CN110218647A - 一种pcr反应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PCR反应装置，包括：热学系统，用于对若干个PCR反应试管内的反应体系进行精确温度控制；光源系统，用于产生不同颜色的光源并提供同光强的光照射至对应PCR反应试管内的反应体系上；成像光学系统，用于收集PCR反应试管经不同颜色光照射后发出的荧光并拍摄成像；罩壳，用于安装热学系统、光源系统和成像光学系统，分为基座部分和翻盖部分。本发明集成热学系统、光源系统和成像光学系统，能够对大量的样本进行温度控制，并且能防止试管内的液体蒸发后出现凝结在试管顶部和凝结挂壁的问题，保证了试管内液体的光照强度一致，有助于提高检测结果的准确度；此外，设置多组光机，可以每个成像通道只处理特定颜色的光，提高成像结果的精确度。

Description

一种PCR反应装置
技术领域
本发明涉及PCR仪的技术领域，具体涉及一种PCR反应装置。
背景技术
QPCR的英文全名是Real-time Quantitative PCR Detecting System，即实时荧光定量核酸扩增检测系统，也叫实时定量基因扩增荧光检测系统，简称QPCR，是指在PCR反应体系中加入荧光基团，利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程，使每一个循环变得“可见”，最后通过Ct值和标准曲线对样品中的DNA(或cDNA)的起始浓度进行定量的方法。与传统的PCR相比，QPCR能实现准确定量。
QPCR的基本原理是：扩增呈指数增长，在反应体系和条件完全一致的情况下，样本DNA含量与扩增产物的对数成正比。由于反应体系中的荧光染料或荧光标记物与扩增产物结合发光，其荧光量与扩增产物成正比。随着反应荧光信号强度不断增加，每经过一个循环，收集一次荧光强度信号，经过一定的循环后，得到一条荧光扩增曲线图。
目前市场上的QPCR产品其热学部分对试管加热过程中，试管内的液体蒸发后会出现凝结在试管顶部和凝结挂壁的问题，影响反应，导致结果偏差大；其光源部分通常使用白色LED或卤钨灯等宽光源的光谱，虽然一个光源可以激发所有通道，但是它的光谱利用率很低，大部分光能量会作为背景干扰，影响最终信号的采集，另外，由于装有样品的容器都有一定深度，摄像头到各个样品之间的光程有长有短，存在光路差异，导致照射到位于边缘的样品与位于中间的样品的光强差异大，样品需要加入内参荧光物质校正，增加了实验成本；此外，现有的QPCR产品其成像系统通常为一个，一旦发生故障就导致检测结果不精准或者QPCR仪无法工作的问题；且采用一个成像系统对多种颜色的光源进行处理，会导致处理结果不精准的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种PCR反应装置。
为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种PCR反应装置，其特征在于，包括：
热学系统，用于对若干个PCR反应试管内的反应体系进行精确温度控制；
光源系统，用于产生不同颜色的光源并提供同光强的光照射至对应所述PCR反应试管内的反应体系上；
成像光学系统，用于收集PCR反应试管经不同颜色光照射后发出的荧光并拍摄成像；
罩壳，用于安装热学系统、光源系统和成像光学系统，分为基座部分和翻盖部分，所述的翻盖部分通过转动机构与所述的基座部分可转动连接。
进一步，所述的热学系统包括温控模块、反应模和散热模块，所述的反应模上设置有若干个用于放置所述PCR反应试管的反应池，所述的温控模块包括设置于所述反应模底部的帕尔贴片以及设于放置好的所述PCR反应试管顶部的热盖；所述的光源系统包括光源光纤模块和光源发生模块，所述的光源发生模块通过所述光源光纤模块将光平行传导至对应的PCR反应试管中；所述的成像光学系统包括若干用于检测对应PCR反应试管的光纤端子和若干组光机，每个所述光纤端子各通过光纤导线与每组光机连接；所述温控模块上的热盖和光源系统均安装在所述罩壳的翻盖部分，其余均安装在所述罩壳的基座部分。
进一步，所述的温控模块还包括设于基座部分内的辅助加热板和设于所述翻盖部分的热盖固定板，所述的辅助加热板设置在所述反应模上，并且所述辅助加热板套设在放置于所述反应模上的PCR反应试管上；所述的热盖安装在可翻转的热盖固定板上，加热状态下，所述的热盖固定板随翻盖部分翻转至水平使所述热盖位于所述PCR反应试管的顶部；所述的辅助加热板、热盖及热盖固定板上均设置有与所述反应模上的反应池相对应的通孔，所述的PCR反应试管穿过辅助加热板上对应的通孔后插于对应的反应池内。
进一步，所述的散热模块包括设于所述帕尔贴片底部的导热板、设于所述导热板底部的散热器以及设于所述导热板左右两侧的导热罩，所述的散热模块还包括散热风扇A，至少一个所述的导热罩内安装有所述的散热风扇A，通过散热风扇A将热量顺着导热罩吹散到外部环境中。
进一步，所述的散热模块包括设于所述帕尔贴片底部的散热底座、安装在罩壳上的散热鳍片、连接所述散热底座和散热鳍片的若干根热管，所述的散热模块还包括安装在所述散热鳍片上的至少一个的散热风扇B，通过散热风扇B将热量吹散到外部环境中。
进一步，所述的光源光纤模块包括安装在所述热盖上的光纤定位板和安装在所述光纤定位板上的光纤束，所述的光纤定位板上设置有至少一个的光纤大端安装孔，所述的光源发生模块上设置有与所述光纤大端安装孔等数量的光源输出口，每个光源输出口与所述光纤大端安装孔对应相接；每个所述光纤大端安装孔上各安装一所述光纤束；所述的光纤定位板上还设置有与所述PCR反应试管同数量并相对应的光纤固定孔，每个所述的光纤固定孔的底部对应放置一所述PCR反应试管；每束所述光纤束分成多支光纤且光纤的末端分别与对应的光纤固定孔连接。
进一步，所述的光源光纤模块还包括与所述PCR反应试管同数量的第二准直凸镜，所述的第二准直凸镜位于对应所述PCR反应试管与所述光纤固定孔之间；所述的光源发生模块包括光源驱动板、设置于所述光源驱动板上与所述光纤大端安装孔等数量的光源发生单元，每个所述的光源发生单元包括排列在所述光源驱动板上的若干灯珠以及与所述灯珠等数量的准直滤光反光组件，每个所述灯珠的上方各设置一所述准直滤光反光组件，每组所述准直滤光反光组件能将光反射至对应的所述光纤大端安装孔；每组所述的准直滤光反光组件包括由下而上依次设置的第一准直透镜、卡环、滤光片和反光镜，所述的反光镜呈水平倾斜45°放置，将经过第一准直透镜、卡环、滤光片和反光镜处理后的光反射至对应的光纤大端安装孔。
进一步，每个所述光源发生单元上的灯珠包括蓝光灯珠、绿光灯珠、黄光灯珠和红光灯珠四个，所述的蓝光灯珠、绿光灯珠、黄光灯珠和红光灯珠相对光纤定位板由近及远排列，位于所述蓝光灯珠、绿光灯珠、黄光灯珠上的反光镜均采用二色镜；每个所述的光源发生单元还包括由固定在所述光源驱动板上的底壳、设置在所述底壳内部的上壳以及通过紧固件固定在所述底壳上的上盖构成的壳体，同一个所述光源发生单元内的灯珠、准直滤光反光组件均位于所述壳体内；所述的上壳还在与对应所述光纤大端安装孔的相接处设置有所述光源输出口。
进一步，所述的成像光学系统包括若干组光机和若干个光纤端子，每个所述PCR反应试管的旁侧均设置一所述的光纤端子，用于收集对应PCR反应试管内的荧光，每个所述的光纤端子各通过光纤导线与每组光机连接，每组所述的光机在光纤壳内设置有多个成像通道，每个成像通道内各设置有成像组件，所述成像组件包括沿着各自成像通道轴向由内而外设置的滤光镜、镜头、芯片固定基座和成像芯片，每组所述的光机在两个成像通道的交界处还设置有二色镜，所述二色镜呈倾斜设置。
进一步，所述的滤光镜、镜头、芯片固定基座和成像芯片依次连接，所述的芯片固定基座设置于所述光纤壳在对应成像通道的外端，并且芯片固定基座与光纤壳之间设置有基座硅胶圈，所述芯片固定基座的凸缘上还设置有基座压板，所述的基座压板通过紧固件与光纤壳外部套装的外壳锁紧连接，所述的成像芯片连接于所述芯片固定基座的外端并且成像芯片和芯片固定基座之间还设置有芯片密封垫圈。
进一步，所述的成像光学系统还包括光纤板和遮光罩，每组所述光机均安装在所述光纤板上，所述的光纤板在每个所述光纤壳的垂直进口端处设置有成点阵排列并与成像通道相通的通光孔，连接每个所述光纤端子的光纤导线分成两支分别与两处对应的通光孔连接；所述的光纤板上设置有围板，所述的反应模位于围板的内侧，部分或全部所述的光纤端子安装在所述围板上；所述的遮光罩套设在所述反应模上，所述遮光罩上设置有与反应池相对应的光纤端子插孔，所述反应模在每个反应池处设置有与对应光纤端子插孔相通的收集孔，所述的光纤端子穿过对应的光纤端子插孔后与对应的收集孔相接。
进一步，所述的基座部分包括底板和固定在所述底罩上的顶罩，所述热学系统的底部固定于所述底罩上，所述底罩的至少一侧开设有通风孔，所述的顶罩上设置一用于容纳所述翻盖部分的翻盖槽，所述的顶罩和翻盖部分通过卡扣结构连接；该PCR反应装置还包括控制电路板，所述的热学系统、光源系统和成像光学系统均与所述的控制电路板电性连接，所述基座部分的后部设置有与所述控制电路板连接的电源开关、数据传输口、DC电源插口和固件烧录口。
由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明为一种PCR反应装置，集成热学系统、光源系统和成像光学系统，能够同次对大量的样本进行反应检测，并且能防止试管内的液体蒸发后出现凝结在试管顶部和凝结挂壁的问题，保证了试管内液体的光照强度一致，有助于提高检测结果的准确度；此外，设置多组光机，可以每个成像通道只处理某个特定颜色的光，提高成像结果的精确度。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明一种PCR反应装置的正面结构示意图；
图2为本发明一种PCR反应装置的背面结构示意图；
图3为本发明一种PCR反应装置的翻盖开启状态示意图；
图4为本发明一种PCR反应装置的内部结构示意图；
图5为本发明中热学系统的结构示意图；
图6为本发明中热学系统的爆炸图；
图6-1为本发明中采用热管的散热模块的结构示意图；
图7为本发明中光源系统的结构示意图；
图8为本发明中光源光纤模块的结构示意图；
图9为本发明中光源发生模块的局部爆炸图；
图10为本发明中光源发生单元的半剖结构示意图；
图11为本发明中成像光学系统的结构示意图；
图12为本发明中光机的半剖结构示意图；
图13为本发明中成像光学系统的仰视图；
图14为本发明中光纤板的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
请参阅图1至图4，一种PCR反应装置，包括：
热学系统1，用于对若干个PCR反应试管4内的反应体系进行精确温度控制；
光源系统2，用于产生不同颜色的光源并提供同光强的光照射至对应所述PCR反应试管4内的反应体系上；
成像光学系统3，用于收集PCR反应试管4经不同颜色光照射后发出的荧光并拍摄成像；
罩壳5，用于安装热学系统1、光源系统2和成像光学系统3，分为基座部分和翻盖部分，所述的翻盖部分通过转动机构与所述的基座部分可转动连接。
具体地，请参阅图5和图6，所述的热学系统1包括温控模块11、反应模12和散热模块13，所述的反应模12上设置有若干个用于放置所述PCR反应试管4的反应池121，所述的温控模块11包括设置于所述反应模12底部的帕尔贴片111以及设于放置好的所述PCR反应试管4顶部的热盖112；所述的光源系统2包括光源光纤模块22和光源发生模块21，所述的光源发生模块21通过所述光源光纤模块22将光平行传导至对应的PCR反应试管4中；所述的成像光学系统3包括若干用于检测对应PCR反应试管4的光纤端子31和若干组光机32，每个所述光纤端子31各通过光纤导线33与每组光机32连接；所述温控模块11上的热盖112和光源系统2均安装在所述罩壳5的翻盖部分，其余均安装在所述罩壳5的基座部分。
进一步地，所述的温控模块11还包括设于基座部分内的辅助加热板113和设于所述翻盖部分的热盖固定板114，所述的辅助加热板113设置在所述反应模12上，并且所述辅助加热板113套设在放置于所述反应模12上的PCR反应试管4上；所述的热盖112安装在可翻转的热盖固定板114上，加热状态下，所述的热盖固定板114随翻盖部分翻转至水平使所述热盖112位于所述PCR反应试管4的顶部；所述的辅助加热板113、热盖112及热盖固定板114上均设置有与所述反应模12上的反应池121相对应的通孔，所述的PCR反应试管4穿过辅助加热板113上对应的通孔后插于对应的反应池121内。在本发明实施例中，热盖5的工作温度为100℃～110℃；辅助加热板113的工作温度为60℃～100℃，比如60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃等等。
作为一种实施方式，参阅图4至图6，散热模块13包括设于所述帕尔贴片111底部的导热板131、设于所述导热板131底部的散热器132以及设于所述导热板131左右两侧的导热罩133，所述的散热模块13还包括散热风扇A134，至少一个所述的导热罩133内安装有所述的散热风扇A134，通过散热风扇A134将热量顺着导热罩133吹散到外部环境中。优选，导热板131采用导热铜板，散热器132采用铝型材散热器。通过导热板131将帕尔贴片111的热量传递至散热器132，并通过导热罩133传递至环境中，散热风扇A134提高了散热效率。
作为另一种实施方式，参阅图6-1，所述的散热模块13包括设于所述帕尔贴片111底部的散热底座135、安装在罩壳5上的散热鳍片136、连接所述散热底座135和散热鳍片136的若干根热管137，所述的散热模块13还包括安装在所述散热鳍片136上的至少一个的散热风扇B138，通过散热风扇B138将热量吹散到外部环境中。热管137将帕尔贴片111产生的热量迅速传导到散热鳍片136，通过散热风扇B138将热量散到环境中。热管137能根据需求设计成不同的形状，以满足安装，使得整个装置结构更加紧凑，有助于减小整个装置的体积。优选，散热鳍片136安装在罩壳5的后壁上，向后散热，方便操作的同时防止检测人员被高温烫伤，控制电路板6安装在左、右侧，避开高温区。
在本发明实施例中，帕尔贴片111用于对反应池121进行加热或者制冷，当它对反应池进行加热时，其上表面发热，同时其下表面需要吸热；当它对反应池进行制冷时，其上表面吸热，下表面发热。
请参阅图7，所述的光源系统2包括光源光纤模块22和光源发生模块21，所述的光源发生模块21通过所述光源光纤模块22将光平行传导至对应的PCR反应试管4中。
请参阅图11，所述的成像光学系统3包括若干用于检测对应PCR反应试管4的光纤端子31和若干组光机32，每个所述光纤端子31各通过光纤导线33与每组光机32连接；所述温控模块11上的热盖112和光源系统2均安装在所述罩壳5的翻盖部分，其余均安装在所述罩壳5的基座部分。
进一步地，所述的温控模块11还包括设于基座部分内的辅助加热板113和设于所述翻盖部分的热盖固定板114，所述的辅助加热板113设置在所述反应模12上，并且所述辅助加热板113套设在放置于所述反应模12上的PCR反应试管4上，辅助加热板113的温度保持在70℃左右，防止PCR反应试管4内的蒸汽在PCR反应试管4的管壁预冷后凝结挂壁；所述的热盖112安装在可翻转的热盖固定板114上，加热状态下，所述的热盖固定板114随翻盖部分翻转至水平使所述热盖112位于所述PCR反应试管4的顶部；所述的散热模块13还包括风扇134，至少一个所述的导热罩133内安装有所述的风扇134；所述的辅助加热板113、热盖112及热盖固定板114上均设置有与所述反应模12上的反应池121相对应的通孔，所述的PCR反应试管4穿过辅助加热板113上对应的通孔后插于对应的反应池121内。
进一步地，请参阅图8，所述的光源光纤模块22包括安装在所述热盖112上的光纤定位板220和安装在所述光纤定位板220上的光纤束221，所述的光纤定位板220上设置有至少一个的光纤大端安装孔2201，所述的光源发生模块22上设置有与所述光纤大端安装孔2201等数量的光源输出口，每个光源输出口与所述光纤大端安装孔2201对应相接；每个所述光纤大端安装孔2201上各安装一所述光纤束221；所述的光纤定位板220上还设置有与所述PCR反应试管4同数量并相对应的光纤固定孔2202，每个所述的光纤固定孔2202的底部对应放置一所述PCR反应试管4；每束所述光纤束221分成多支光纤且光纤的末端分别与对应的光纤固定孔2202连接。
进一步地，所述的光源光纤模块22还包括与所述PCR反应试管4同数量的第二准直凸镜222，所述的第二准直凸镜222位于对应所述PCR反应试管4与所述光纤固定孔2202之间；所述的光源发生模块21包括光源驱动板210、设置于所述光源驱动板210上与所述光纤大端安装孔2201等数量的光源发生单元，请参阅图9和图10，每个所述的光源发生单元包括排列在所述光源驱动板210上的若干灯珠211以及与所述灯珠211等数量的准直滤光反光组件212，每个所述灯珠211的上方各设置一所述准直滤光反光组件212，每组所述准直滤光反光组件212能将光反射至对应的所述光纤大端安装孔2201；每组所述的准直滤光反光组件212包括由下而上依次设置的第一准直透镜2121、卡环2122、滤光片2123和反光镜2124，所述的反光镜2124呈水平倾斜45°放置，将经过第一准直透镜2121、卡环2122、滤光片2123和反光镜2124处理后的光反射至对应的光纤大端安装孔2201。
在本发明实施例中，所述的光纤定位板220呈L型结构，所述的光纤大端安装孔2201分布在所述光纤定位板220的竖直部分，所述的光纤固定孔2202分布在所述光纤定位板220的水平部分。
进一步地，每个所述光源发生单元上的灯珠211数量和灯珠发出的色光可以根据需要进行设计。在本发明实施例中，灯珠211选用蓝光灯珠、绿光灯珠、黄光灯珠和红光灯珠四个，所述的蓝光灯珠、绿光灯珠、黄光灯珠和红光灯珠相对光纤定位板220由近及远排列，位于所述蓝光灯珠、绿光灯珠、黄光灯珠上的反光镜2124均采用二色镜；每个所述的光源发生单元还包括由固定在所述光源驱动板210上的底壳213、设置在所述底壳213内部的上壳214以及通过紧固件固定在所述底壳213上的上盖215构成的壳体，同一个所述光源发生单元内的灯珠211、准直滤光反光组件212均位于所述壳体内；所述的上壳214还在与对应所述光纤大端安装孔2201的相接处设置有所述光源输出口2140。
进一步地，请参阅图11和图12，每个所述PCR反应试管4的旁侧均设置一所述的光纤端子31，用于收集对应PCR反应试管4内的荧光，每个所述的光纤端子31各通过光纤导线33与每组光机32连接，每组所述的光机32在光纤壳320内设置多个成像通道321，每个成像通道321内各设置有成像组件，所述成像组件包括沿着各自成像通道321轴向由内而外设置的滤光镜322、镜头323、芯片固定基座324和成像芯片325，每组所述的光机32在每个成像通道321的输入端还设置有二色镜326，所述二色镜326呈倾斜设置。优选，二色镜326呈水平45°倾斜设置。
具体地，所述的滤光镜322、镜头323、芯片固定基座324和成像芯片325依次连接，所述的芯片固定基座324设置于所述光纤壳320在对应成像通道321的外端，并且芯片固定基座324与光纤壳320之间设置有基座硅胶圈327，所述芯片固定基座324的凸缘上还设置有基座压板328，所述的基座压板328通过紧固件与光纤壳320外部套装的外壳锁紧连接，所述的成像芯片325连接于所述芯片固定基座324的外端并且成像芯片325和芯片固定基座324之间还设置有芯片密封垫圈329。
进一步地，所述的成像光学系统3还包括光纤板34(见图13和图14)和遮光罩35(见图5和图6)，每组所述光机32均安装在所述光纤板34上，所述的光纤板34在每个所述光纤壳320的垂直进口端处设置有成点阵排列并与成像通道321相通的通光孔340，连接每个所述光纤端子31的光纤导线33分成两支分别与两处对应的通光孔340连接；所述的光纤板34上设置有围板341，所述的反应模12位于围板341的内侧，部分或全部所述的光纤端子31安装在所述围板341上；所述的遮光罩35套设在所述反应模12上，所述遮光罩35上设置有与反应池121相对应的光纤端子插孔350，所述反应模12在每个反应池121处设置有与对应光纤端子插孔350相通的收集孔122，所述的光纤端子31穿过对应的光纤端子插孔350后与对应的收集孔122相接。
在本发明实施例中，灯珠211选用蓝光灯珠、绿光灯珠、黄光灯珠和红光灯珠四个，则成像通道321也设计成4个，分别均分在两个光机32上，每个光机32设计两个分别竖直和水平分布的成像通道321，两个光机32对称安装在光纤板34上，以保持平衡，4个成像通道321上的成像芯片325可以分别处理经蓝光灯珠、绿光灯珠、黄光灯珠和红光灯珠照射后的荧光成像。
更进一步地，所述的基座部分包括底板51和固定在所述底罩51上的顶罩52，所述热学系统1的底部固定于所述底罩51上，所述底罩51的至少一侧开设有通风孔510，所述的顶罩52上设置一用于容纳所述翻盖部分53的翻盖槽，所述的顶罩52和翻盖部分通过卡扣结构54连接；该PCR反应装置还包括控制电路板6，所述的热学系统1、光源系统2和成像光学系统3均与所述的控制电路板6电性连接，所述基座部分的后部设置有与所述控制电路板6连接的电源开关61、数据传输口62、DC电源插口63和固件烧录口64，控制电路板6的旁侧还设置有用于散热的小风扇；转动机构包括分别安装在顶罩52和翻盖部分上的定子和转子，或分别安装在顶罩52和翻盖部分上的转子和定子构成，转子和定子之间转动配合。
作为其中一种实施方式，反应模12上反应池121的数量为16个并呈2*8点阵排列，能同时安放16个PCR反应试管4，同时对16个样品进行反应，光纤端子31的数量也为16，每处通光孔340的数量与反应池121的数量相同并呈4*4点阵排列。
作为另一种实施方式，反应模12上反应池121的数量为20个并呈2*10点阵排列，能同时安放20个PCR反应试管4，同时对20个样品进行反应，光纤端子31的数量也为20，每处通光孔340的数量与反应池121的数量相同并呈4*5点阵排列。
以此类推，反应模12上反应池121的数量为N个，则能同时安放N个PCR反应试管4，同时对N个样品进行反应检测，光纤端子31及每处通光孔340的数量均为N个。
本发明一种PCR反应装置的在工作过程，以16个反应池121为例：
实验过程中，热盖112保持105℃，以防止PCR反应试管4中的液体蒸发后凝结在试管顶部；辅助加热板113的温度保持在70℃左右，防止试管内的蒸汽在试管壁预冷后凝结挂壁。
PCR反应试管4与反应池紧密接触，由帕尔贴片111加热/制冷反应池，进而来加热/制冷PCR反应试管4内液体。帕尔贴片111对反应池进行制冷时，它的下表面会产生大量的热量，这些热量通过导热板131迅速扩散并传导给散热器132，最终由散热器132两端风扇产生的风带走。
控制电路板6通过驱动板母座2101驱动光源驱动板210，点亮蓝光灯珠，发出蓝光，通过其上的第一准直透镜2121将光线变成平行光后照到上面的滤光片2123，得到所需波长的光，该光纤被其上45°放置的二色镜向左反射出，照射到对应光纤束221的大端，由光纤束221将这束光分成8小束之后照射到8个PCR反应试管4上方的第二准直透镜222，这些第二准直透镜222将每束光变成平行光后照到试管内的液体上。绿光、黄光、红光灯珠同上理，也可以蓝、绿、黄、红4种灯珠依次点亮，光源口依次发射出蓝、绿、黄、红4种光，照到光源光纤模块22。
PCR反应试管4中的液体反应体系在不同颜色光源光的照射下，会发出另一种不同于光源颜色的荧光，这些荧光被放置在对应每个PCR反应试管4前的光纤端子31收集并分成两份传输到两个由4×4点阵排列的通光孔340构成的光机拍摄面。以下单举其中一侧来阐明工作原理：光机拍摄面点阵发出的光通过二色镜326后被传送到相应的成像通道321，这些光经过滤光镜322后，杂光被滤除，镜头323将这些点阵发出的光成像到成像芯片325上，完成一次拍摄。
一个光机32设置两个成像通道321，采用四种光源颜色则安装两组光机32，若采用2n种光源颜色则安装n组光机32，每个成像通道321可针对性只处理某个特定颜色的光，有助于提高处理结果的准确度。
本发明中，PCR反应试管的数量为16支，甚至更多，每处点阵排列的通光孔340数量与PCR反应试管的数量一致，实现了大批量对PCR反应试管中反应体系荧光成像，通过大量的样本数据来提高测试结果的准确性。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种PCR反应装置，其特征在于，包括：
热学系统(1)，用于对若干个PCR反应试管(4)内的反应体系进行精确温度控制；
光源系统(2)，用于产生不同颜色的光源并提供同光强的光照射至对应所述PCR反应试管(4)内的反应体系上；
成像光学系统(3)，用于收集PCR反应试管(4)经不同颜色光照射后发出的荧光并拍摄成像；
罩壳(5)，用于安装热学系统(1)、光源系统(2)和成像光学系统(3)，分为基座部分和翻盖部分，所述的翻盖部分通过转动机构(50)与所述的基座部分可转动连接。
2.根据权利要求1所述的一种PCR反应装置，其特征在于：所述的热学系统(1)包括温控模块(11)、反应模(12)和散热模块(13)，所述的反应模(12)上设置有若干个用于放置所述PCR反应试管(4)的反应池(121)，所述的温控模块(11)包括设置于所述反应模(12)底部的帕尔贴片(111)以及设于放置好的所述PCR反应试管(4)顶部的热盖(112)；所述的光源系统(2)包括光源光纤模块(22)和光源发生模块(21)，所述的光源发生模块(21)通过所述光源光纤模块(22)将光平行传导至对应的PCR反应试管(4)中；所述的成像光学系统(3)包括若干用于检测对应PCR反应试管(4)的光纤端子(31)和若干组光机(32)，每个所述光纤端子(31)各通过光纤导线(33)与每组光机(32)连接；所述温控模块(11)上的热盖(112)和光源系统(2)均安装在所述罩壳(5)的翻盖部分，其余均安装在所述罩壳(5)的基座部分。
3.根据权利要求2所述的一种PCR反应装置，其特征在于：所述的温控模块(11)还包括设于基座部分内的辅助加热板(113)和设于所述翻盖部分的热盖固定板(114)，所述的辅助加热板(113)设置在所述反应模(12)上，并且所述辅助加热板(113)套设在放置于所述反应模(12)上的PCR反应试管(4)上；所述的热盖(112)安装在可翻转的热盖固定板(114)上，加热状态下，所述的热盖固定板(114)随翻盖部分翻转至水平使所述热盖(112)位于所述PCR反应试管(4)的顶部；所述的辅助加热板(113)、热盖(112)及热盖固定板(114)上均设置有与所述反应模(12)上的反应池(121)相对应的通孔，所述的PCR反应试管(4)穿过辅助加热板(113)上对应的通孔后插于对应的反应池(121)内。
4.根据权利要求2所述的一种PCR反应装置，其特征在于：所述的散热模块(13)包括设于所述帕尔贴片(111)底部的导热板(131)、设于所述导热板(131)底部的散热器(132)以及设于所述导热板(131)左右两侧的导热罩(133)，所述的散热模块(13)还包括散热风扇A(134)，至少一个所述的导热罩(133)内安装有所述的散热风扇A(134)，通过散热风扇A(134)将热量顺着导热罩(133)吹散到外部环境中。
5.根据权利要求2所述的一种PCR反应装置，其特征在于：所述的散热模块(13)包括设于所述帕尔贴片(111)底部的散热底座(135)、安装在罩壳(5)上的散热鳍片(136)、连接所述散热底座(135)和散热鳍片(136)的若干根热管(137)，所述的散热模块(13)还包括安装在所述散热鳍片(136)上的至少一个的散热风扇B(138)，通过散热风扇B(138)将热量吹散到外部环境中。
6.根据权利要求2所述的一种PCR反应装置，其特征在于：所述的光源光纤模块(22)包括安装在所述热盖(112)上的光纤定位板(220)和安装在所述光纤定位板(220)上的光纤束(221)，所述的光纤定位板(220)上设置有至少一个的光纤大端安装孔(2201)，所述的光源发生模块(21)上设置有与所述光纤大端安装孔(2201)等数量的光源输出口，每个光源输出口与所述光纤大端安装孔(2201)对应相接；每个所述光纤大端安装孔(2201)上各安装一所述光纤束(221)；所述的光纤定位板(220)上还设置有与所述PCR反应试管(4)同数量并相对应的光纤固定孔(2202)，每个所述的光纤固定孔(2202)的底部对应放置一所述PCR反应试管(4)；每束所述光纤束(221)分成多支光纤且光纤的末端分别与对应的光纤固定孔(2202)连接。
7.根据权利要求6所述的一种PCR反应装置，其特征在于：所述的光源光纤模块(22)还包括与所述PCR反应试管(4)同数量的第二准直凸镜(222)，所述的第二准直凸镜(222)位于对应所述PCR反应试管(4)与所述光纤固定孔(2202)之间；所述的光源发生模块(21)包括光源驱动板(210)、设置于所述光源驱动板(210)上与所述光纤大端安装孔(2201)等数量的光源发生单元，每个所述的光源发生单元包括排列在所述光源驱动板(210)上的若干灯珠(211)以及与所述灯珠(211)等数量的准直滤光反光组件(212)，每个所述灯珠(211)的上方各设置一所述准直滤光反光组件(212)，每组所述准直滤光反光组件(212)能将光反射至对应的所述光纤大端安装孔(2201)；每组所述的准直滤光反光组件(212)包括由下而上依次设置的第一准直透镜(2121)、卡环(2122)、滤光片(2123)和反光镜(2124)，所述的反光镜(2124)呈水平倾斜45°放置，将经过第一准直透镜(2121)、卡环(2122)、滤光片(2123)和反光镜(2124)处理后的光反射至对应的光纤大端安装孔(2201)。
8.根据权利要求2所述的一种PCR反应装置，其特征在于：所述的成像光学系统(3)包括若干组光机(32)和若干个光纤端子(31)，每个所述PCR反应试管(4)的旁侧均设置一所述的光纤端子(31)，用于收集对应PCR反应试管(4)内的荧光，每个所述的光纤端子(31)各通过光纤导线(33)与每组光机(32)连接，每组所述的光机(32)在光纤壳(320)内设置有多个成像通道(321)，每个成像通道(321)内各设置有成像组件，所述成像组件包括沿着各自成像通道(321)轴向由内而外设置的滤光镜(322)、镜头(323)、芯片固定基座(324)和成像芯片(325)，每组所述的光机(32)在每个成像通道(321)的输入端还设置有二色镜(326)，所述二色镜(326)呈倾斜设置。
9.根据权利要求2所述的一种PCR反应装置，其特征在于：所述的成像光学系统(3)还包括光纤板(34)和遮光罩(35)，每组所述光机(32)均安装在所述光纤板(34)上，所述的光纤板(34)在每个所述光纤壳(320)的垂直进口端处设置有成点阵排列并与成像通道(321)相通的通光孔(340)，连接每个所述光纤端子(31)的光纤导线(33)分成两支分别与两处对应的通光孔(340)连接；所述的光纤板(34)上设置有围板(341)，所述的反应模(12)位于围板(341)的内侧，部分或全部所述的光纤端子(31)安装在所述围板(341)上；所述的遮光罩(35)套设在所述反应模(12)上，所述遮光罩(35)上设置有与反应池(121)相对应的光纤端子插孔(350)，所述反应模(12)在每个反应池(121)处设置有与对应光纤端子插孔(350)相通的收集孔(122)，所述的光纤端子(31)穿过对应的光纤端子插孔(350)后与对应的收集孔(122)相接。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的一种PCR反应装置，其特征在于：所述的基座部分包括底板(51)和固定在所述底罩(51)上的顶罩(52)，所述热学系统(1)的底部固定于所述底罩(51)上，所述底罩(51)的至少一侧开设有通风孔，所述的顶罩(52)上设置一用于容纳所述翻盖部分的翻盖槽，所述的顶罩(52)和翻盖部分通过卡扣结构连接；该PCR反应装置还包括控制电路板(6)，所述的热学系统(1)、光源系统(2)和成像光学系统(3)均与所述的控制电路板(6)电性连接，所述基座部分的后部设置有与所述控制电路板(6)连接的电源开关(61)、数据传输口(62)、DC电源插口(63)和固件烧录口(64)。
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Denomination of invention: A PCR reaction device

Effective date of registration: 20210720

Granted publication date: 20200512

Pledgee: Hangzhou High-tech Financing Guarantee Co.,Ltd.

Pledgor: Hangzhou Anta Biotechnology Co.,Ltd.

Registration number: Y2021330000951