一种PCR荧光检测装置及多通道PCR荧光检测设备的制作方法

一种pcr荧光检测装置及多通道pcr荧光检测设备
技术领域
1.本实用新型涉及生物检测技术领域，特别是涉及一种pcr荧光检测装置及多通道pcr荧光检测设备。


背景技术：

2.pcr(polymerase chain reaction，聚合酶链式反应)技术是一种在生物体外放大扩增特定dna序列的分子生物学技术。pcr技术具有特异性强、纯度要求低以及简便、快速的特点，因而被广泛应用于分子生物学检测及分析。荧光定量pcr(qpcr)是一种在核酸扩增反应中，以荧光化学物质测每次聚合酶链式反应循环后产物总量的方法。荧光定量pcr技术根据化学原理可以分为探针类和非探针类。探针类荧光定量pcr技术主要是利用与靶序列特异杂交的探针来指示扩增产物的增加；非探针类荧光定量pcr技术主要通过荧光染料来指示产物的增加。无论是探针类荧光定量pcr技术还是非探针类荧光定量pcr技术，都保证荧光信号的增加与pcr反应产物的增加完全同步；两者检测的都是扩增产物的增加量。
3.目前，现有的pcr荧光检测装置需要采用光纤耦合发射激发光线和收集荧光信号。然而，光纤耦合会造成光能量的大量损耗，导致能够传导至pcr反应管的光强减小，并且激发产生的荧光强度降低，大大降低了装置整体的检测灵敏度。尤其是对于一些弱阳性样本，需要进一步增加装置的检测灵敏度，以降低假阴性的出现。例如，申请号为202011186268.0的中国专利公开了一种荧光检测光学系统、实时荧光定量pcr仪，利用发射光纤将激发光线传导至反应池，在激发光光纤耦合进入发射光纤时会造成光能量的大量损耗，导致激发产生的荧光信号强度降低。同时，利用接收光纤组件接收荧光信号，在荧光信号耦合进入接收光纤组件时也会导致光能量的大量损耗。如此，大大降低了装置整体的检测灵敏度，尤其是对于一些弱阳性样本，容易出现假阴性的现象。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对现有技术中pcr荧光检测装置需要采用光纤耦合的方式传导激发光线和荧光信号，大大降低了装置整体的检测灵敏度，尤其是对于一些弱阳性样本，容易出现假阴性的现象的问题，提供一种改善上述缺陷的pcr荧光检测装置及多通道pcr荧光检测设备。
5.一种pcr荧光检测装置，包括：
6.安装座，具有一光线进出口；
7.激发光处理组件，安装于所述安装座上，且用于发射激发光；
8.二向色镜，安装于所述安装座上，且位于所述激发光的光路上，用于将所述激发光朝向所述光线进出口反射；
9.荧光处理组件，安装于所述安装座上，且位于所述二向色镜背离所述光线进出口的一侧，用于接收由所述光线进出口射入并透过所述二向色镜的荧光信号；及
10.透镜，设置在所述光线进出口内，以对由所述光线进出口射出的激发光进行聚焦，
并对由所述光线进出口射入的荧光信号进行准直；
11.其中，所述透镜相对所述二向色镜的距离可调节。
12.在其中一个实施例中，所述透镜为平凸镜，且所述透镜的凸面朝向所述二向色镜，所述透镜的平面背向所述二向色镜。
13.在其中一个实施例中，所述pcr荧光检测装置还包括调节套，所述透镜设置在所述调节套内；
14.所述调节套具有外螺纹，所述光线进出口的内壁具有内螺纹，所述调节套位于所述光线进出口，且所述外螺纹与所述内螺纹相螺合。
15.在其中一个实施例中，所述调节套背离所述二向色镜的一端具有旋拧部，所述旋拧部上具有防滑纹。在其中一个实施例中，所述安装座具有供荧光信号通过的第一光通道和供激发光通过的第二光通道，所述第一光通道的一端贯通所述安装座形成所述光线进出口；
16.所述第一光通道沿第一方向延伸，所述第二光通道沿与所述第一方向垂直的第二方向延伸，且与所述第一光通道相交；所述二向色镜设置在所述第一光通道与所述第二光通道的相交处，且与所述第一方向和所述第二方向的夹角均为45
°
；
17.所述荧光处理组件设置于所述第一光通道内，且位于所述二向色镜背离所述光线进出口的一侧，所述激发光处理组件设置于所述第二光通道内。
18.在其中一个实施例中，所述荧光处理组件由均设置在第一光通道内的探测器、聚焦透镜和第二滤光片组成；
19.所述聚焦透镜和所述第二滤光片位于所述探测器与所述二向色镜之间。
20.在其中一个实施例中，所述探测器包括光电二极管。
21.在其中一个实施例中，所述第一光通道背离所述光线进出口的一端贯通所述安装座并形成第一安装口，所述探测器安装于所述第一安装口；
22.所述pcr荧光检测装置还包括垫高板和电路板，所述垫高板固定连接于所述安装座具有所述第一安装口的一侧表面，且围绕所述第一安装口设置，所述电路板固定连接在所述垫高板背离所述安装座的一侧，以使所述安装座、所述垫高板和所述电路板围合形成一容纳空间，所述探测器与所述电路板电连接。
23.在其中一个实施例中，所述激发光处理组件由均设置在所述第二光通道内的光源、准直透镜和第一滤光片组成；
24.所述准直透镜和所述第一滤光片均位于所述光源与所述二向色镜之间。
25.在其中一个实施例中，所述光源为led灯。
26.在其中一个实施例中，所述安装座具有一安装面，所述安装面向内凹陷形成所述第一光通道和所述第二光通道；所述pcr荧光检测装置还包括可拆卸地盖设于所述安装面上的盖板；
27.所述安装面向内凹陷形成第一安装槽、第二安装槽、第三安装槽、第四安装槽及第五安装槽；所述第一安装槽和所述第二安装槽沿所述第二光通道布设；所述第三安装槽和所述第四安装槽沿所述第一光通道布设；所述第五安装槽位于所述第一光通道和所述第二光通道的相交处；
28.所述第一安装槽用于插设所述准直透镜，所述第二安装槽用于插设所述第一滤光
片，所述第三安装槽用于插设所述聚焦透镜，所述第四安装槽用于插设所述第二滤光片，所述第五安装槽用于插设所述二向色镜。
29.在其中一个实施例中，所述第一安装槽的深度尺寸小于所述准直透镜的长度尺寸，使得所述准直透镜插设在所述第一安装槽内时凸出于所述第一安装槽外；
30.所述第二安装槽的深度尺寸小于所述第一滤光片的长度尺寸，使得所述第一滤光片插设在所述第二安装槽内时凸出于所述第二安装槽外；
31.所述第三安装槽的深度尺寸小于所述聚焦透镜的长度尺寸，使得所述聚焦透镜插设在所述第三安装槽内时凸出于所述第三安装槽外；
32.所述第四安装槽的深度尺寸小于所述第二滤光片的长度尺寸，使得所述第二滤光片插设在所述第四安装槽内时凸出于所述第四安装槽外；
33.所述第五安装槽的深度尺寸小于所述二向色镜的长度尺寸，使得所述二向色镜插设在所述第五安装槽内时凸出于所述第五安装槽外。
34.一种多通道pcr荧光检测设备，包括运动装置及多个如上任一实施例中所述的pcr荧光检测装置，所述多个pcr荧光检测装置设置在所述运动装置上，所述运动装置用于驱动所述多个pcr荧光检测装置运动。
35.上述pcr荧光检测装置及多通道pcr荧光检测设备，在实际使用过程中，安装座的光线进出口对应于待检测的pcr管布设。激发光处理组件向二向色镜发射激发光，二向色镜将该激发光反射至光线进出口，进而由透镜聚焦后照射在待检测的pcr管上。pcr管内的核酸检测液在激发光的激发作用下发射出荧光信号，该荧光信号由光线进出口射入，进而由透镜准直，并透过二向色镜到达荧光处理组件，进而被荧光处理组件接收，荧光处理组件对接收的荧光信号进行检测并输出检测数据。
36.如此，本实用新型的pcr荧光检测装置，激发光被二向色镜反射后到达透镜，可通过调节透镜相对二向色镜的位置，使得透镜将激发光聚焦至待检测的pcr管内的样品试剂上，由于透镜的聚焦作用从而确保尽可能多的激发光照射在pcr管内的样品试剂上，有利于提高激发光照射样品试剂的入射光强度，进而提高激发产生的荧光信号强度；利用透镜对荧光信号进行准直后使得荧光信号为平行光，尽可能的降低由光线进出口传播至荧光处理组件的过程中光能量的损失，有利于提高荧光信号的收集效率，进而大大提升检测灵敏度。
附图说明
37.图1为本实用新型一实施例中pcr荧光检测装置的结构示意图；
38.图2为图1所示的pcr荧光检测装置的主视图(省略了盖板)；
39.图3为图2所示的pcr荧光检测装置的立体结构示意图；
40.图4为图2所示的pcr荧光检测装置的光学元件的布局结构示意图；
41.图5为图2所示的pcr荧光检测装置的安装座的主视图。
具体实施方式
42.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域
技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
43.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
44.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
45.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
47.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
48.请参阅图1至图4所示，本实用新型一实施例提供了一种pcr荧光检测装置，包括安装座10、激发光处理组件20、二向色镜30、荧光处理组件40及透镜50。
49.安装座10具有一光线进出口13，该光线进出口13用于供激发光线射出和供荧光信号射入。激发光处理组件20安装于安装座10上，且用于发射激发光。二向色镜30安装在安装座10上，且位于激发光的光路上，该二向色镜30用于将激发光朝向光线进出口13反射，使得激发光由光线进出口13射出。荧光处理组件40安装在安装座10上，且位于二向色镜30背离光线进出口13的一侧。荧光处理组件40用于接收由光线进出口13射入并透过二向色镜30的荧光信号，以对该荧光信号进行检测并输出检测数据。
50.透镜50设置在光线进出口13内，以对由光线进出口13射出的激发光进行聚焦，并对由光线进出口13射入的荧光信号进行准直。其中，透镜50相对二向色镜30的距离可调节。
51.上述pcr荧光检测装置，在实际使用过程中，安装座10的光线进出口13对应于待检测的pcr管布设。激发光处理组件20向二向色镜30发射激发光，二向色镜30将该激发光反射
至光线进出口13，进而由透镜50聚焦后照射在待检测的pcr管上。pcr管内的核酸检测液在激发光的激发作用下发射出荧光信号，该荧光信号由光线进出口13射入，进而由透镜50准直，并透过二向色镜30到达荧光处理组件40，进而被荧光处理组件40接收，荧光处理组件40对接收的荧光信号进行检测并输出检测数据。
52.如此，本实用新型的pcr荧光检测装置，激发光被二向色镜30反射后到达透镜50，可通过调节透镜50相对二向色镜30的位置，使得透镜50将激发光聚焦至待检测的pcr管内的样品试剂上，由于透镜50的聚焦作用从而确保尽可能多的激发光照射在pcr管内的样品试剂上，有利于提高激发光照射样品试剂的入射光强度，进而提高激发产生的荧光信号强度；利用透镜50对荧光信号进行准直后使得荧光信号为平行光，尽可能的降低由光线进出口13传播至荧光处理组件40的过程中光能量的损失，有利于提高荧光信号的收集效率，进而大大提升检测灵敏度。
53.需要说明的是，与现有技术相比，本实用新型的pcr荧光检测装置一方面，无需采用光纤耦合的方式实现激发光和荧光信号的传导，从而避免了耦合时造成的光能量的大量损耗，有利于提高激发光的入射光强度，并提高荧光信号的收集效率，进而大大提升检测灵敏度；另一方面，通过透镜50对激发光的聚焦，并对荧光信号的准直，有利于提高激发光照射样品试剂的入射光强度，并提高荧光信号的收集效率，进而大大提升检测灵敏度。
54.具体到实施例中，透镜50为平凸镜，且透镜50的凸面朝向二向色镜30，透镜50的平面背向二向色镜30。如此，激发光由透镜50的凸面射入并由平面射出，从而实现对激发光聚焦。由光线进出口13射入的荧光信号由透镜50的平面入射并由凸面射出，从而实现对荧光信号的准直，使得由透镜50的凸面射出的荧光信号为平行光。
55.具体到实施例中，pcr荧光检测装置还包括调节套90，透镜50设置在调节套90内。调节套90具有外螺纹，光线进出口13的内壁具有内螺纹。调节套90位于光线进出口13，且该外螺纹与内螺纹相螺合，从而实现调节套90与安装座10的螺纹连接。如此，可通过旋拧调节套来实现透镜50相对二向色镜30的间距的调节，确保将激发光聚焦至pcr管内的样品试剂上。
56.进一步地，调节套90背离二向色镜30的一端具有旋拧部91，该旋拧部91上具有防滑纹，从而能够通过旋拧该旋拧部91轻松的调节透镜50相对二向色镜30的间距。可选地，该防滑纹可以是凸凹相间的网格纹、条纹等，只要能够起到防滑的作用而方便旋拧即可，在此不作限定。
57.本实用新型的实施例中，安装座10具有供荧光信号通过的第一光通道11和供激发光通过的第二光通道12，该第一光通道11的一端贯通安装座10形成上述光线进出口13。第一光通道11沿第一方向x延伸，第二光通道12沿与第一方向x垂直的第二方向y延伸，且与第一光通道11相交。二向色镜30设置在第一光通道11与第二光通道12的相交处，且与第一方向x和第二方向y的夹角均为45
°
。荧光处理组件40设置在第一光通道11内，且位于二向色镜30背离光线进出口13的一侧，荧光信号由光线进出口13进入第一光通道11，并沿第一光通道11传播，进而透过二向色镜30而到达荧光处理组件40。激发光处理组件20设置于第二光通道12内，发射的激发光沿第二光通道12传播，并在二向色镜30的反射作用下沿第一光通道11传播，进而由光线进出口13射出，以照射在待检测的pcr管上。
58.需要说明的是，供激发光通过的第二光通道12与供荧光信号通过的第一光通道11
垂直相交设置，且激发光处理组件20集成设置在第二光通道12内，荧光处理组件40集成设置在第一光通道11内，使得pcr荧光检测装置结构紧凑，能够满足小型化设计需求，结构可靠，体积小，节省了仪器的空间。并且，激发光和荧光信号分别在密闭的第一光通道11和第二光通道12内传播，定位精度高和光路同轴性好。
59.具体到实施例中，激发光处理组件20由均设置在第二光通道12内的光源21、准直透镜22和第一滤光片23组成。准直透镜22和第一滤光片23均位于光源21与二向色镜30之间，使得光源21发出的激发光透过准直透镜22和第一滤光片23，即利用准直透镜22对激发光进行准直，利用第一过滤片对激发光进行滤光。更加具体地，光源21、准直透镜22、第一滤光片23及二向色镜30依次沿第一方向x间隔布设。
60.可选地，光源21为led灯。即利用led灯作为激发光源，成本较低且使用寿命长，克服了卤钨灯成本高、寿命短的缺点。
61.具体到实施例中，荧光处理组件40由均设置在第一光通道11内的探测器41、聚焦透镜42和第二滤光片43组成。聚焦透镜42和第二滤光片43位于探测器41与二向色镜30之间，使得由光线进出口13进入第一光通道11内的荧光信号透过第二滤光片43和聚焦透镜42，即利用第二滤光片43对荧光信号进行滤光，利用聚焦透镜42对荧光信号进行聚焦。
62.可选地，探测器41可以是光电二极管。光电二极管具有成本低和对使用环境要求较低的优点，从而克服了采用光电倍增管、硅光电倍增管、图像类传感器等成本高和对使用环境要求高的缺点。
63.请参见图1、图2及图5所示，具体到实施例中，第一光通道11背离光线进出口13的一端贯通安装座10并形成第一安装口19，探测器41安装于该第一安装口19，以接收第一光通道11内的荧光信号。
64.进一步地，pcr荧光检测装置还包括垫高板70和电路板80，该垫高板70固定连接于安装座10具有第一安装口19的一侧表面，且围绕第一安装口19设置，电路板80固定连接在垫高板70背离安装座10的一侧，以使安装座10、垫高板70和电路板80围合形成一容纳空间，该容纳空间用于容纳电路板80上的元器件。安装在第一安装口19内的探测器41与电路板80电连接。进一步地，电路板80通过螺钉与垫高板70紧固。
65.具体到实施例中，第二光通道12背离二向色镜30的一端贯通安装座10并形成第二安装口18。光源21安装在散热板210上，该散热板210固定连接在安装座10具有第二安装口18的一侧，且光源21位于该第二安装口18内，以向第二光通道12发射激发光。
66.进一步地，安装座10具有第二安装口18的一侧凸设有至少两个定位凸块211，散热板210上具有与每一定位凸块211插接配合的定位孔。如此，利用定位凸块211与定位孔的插接，实现对散热板210的定位，从而方便散热板210的安装。进一步地，散热板210通过螺钉与安装座10紧固。
67.具体到实施例中，安装座10具有一安装面a，该安装面a向内凹陷形成第一光通道11和第二光通道12。pcr荧光检测装置还包括可拆卸地盖设于安装面a上的盖板60，利用盖板60盖设在安装面a上，从而封闭第一光通道11和第二光通道12。
68.进一步地，安装面a向内凹陷形成第一安装槽14、第二安装槽15、第三安装槽17、第四安装槽16及第五安装槽b。第一安装槽14和第二安装槽15沿第二光通道12布设。第三安装槽17和第四安装槽16沿第一光通道11布设。第五安装槽b位于第一光通道11和第二光通道
12的相交处。第一安装槽14用于插设准直透镜22，第二安装槽15用于插设第一滤光片23，第三安装槽17用于插设聚焦透镜42，第四安装槽16用于插设第二滤光片43，第五安装槽b用于插设二向色镜30。
69.可选地，第一安装槽14的深度尺寸小于准直透镜22的长度尺寸，使得准直透镜22插设在第一安装槽14内时凸出于该第一安装槽14外，以便于装配时进行拔插。第二安装槽15的深度尺寸小于第一滤光片23的长度尺寸，使得第一滤光片23插设在第二安装槽15内时凸出于该第二安装槽15外，以便于装配时进行拔插。第三安装槽17的深度尺寸小于聚焦透镜42的长度尺寸，使得聚焦透镜42插设在第三安装槽17内时凸出于该第三安装槽17外，以便于装配时进行拔插。第四安装槽16的深度尺寸小于第二滤光片43的长度尺寸，使得第二滤光片43插设在第四安装槽16内时凸出于该第四安装槽16外，以便于装配时进行拔插。第五安装槽b的深度尺寸小于二向色镜30的长度尺寸，使得二向色镜30插设在第五安装槽b内时凸出于该第五安装槽b外，以便于装配时进行拔插。
70.基于上述pcr荧光检测装置，本实用新型还提供一种多通道pcr荧光检测设备，包括运动装置及多个如上任一实施例中所述的pcr荧光检测装置。该多个pcr荧光检测装置设置在运动装置上，该运动装置用于驱动该多个pcr荧光检测装置运动。如此，可通过运动装置对多个pcr荧光检测装置进行逐步的转移，使得当多个pcr荧光检测装置在一个检测位置对一组pcr管进行检测后，运动装置再驱动多个pcr荧光检测装置移动至下一个检测位置，并对当前检测位置的一组pcr管进行检测，以此循环实现多通道检测，提高检测效率。
71.需要说明的是，在一个实施例中，运动装置驱动其上的多个pcr荧光检测装置沿直线运动。当然在其它实施例中，运动装置驱动其上的多个pcr荧光检测装置绕一轴线转动，只要能够实现多通道检测即可，在此不作限定。
72.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
73.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。