一种微流控多样本多色荧光采集装置的制作方法

本发明涉及荧光采集领域，具体涉及一种微流控多样本多色荧光采集装置。

背景技术：

96孔传统pcr仪采用的通用型整板封装的锥形状的试管，使用ccd等光电耦合传感器在侧面或者顶部采光，底部用于贴合制冷片来控制模块的升降温。现有技术为了达到多种波段的荧光采集，在光源端使用卤素灯加滤镜轮的方式切换激发光的波长，采集端使用滤镜轮同步切换接收端波长的方式来控制采集光。

现有技术从几个方面来讲，存在以下技术问题：

样本数量：目前市面上孔位做的最多的就是96孔整板，想一次性做更多的样本，需要购买支持孔位更多的机器，支持孔位越多的机器，价格也会更昂贵或者直接购买多台机器。

升降温时间：由于锥形孔的特殊造型，pcr仪器中必须设计成相应的锥形孔状的升降温容器，试剂在反应过程中是依靠锥形孔状的升降温容器来传导热量的，而不是直接与平面的制冷片接触，大大延长了有效的升降温时间。

体积：因多孔多色的结构复杂性，还要多色滤光片的切换，就需要很复杂的机械结构来达到这种目的，再加上控制模块，电源模块等等配套的器件，往往这类传统方案的设备体积都会做的很大，而且很重。

成本：传统的多色96孔pcr仪器，因为考虑到温度，光路结构，往往要设计得非常大型，机械结构也较为复杂，机器价格也很昂贵。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种微流控多样本多色荧光采集装置，结构体积小，检测便捷可靠。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微流控多样本多色荧光采集装置，包括微流控芯片和光电采集器，所述微流控芯片中部与第一旋转电机连接，所述光电采集器设置在微流控芯片的上方，所述光电采集器与微流控芯片之间还设置有滤镜轮，所述滤镜轮中部与第二旋转电机连接，所述滤镜轮表面的第一圆周上均匀设置有多个采集端滤光片，所述滤镜轮表面的第二圆周上设置有多个与采集端滤光片配合的光源，每次切换荧光波段时，同步切换光源和采集端滤光片；第一旋转电机用于转动滤镜轮切换荧光波段，第二旋转电机带动微流控芯片转动并辅助试剂做离心运动；

所述微流控芯片内还设置有多个凹槽容腔，所述凹槽容腔底部为平面，所述凹槽容腔上部与注射通道连接，所述注射通道倾斜朝向微流控芯片的中部设置并且在微流控芯片表面通过加样孔与外部贯通连接，所述凹槽容腔上部与还与出气通道连接；

所述光源或者光电采集器倾斜设置，所述光源的光线焦点和光电采集器的采光焦点相交于微流控芯片表面。

进一步的，所述光源包括外壳以及设置在外壳表面的安装座，所述安装座上设置有角度限位面，所述角度限位面与滤镜轮表面抵接，所述安装座通过螺钉与滤镜轮锁固。

进一步的，所述外壳内依次设置有led、准直透镜、发射端滤光片和聚焦透镜。

进一步的，所述外壳对应的滤镜轮上设置有安装孔，所述外壳的发射端穿过安装孔设置。

进一步的，所述外壳为圆柱结构。

进一步的，相邻的两个加样孔错位设置，凹槽容腔的数量与检测样品的数量一致。

进一步的，所述出气通道穿过微流控芯片的侧边后与外部贯通。

进一步的，所述光电采集器为ccd相机或者cmos相机。

本发明的有益效果：

1、微流控芯片结构设计更容易扩展到更多的样本同时处理，滤镜轮形式的结构更容易增加更多的荧光波段采集。

2、支持更多样本同时实验，且兼容样本前置处理的离心功能，实验更方便快捷。

3、结构相对简单，稳定，设备体积也可以做到非常小，方便用户携带。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的滤镜轮仰视示意图；

图3是本发明的光源截面示意图；

图4是本发明的微流控芯片截面结构示意图；

图5是本发明的微流控芯片俯视示意图。

图中标号：

1、微流控芯片；2、光电采集器；3、第一旋转电机；4、滤镜轮；41、第二旋转电机；5、采集端滤光片；6、光源；7、凹槽容腔；8、注射通道；9、加样孔；10、出气通道；11、外壳；12、安装座；13、角度限位面；14、led；15、准直透镜；16、发射端滤光片；17、聚焦透镜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1至图5所示，本发明的微流控多样本多色荧光采集装置的一实施例，包括微流控芯片1和光电采集器2，微流控芯片1中部与第一旋转电机3连接，光电采集器2设置在微流控芯片1的上方，光电采集器2与微流控芯片1之间还设置有滤镜轮4，滤镜轮4中部与第二旋转电机41连接，滤镜轮4表面的第一圆周上均匀设置有多个采集端滤光片5，滤镜轮4表面的第二圆周上设置有多个与采集端滤光片5配合的光源6；光电采集器2位于采集端滤光片5所在的圆周上方，采集端滤光片5在旋转后始终能够经过光电采集器2下方，用于配合采集图像。每次切换荧光波段时，同步切换光源和采集端滤光片；第一旋转电机用于转动滤镜轮切换荧光波段，第二旋转电机带动微流控芯片转动并辅助试剂做离心运动。

上述的微流控芯片1内还设置有多个凹槽容腔7，凹槽容腔7底部为平面，内壁是圆柱状的，保证试剂最小体积为0.1ul时，也能铺满一个圆面，能与制冷片有最大面积的接触，能够快速被加热，受热均匀，提高操作效率；凹槽容腔7上部与注射通道8连接，注射通道8倾斜朝向微流控芯片1的中部设置并且在微流控芯片1表面通过加样孔9与外部贯通连接，凹槽容腔7上部与还与出气通道10连接，出气通道10穿过微流控芯片1的侧边后与外部贯通，用于平衡槽内的气压，方便液体自动流入到凹槽内部。

光源6倾斜设置，光源6照射在光电采集器2对应的微流控芯片1表面，可以理解为光源6的照射焦点和光电采集器2的拍摄焦点在微流控芯片1表面相交于微流控芯片上，包装光源6的均匀性，虽然光源6为斜对着微流控芯片1，光电采集器2为正对着微流控芯片1，但是倾斜着的角度很小，对于整个芯片面来讲，俩端的光能量差异几乎很小，所以不影响检测效果。当然也可以是光电采集器设置为倾斜一定角度，光源为垂直照射。

具体的，光源6包括外壳11以及设置在外壳11表面的安装座12，安装座12上设置有角度限位面13，当角度限位面13与滤镜轮4表面抵接时，外壳11即呈倾斜摆放，安装座12再通过螺钉与滤镜轮4锁固，从而保证入射角度的稳定性和一致性，无需调节操作，从而提高组装后的精度。外壳11对应的滤镜轮4上设置有安装孔，外壳11的发射端穿过安装孔设置，发射端光纤隐藏在滤镜轮4下方，减少光干扰，并且通过安装孔可以有效定位外壳11的安装位置，进一步提高组装精度。还将上述的外壳11为圆柱结构，安装孔设计为匹配的插入椭圆结构，该结构便于操作组装以及制备，并且圆柱结构可以微调，降低生产组装的难度。

在使用时，样品从微流控芯片1的加样孔9注射到凹槽容腔7内，加样后一方面是依靠出气孔排出气压，从而使液体自动流入到凹槽容腔7内，另一方面依靠液体流动会有部分试剂残留在槽壁上，需要第一旋转电机3转动将液体离心的同时，也可以将槽壁上的液体甩到反应凹槽内。开始实验时，微流控芯片1底部的制冷片开始做冷热循环，在需要采光时，顶部的滤镜轮4通过第二旋转电机41转动切换到第一个采集端滤光片5，同时相对应配合的第一个光源6点亮，光电采集器2通过采集端滤光片5开始采集微流控芯片1的图像，电脑软件端开启一个新的线程在后台处理采集到的图像数据中的每个试剂槽的荧光亮度值，在采集完成后可以立马切换到第二个采集端滤光片5采集第二个通道的荧光图片，再开启新的线程在后台分析图像，以此顺序循环采集完每个通道的荧光图像数据。多个采集端滤光片5是不同的，因此通过滤镜轮4切换从而达到不同波段的荧光采集。每次采集的时间能够保持在1.5s以内，保证了试剂反应的一致性和稳定性，有效提高检测效率和精度。上述滤镜轮4的结构还可以更方便的扩展更多的采集波段。

微流控芯片中凹槽容腔为一进一出结构，注射通道为倾斜向下，在凹槽容腔，样品的出气通道的开孔位置高于注射通道与凹槽容腔连接的位置，样品流动方式为加样孔加样后，通过很细的出气通道来平衡大气压，从而达到液体自动往下流动，残留在注射通道中的液体可以通过机器转动离心从而将液体甩到反应槽中，气通道的开孔位置较高也不用担心离心时的液体迸溅。

上述的外壳11内依次设置有led14、准直透镜15、发射端滤光片16和聚焦透镜17，具有光路紧凑精简式的光路结构，降低体积。

上述相邻的两个加样孔9错位设置，可以为内外环结构布置，分布96个甚至更多的样品槽，样品槽分内外环交叉分布，防止加样时的样品污染。图4中为内外两圈的结构，当然还可以为更多圈的结构，以容纳更多的样品，提高检测能力，并且只需要更换微流控芯片1，成本低。并且光电采集器2为ccd相机或者cmos相机，可以根据检测需求更换。

本发明采用新型的微流控芯片1取代传统的pcr试管，一个微流控芯片1可以最大支持360个样本，每次实验可以同时处理大批量的实验样本，外加顶部发光采光，可以更加方便的做到大通量的多色荧光采集系统。由于微流控芯片1的结构设计，可以与底部制冷片更加紧密的贴合，增加温度的传导速率，缩短整个实验过程，大大提高了处理样本的速率。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。