一种便携式实时荧光定量PCR仪的制作方法

一种便携式实时荧光定量pcr仪
技术领域
1.本实用新型涉及检测仪器领域，特别涉及便携式实时荧光定量pcr仪(英文全称为：polymerase chain reaction，中文译文为：聚合酶链式反应)。


背景技术：

2.动力瘟疫一直是人类在致力研究的课题，例如非洲猪瘟，非洲猪瘟实验室检测技术：基于多聚酶链式反应(英文简称为：pcr，英文全称为：polymerase chain reaction，)的核酸检测技术，具有易操作、敏感性高、特异性强、对样本要求不高等优点，能够实现早期诊断，是疫区检测疫病的重要手段之一。
3.聚合酶链式反应(英文全称为：polymerase chain reaction,英文简称为：pcr)是一种在体外模拟自然dna复制过程的核酸扩增技术，其原理类似于天然dna的复制，是体外酶促反应选择性地合成特异性dna的一种方法。实时荧光定量的pcr反应通过添加荧光染料，由高温热变性、低温复性和适温延伸组成一个周期，循环进行，使dna片段得以迅速扩增。在整个循环过程中，对产物进行标记监控，利用荧光检测装置得到实时荧光量。
4.而对于荧光检测，则需要说到光谱。对于光谱在各行各领域的广泛应用，荧光检测用于检测细胞、细菌、霉菌等是一种重要的检测手段，荧光检测光学系统原理包括将激发光源投射于生物芯片上，激发荧光物质，收集荧光信号，并将其投射于光敏器件，通过光信号转变成电信号，通过不同强度的电信号，经过相应公式的计算，得到不同浓度的溶液浓度，从获得检测的数据。
5.传统的荧光检测光学系统，只能一个激发光系统来检测一个通道里面的一个试剂样本，当需要多个通道检测样本时，则会导致光学系统体积庞大，不易集成到仪器内部，目前也有通过光纤或导光条材料，来引导光源信号到同一个发射光源模块内部和引导到接收荧光信号的光敏器件模块内，但往往通道光纤引导后，发射及接收光强信号都大幅度减弱，需要通过加大灯源的功率和增加光学透镜组来提高光强。
6.传统技术中还有基于光学共轭系统，通过二向色镜实现光路转向的方式来实现光路的发射及接收，此光路系统结构复杂，光学器件角度难调，受微调影响很大(光学器件角度需要进行微调，因此调节的精度和难度大)。而整体的结构体积大，只能用于单种光源，且无法应用于变温控制系统下的实时荧光定量分析。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是提供一种便携式实时荧光定量pcr仪，其要解决现有技术采用光纤进行光源传导检测精度较差，且传统检测仪器体积较大不易于携带的问题。
8.为实现本实用新型的目的，本实用新型采用的技术方案是：一种便携式实时荧光定量pcr仪，包括：箱体，所述箱体的内底面上设置有载盘，所述载盘上设置有多个排成一列的放置槽，所述箱体的内底面上设置有与一列所述放置槽相平行的滑轨；加热降温单元，其设置在所述箱体底板与所述载盘之间，且其用于循环调节所述载盘的温度；光源发射接收
单元，其设置在所述滑轨上，所述光源发射接收单元的射光口与入光口都朝向所述载盘设置；显示单元，其设置在所述箱体的顶面，其与所述光源发射接收单元无线通讯或有线连接；及电源，其设置在所述箱体内且用于为便携式实时荧光定量pcr仪提供电能。
9.优选的，所述加热降温单元为分离式半导体制热制冷片，所述加热降温单元与所述箱体底面之间设置有排风扇，位于所述排风扇处的所述箱体底板和/或侧板上设置有排风网孔。
10.优选的，所述放置槽设置有两列，所述光源发射接收单元设置有两组且对称设置在所述载盘的两侧。
11.优选的，所述光源发射接收单元包括光源接收器、至少位于所述光源接收器一侧设置的光源发射器以及容置所述光源接收器和所述光源发射器的架体，所述光源接收器与所述光源发生器设置有入射光与反射光的光路夹角，所述架体设置在所述滑轨上。
12.优选的，所述光源接收器沿着接收光路依次设置有滤光片、平凸透镜和光敏传感器。
13.优选的，所述光源发射器沿着发射光路依次设置有灯板、容置所述灯板的光阑座和透镜组，所述灯板设置有至少一种的发光光源。
14.优选的，所述载盘与所述加热降温单元之间设置有隔热板，所述隔热板位于所述载盘与所述加热降温单元之间的连接处开设有窗口。
15.优选的，所述箱体内还设置有可拆卸或可翻盖的保温加热块，所述保温加热块位于所述载盘的正上方。
16.优选的，所述载盘为铝合金制成，所述载盘的放置槽与放置槽之间设置有镂空槽。
17.优选的，所述箱体内还设置有打印机，所述打印机与所述光源发射接收单元电连接。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
19.1、先在载盘上的放置槽内放置测试瓶，进而开启加热降温单元对测试瓶进行循环加热，即在加热到一定温度后降温，下降至一定温度后再加热，如此反复，会使得测试瓶内的dna片段得以迅速扩增。同时通过滑轨的滑动调节将光源发射接收单元对准测试瓶，并开启光源发射接收单元将发射相应的检测光，在整个循环过程中，对产物进行标记监控，并得到实时荧光量。而激发的荧光物质，通过收集荧光信号，在转换为电信号后，通过不同强度的电信号，经过相应公式的计算，得到不同浓度的溶液浓度，从获得检测的数据，最后得到所需的检测数据。而所获得的检测数据会被发送至显示单元中进行显示，便于操作者直观的查阅检测后的数据。
20.2、利用分离式半导体制热制冷片可以进行加热和制冷的切换，对安装在其上的载盘进行加热升温与制冷降温的操作。同时结合排风扇的使用，可以协调控制箱体内的环境温度，避免环境温度对测试瓶造成影响，提高检测的准确性。
21.3、测试管在被循环加热时，容易在管口上部形成冷凝的水珠，进而影响光照的检测。因此，通过正上方的保温加热块可以对测试管的顶部进行加热，避免水珠的凝结，消除水珠和温度差的影响，提高检测的精度。
附图说明
22.图1为实施例所述的便携式实时荧光定量pcr仪的立体图；
23.图2为实施例所述的便携式实时荧光定量pcr仪的侧视图；
24.图3为实施例所述的便携式实时荧光定量pcr仪的局部图；
25.图4为图3中a标记指示的椭圆的局部放大图；
26.图5为实施例所述的便携式实时荧光定量pcr仪的剖视图；
27.图6为图5中b标记指示的圆的局部放大图；
28.图7为实施例所述的便携式实时荧光定量pcr仪的局部剖视图。
29.附图标记：
30.10、箱体；101、载盘；102、滑轨；103、隔热板；
31.104、保温加热块；105、打印机；
32.1011、放置槽；1012、镂空槽；
33.1021、步进电机；1022、转动丝杆；1023、轨道；1024、滑块；
34.20、加热降温单元；201、排风扇；202、排风网孔；
35.30、光源发射接收单元；
36.301、光源接收器；302、光源发射器；303、架体；
37.3011、滤光片；3012、平凸透镜；3013、光敏传感器；
38.3021、灯板；3022、光阑座；3023、透镜组；
39.40、显示单元；
40.50、电源。
具体实施方式
41.本实用新型提出新的方案，为更加清楚的表示，下面结合附图对本实用新型做详细的说明。
42.请参见图1至图7，本实施例提供一种便携式实时荧光定量pcr仪，包括箱体10、加热降温单元20、光源发射接收单元30、显示单元40和电源50，箱体10的内底面上设置有载盘101，载盘101上设置有多个排成一列的放置槽1011，一列的放置槽1011可以等间距的设计。箱体10的内底面上设置有与一列放置槽1011相平行的滑轨102。加热降温单元20设置在箱体10底板与载盘101之间，加热降温单元20用于循环调节载盘101的温度。光源发射接收单元30设置在滑轨102上，光源发射接收单元30的射光口与入光口都朝向载盘101设置，且光源发射接收单元30可以贴近放置槽1011上的测试瓶，进而可以提高光能的利用率，对于光照的发射和接收都可以。显示单元40设置在箱体10的顶面，其与光源发射接收单元30无线通讯或有线连接，显示单元40可以为触摸式显示屏。电源50设置在箱体10内且用于为便携式实时荧光定量pcr仪提供电能。
43.如图1和图2所示，本实施例中的便携式实时荧光定量pcr仪具有方便携带、操作简单以及检测精度相对较高等优点。具体的，采用整体为一个箱体10，箱体10可以为对开式箱体10，或者顶面翻盖式箱体10。利用箱体10上的把手和/或拉手和/或万向轮等，可以协助使用者拿取、搬运箱体10，提高携带的便利性。箱体10还可以为金属材质制成，例如铝合金、钛合金等，具有高强度和轻量化的特点，对内部器件进行防护，同时避免了箱体10较为笨重的
问题。
44.如图5和图6所示，在使用时，先在载盘101上的放置槽1011内放置测试瓶。因为放置槽1011有多个，可以在不同的放置槽1011内放置不同的测试瓶，并根据实际情况放置相应数量测试瓶即可。完成放置测试瓶后，开启加热降温单元20对测试瓶进行循环加热，即在加热到一定温度后降温，下降至一定温度后再加热，如此反复。例如循环加热温度为：60℃至90摄氏度之间循环加热降温，而由高温热变性、低温复性和适温延伸组成一个周期，并循环进行，会使得测试瓶内的dna片段得以迅速扩增。
45.在对dna片段的扩增的同时，通过滑轨102的滑动调节将光源发射接收单元30对准测试瓶，并开启光源发射接收单元30将发射相应的检测光，例如荧光，在整个循环过程中，对产物进行标记监控，并得到实时荧光量。而激发的荧光物质，通过收集荧光信号，在转换为电信号后，通过不同强度的电信号，经过相应公式的计算，得到不同浓度的溶液浓度，从获得检测的数据，最后得到所需的检测数据。
46.而所获得的检测数据会被发送至显示单元40中进行显示，便于操作者直观的查阅检测后的数据。在箱体10内还可以通过无线通讯模块与外部终端通讯连接，外部终端可以为手机、笔记本电脑等，进而可以在外部终端上，也可以及时获取到相应的检测数据。
47.如图3和图4所示，本实施例中滑轨102包括步进电机1021、转动丝杆1022、轨道1023和滑块1024，步进电机1021和电源50电连接，转动丝杆1022设置在步进电机1021的输出轴上，滑块1024滑动设置在轨道1023上，滑块1024上设置有与转动丝杆1022配合螺纹孔，步进电机1021带动转动丝杆1022转动时，通过螺纹的配合带动滑块1024在轨道1023上往返移动，可以实现精密的调节。而光源发射接收单元30安装滑块1024上，跟随滑块1024进行滑动，实现将光源发射接收单元30移动至不同的放置槽1011的一侧上，并对该放置槽1011内的测试瓶进行检测。
48.如图5所示，对于电源50可以为锂电池，可以进行反复的充电使用，使得便携式实时荧光定量pcr仪可以携带至野外进行使用。当然，也可以直接连接市电进行使用，以保证便携式实时荧光定量pcr仪的工作时长。
49.如图7所示，本实施例中加热降温单元20为分离式半导体制热制冷片，加热降温单元20与箱体10底面之间设置有排风扇201，位于排风扇201处的箱体10底板和/或侧板上设置有排风网孔202。分离式半导体制热制冷片可以进行加热和制冷的切换，对安装在其上的载盘101进行加热升温与制冷降温的操作。对于箱体10内部的环境温度也是需要进行控制，通过排风扇201可以进行散热，对内部环境的温度可以进行协调控制，避免环境温度对测试瓶造成影响，提高检测的准确性。
50.本实施例中为了可以使得载盘101良好的导热，将载盘101使用铝合金制成，保证载盘101的轻量化，同时还具有良好的导热性，载盘101的放置槽1011与放置槽1011之间设置有镂空槽1012。在载盘101的多余处采用镂空槽1012的设计，可以进一步的减轻载盘101的重量，同时也可以使得温度的加热、制冷的效率更快，提高了检测效率。
51.本实施例中载盘101与加热降温单元20之间设置有隔热板103，隔热板103位于载盘101与加热降温单元20之间的连接处开设有窗口。加热降温单元20还具有温度传感器可以实时的反馈载盘101的温度，利用温度传感器反馈的信息，使得分离式半导体制热制冷片进行精准的温度循环运作。而分离式半导体制热制冷片的体积相对载盘101较大，因此容易
对测试瓶造成温度辐射，影响检测精度。通过隔热板103进行分隔，通过隔热板103上的窗口可以连接安装载盘101，保证使用的便利性。
52.如图1所示，本实施例中箱体10内还设置有可拆卸或可翻盖的保温加热块104，保温加热块104位于载盘101的正上方。保温加热块104也可以为半导体制热制冷片，或者为电热板。测试管在被循环加热时，容易在管口上部形成冷凝的水珠，进而影响光照的检测。因此，通过正上方的保温加热块104可以对测试管的顶部进行加热，避免水珠的凝结，消除水珠和温度差的影响，提高检测的精度。而保温加热块104所在的层板可以和箱体10进行嵌合拼接，例如箱体10内腔的横截面为长方形，该层板也为长方形的结构，并利用层板边缘向外延伸的凸肩卡放在箱体10内，便于保温加热块104对测试瓶进行加热。或者利用翻盖式设计，将保温加热块104安装在翻盖上，而翻盖位于载盘101的正上方设置，对测试瓶进行保温加热，也便于通过翻盖更换测试瓶。
53.本实施例中放置槽1011设置有两列，光源发射接收单元30设置有两组且对称设置在载盘101的两侧，并通过两个滑轨102分别带动两个光源发射接收单元30。而通过增加放置槽1011，可以提高放置测试瓶的数量，进而减少更换测试瓶的时间，提高检测效率。
54.如图5和图6所示，本实施例中光源发射接收单元30包括光源接收器301、至少位于光源接收器301一侧设置的光源发射器302以及容置光源接收器301和光源发射器302的架体303，光源接收器301与光源发生器设置有入射光与反射光的光路夹角，架体303设置在滑轨102上。光源接收器301沿着接收光路依次设置有滤光片3011、平凸透镜3012和光敏传感器3013。光源发射器302沿着发射光路依次设置有灯板3021、光阑座3022和透镜组3023。
55.具体的，光源发射接收单元30具有一个架体303，通过架体303限位安装光源接收器301和光源发射器302。保证了光源发射器302与光源接收器301之间的光路夹角，使得由光源发射器302发射的光路经过测试瓶反射后会被光源接收器301接收。确保了检测光路的稳定性，不会因为搬运过程而发生偏移的情况，提高了结构的稳定性。
56.进一步地，在灯板3021上安装可发射不同光源的多个led灯，例如将两个光源发射器302对称设置在光源接收器301的两侧上，两个光源发射器302的灯板3021可各设置两种光源，使得光源发射接收单元30可以进行四种不同光源的检测。在架体303上开设一条朝向载盘101的光路通道，并在该光路通道内放置透镜组3023，透镜组3023包括平凸透镜和凸透镜，远离载盘101的光路通道一端上设置灯板3021。当灯板3021发射光源，依次经过平凸透镜、凸透镜至测试瓶内；经过测试瓶反射，由光源接收器301内的滤光片3011、平凸透镜3012和光敏传感器3013依次接收，光敏传感器3013将获取到的信息反馈至显示单元40和/或外部终端内，完成对测试瓶的检测。
57.利用本实施例的光源发射接收单元30的光路检测，取消了传统的使用光纤进行光路传导的结构，避免光能在光纤中的损耗，提高检测的精度。
58.在使用时，可以通过触摸式显示屏上的按键进行控制，调整滑轨102的位置，使得光源发射接收单元30对准待检测的试剂瓶，可使用通过一种或多种的光源进行检测，提高操控的便利性。为了便于操控还可以设置智能语言模块，利用麦克风进行语言输入控制便携式实时荧光定量pcr仪进行检测。
59.如图1所示，本实施例中箱体10内还设置有打印机105，打印机105与光源发射接收单元30电连接。通过打印机105可以将检测结果进行打印，便于打印纸质的报告。
60.以上实施例仅用以解释说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管上述实施例对本实用新型进行了具体的说明，相关技术人员应当理解，依然可对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改和等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围之中。