述检体盘3位于所述涡流加热器衬套41内部中央;所述涡流加热器衬套41底部中央有开孔,所述旋转装置2的旋转轴22穿过所述开孔,所述检体盘3在所述涡流加热器衬套41中自由转动;所述涡流加热器衬套41外缠有线圈42,所述线圈42与所述检体孔31位于同一水平面;所述碳纤维发热体43嵌入所述检体盘3底部检体,贴近所述检体孔31内壁上;所述涡流加热器衬套底部相对光子采集口处设有开孔。

如图1、5所示,所述光子采集装置5位于所述检体盘3下方,所述光子采集装置5与所述壳体1固定连接,所述光子采集装置4的采集口正对所述检体孔31的底部,所述采集口与所述检体孔同轴。所述光子采集装置5有多组。所述检体孔31向所述检体盘3中心倾斜一定角度。

如图6所示所述光子采集装置5包括镜头座和光子采集通道;所述光子采集通道位于镜头座内,包括分色镜51、光源电路板52、短黑管套53、镜头54和受光电路板55;所述光源电路板52、所述短黑管套53和所述镜头54同轴;所述采集口与所述受光电路板55与所述检体孔31同轴;所述光源电路板52轴线与所述受光电路板55轴线相互垂直并交汇,交汇处设有分色镜51,所分色镜51中心位于两轴线的交汇处;所述分色镜51与所述检体孔31中心轴成45°,所述分色镜51与所述光源电路板中心轴成135°;所述短黑套管43位于所述镜头54以及所述光源电路板52之间,所述镜头54位于靠近所述分色镜51的一端;所述采集口位于所述分色镜41与所述检体孔31之间。

进一步地,一个镜头座含有两个光子采集通道。将两个所述光子采集通道安置于在同一镜头座上,即可实现两通道的光子采集,再根据需要,采用不同的分色镜,即可实现多个通道分别采集不同的光子,从而达到对多种激发光的检测。

所述荧光检测仪还包括控制系统,所述控制系统分别与所述旋转装置2、所述光子采集装置5以及所述加热装置4通过线路连接。

使用时,将试管至于检体孔,盖上试管压盘及装置外壳,根据设定相应的程序进行反应;检测时,控制系统控制旋转装置将不同的检体孔旋转至采集口上方,通过光子采集装置采集各试管中的数据,并一一记录于系统中。

最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

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