CN110327992B - 一种加热装置及应用其的便携式qpcr装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种加热装置，包括加热平台和至少一个散热风扇；加热平台自下而上依次包括第一硅胶加热片、第一均热平台、第二均热平台、第二硅胶加热片；第一均热平台固定于第一硅胶加热片上表面，第二均热平台固定于第二硅胶加热片下表面；第二硅胶加热片和第二均热平台具有对应的贯穿的多孔结构；加热平台内设置有至少一个温度传感器；散热风扇设置于加热平台下方。本发明实施例提供的加热装置，采用硅胶加热片对样品板进行加热，并采用均热平台克服硅胶加热片加热不均的问题；采用散热风扇对样品板进行降温，所述加热装置的最大功耗仅为300W；其横截面积与样品板尺寸相当，高度不大于60mm；可实现QPCR装置的低功耗和小型化。

Description

一种加热装置及应用其的便携式QPCR装置
技术领域
本发明涉及QPCR反应装置技术领域，特别是涉及一种加热装置及应用其的便携式QPCR装置。
背景技术
实时定量PCR(Real-time Quantitative PCR，简称QPCR)已经成为最常用的DNA及mRNA定量技术之一,为目前最常用的病原体及病毒检测技术。然而现有商用QPCR装置的变温平台系统一般采用较厚(通常为4mm以上)的铝板 (或铜、银、金等导热性能优秀的材料)，该设计有较大的系统比热容，升降温过冲较小，易于控温稳定并达到较好的平面温度均匀度，但较大的比热容需要较大的功率保证升温速率(一般在600W以上)；而其对应的散热系统所需的结构体积则更加庞大，这导致QPCR装置平均功耗较大，不适合便携式使用，因此难以满足传染性疾病传播的区域医疗援助人员的速转移部署的需求；鉴于此问题，需要研发一种据有小型化、低功耗的加热装置的便携式QPCR装置。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种加热装置及应用其的便携式QPCR装置，以实现QPCR装置的低功耗和小型化。具体技术方案如下：
本发明第一方面提供了一种加热装置，包括加热平台和至少一个散热风扇；
所述加热平台自下而上依次包括第一硅胶加热片、第一均热平台、第二均热平台以及第二硅胶加热片；所述第一均热平台固定于所述第一硅胶加热片的上表面，所述第二均热平台固定于所述第二硅胶加热片的下表面；所述第二硅胶加热片和第二均热平台具有对应的贯穿的多孔结构；
所述加热平台内设置有至少一个温度传感器；所述散热风扇设置于所述加热平台下方；
当使用所述加热装置对样品进行加热时，样品板放置于第一均热平台与第二均热平台之间；样品板上样品孔的位置与所述第二硅胶加热片和第二均热平台的开孔位置一一对应。
在本发明第一方面的一些实施方式中，所述第一均热平台和第二均热平台包括铝板。
在本发明第一方面的一些实施方式中，所述第一均热平台的铝板和所述样品板之间设置有硅胶垫。
在本发明第一方面的一些实施方式中，所述第一硅胶加热片和第一均热平台固定于第一固定框内；所述第二硅胶加热片和第二均热平台固定于第二固定框内；所述第一固定框与第二固定框通过可拆卸连接，以实现二者在水平方向上的相对固定；
当使用所述加热装置对样品进行加热时，样品板放置于所述第一固定框内。
在本发明第一方面的一些实施方式中，所述第一固定框及第二固定框的材料选自高性能尼龙；所述高性能尼龙的热变形温度＞145℃；热导率小于 0.2W/(m·K)。
在本发明第一方面的一些实施方式中，所述第一硅胶加热片下表面、第一均热平台上表面和第二硅胶加热片上表面分别设置有温度传感器。
在本发明第一方面的一些实施方式中，还包括温控模块，所述温控模块用于通过所述温度传感器反馈的温度数据，控制硅胶加热片的加热状态以及所述至少一个散热风扇的启动或停止。
本发明第二方面提供了一种便携式QPCR装置，包括壳体，以及位于壳体内的扫描荧光成像装置以及本发明第一方面所述的加热装置；
其中，所述扫描荧光成像装置包括激光器、第一滤光片、半透镜、二向色镜、反射镜、二维振镜、F-theta透镜、微透镜阵列、汇聚透镜、第二滤光片、第一信号检测装置和第二信号检测装置；
其中，所述激光器、第一滤光片、半透镜和第一信号检测装置沿第一光轴线依次设置；
所述半透镜与所述二向色镜沿与所述第一光轴线垂直的第二光轴线依次设置；所述二向色镜设置于所述半透镜的反射面；
所述反射镜、二向色镜、第二滤光片、会聚透镜和第二信号检测装置沿与所述第二光轴线垂直的第三光轴线依次设置；其中，所述反射镜的反射面面对所述二向色镜的反射面；
所述反射镜、二维振镜沿与所述第三光轴线垂直的第四光轴线依次设置；
所述二维振镜、F-theta透镜、微透镜阵列沿与所述第四光轴线垂直的第五光轴线依次设置；
所述第一信号检测装置用于接收由激光器发射并经半透镜透射的第一激发光，并确定所述第一激发光的强度；
所述第二信号检测装置用于接收由荧光样品发射并经会聚透镜会聚的第一荧光，并确定所述第一荧光的荧光强度；且根据所述第一激发光的强度和所述第一荧光的荧光强度确定所述第一荧光的荧光强度的校正值；
所述加热装置位于所述微透镜阵列下方；
当使用所述便携式QPCR装置进行PCR反应时，样品板放置于所述加热装置的第一均热平台与第二均热平台之间。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述第一光轴线、第二光轴线、第三光轴线、第四光轴线和第五光轴线位于同一平面内。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述半透镜、二向色镜和反射镜平行设置。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述第一信号检测装置包括光电传感器；所述光电传感器用于接收所述第一激发光，并对所述第一激发光进行光电转换，确定所述第一激发光的强度对应的电信号；
所述第二信号检测装置包括光电倍增管和信号处理模块；
所述光电倍增管用于接收所述第一荧光，并将所述第一荧光的荧光信号进行光电转换，得到所述第一荧光的荧光强度对应的电信号；
所述信息处理模块用于根据所述第一激发光的强度对应的电信号和所述第一荧光的荧光强度对应的电信号确定所述第一荧光的荧光强度的校正值。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述扫描荧光成像装置还包括光阑，所述光阑设置于所述会聚透镜和所述第二信号检测装置之间，用于提高经会聚透镜会聚的第一荧光的荧光信号的信噪比。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述扫描荧光成像装置的激光器为 470nm激光器。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述扫描荧光成像装置的第一滤光片选自中心波长为470nm的窄带滤光片；第二滤光片选自中心波长为532nm的窄带滤光片；二向色镜选自截止波长在470nm-532nm之间的长通二向色镜。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述样品板为384孔板。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述壳体内通过隔板分割为水平方向分布的第一格室和第二格室；所述加热装置以及所述扫描荧光成像装置中的二维振镜、F-theta透镜和微透镜阵列位于第一格室；所述扫描荧光成像装置中的其他部件位于第二格室。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述加热平台将所述第一格室分隔成上下两个光隔离的空间。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述第二格室对应的壳体的侧壁上部设置有进风扇，侧壁下部设置有排风扇；所述隔板底部设置有通风孔。
在本发明第二方面的一些实施方式中，还包括交流-直流电转换模块以及电源板卡；所述交流-直流电转换模块用于将交流电转换为直流电；所述电源板卡用于将交流-直流电转换模块转换来的直流电转换为不同电压的直流电，以匹配装置内不同部件的电压需求。
本发明实施例提供的加热装置，采用硅胶加热片对样品板进行加热，并采用均热平台克服硅胶加热片加热不均匀的问题；同时，采用散热风扇对样品板进行降温，所述加热装置的平均功耗约为100W,最大功耗仅为300W；所述加热装置的横截面积与样品板尺寸相当，高度不大于60mm；可实现QPCR装置的低功耗和小型化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种加热装置的结构示意图。
图2为一种加热装置的爆炸图。
图3为一种便携式QPCR装置的扫描荧光成像装置的光学原理图。
图4为一种便携式QPCR装置的扫描荧光成像装置的装配图。
图5为一种便携式QPCR装置的内部第一结构示意图。
图6为一种便携式QPCR装置的内部第二结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明第一方面提供了一种加热装置，如图1、图2所示，包括加热平台和至少一个散热风扇15；
所述加热平台自下而上依次包括第一硅胶加热片16、第一均热平台17、第二均热平台18以及第二硅胶加热片24；所述第一均热平台17固定于所述第一硅胶加热片16的上表面，所述第二均热平台固18定于所述第二硅胶加热片24的下表面；所述第二硅胶加热片24和第二均热平台18具有对应的贯穿的多孔结构；
所述加热平台内设置有至少一个温度传感器；所述散热风扇15设置于所述加热平台下方；
当使用所述加热装置对样品进行加热时，样品板11放置于第一均热平台17 与第二均热平台18之间；样品板11上样品孔的位置与所述第二硅胶加热片24和第二均热平台18的开孔位置一一对应。
为了减小加热平台的功耗和体积，本发明采用硅胶加热片和均热平台作为加热平台的加热元件，并采用散热风扇对加热平台进行降温；由于硅胶加热片不同位置的加热温度不均匀，因此在硅胶加热片和样品板之间增加一次均热平台，以保证样品板上不同位置加热温度一致；在本发明第一方面的一些实施方式中，所述第一均热平台17和第二均热平台18均包括一层铝板。
现有技术中，样品板11通常为矩形，因此，本发明中的硅胶加热片和均热平台可以直接加工成矩形，且均热平台的面积大于样品板的底面积，以方便对样品板进行加热。
在本发明第一方面的一些实施方式中，所述铝板的厚度约为2-3mm。
在本发明第一方面的一些实施方式中，所述第一均热平台的铝板与样品板 11之间还设置有硅胶垫；所述硅胶垫一方面可以使铝板和样品板之间接触更紧密，以使样品板受热更均匀；另一方面，由于本发明中采用的铝板厚度较小，因此铝板受热时温度变化较快，所述硅胶垫能够降低铝板给样品板造成的温度冲击，使样品板加热更平缓。在本发明第一方面的一些实施方式中，所述硅胶垫厚度约为0.5-1.5mm，优选为1mm。
在本发明第一方面的一些实施方式中，所述第一硅胶加热片和所述硅胶垫分别用3M双面胶贴合至第一均热平台的铝板两侧。
本发明中，所述第二均热平台18和所述第二硅胶加热片24上设置有位置对应的贯通的开孔；本发明的加热装置可应用于QPCR反应，在QPCR反应过程需要实时对样品进行荧光定量，本发明中第二均热平台18和第二硅胶加热片24上的开孔可确保光路通畅，即照射到样品的激发光和样品发射的荧光可以通过所述第二硅胶加热片24和所述第二均热平台18。示例性地，在本发明第一方面的一些实施方式中，所述样品板11可以为384孔板，所述第二硅胶加热片24和第二均热平台18上的开孔与所述384孔板上样品孔的位置一一对应。
在本发明第一方面的一些实施方式中，所述第一硅胶加热片16和第一均热平台17固定于第一固定框20内；所述第二硅胶加热片24和第二均热平台18固定于第二固定框21内；所述第一固定框20与第二固定框21通过可拆卸连接，以实现二者在水平方向上的相对固定；示例性地，所述第一固定框20为一矩形框，第一固定框20的四个角上各设置有一个圆柱形凸起，所述第二固定框21对应位置上设置有四个大小与所述圆柱形凸起相对应的圆柱形凹槽，所述凸起可插入所述凹槽中，使所述第二固定框21与第一固定框20在水平方向上相对固定；当使用所述QPCR装置进行PCR反应时，所述样品板11放置于所述第一固定框20内；当需要去除样品板11时，只需提起第二固定框21，即可取出样品板11。当然，所述第二固定框21也可采用其他可拆卸连接的方式固定于第一固定框20，本领域技术人员可根据需要具体选择，本发明在此不做限定。
在本发明第一方面的一些实施方式中，当使用所述加热装置对样品进行加热时，样品板11放置于所述第一固定框20内。
在本发明第一方面的一些实施方式中，所述第一固定框20及第二固定框21 的材料选自高性能尼龙；所述高性能尼龙的热变形温度＞145℃，以确保在加热过程中，所述高性能尼龙不变形；热导率小于0.2W/(m·K)，以确保所述高性能尼龙具有一定的保温性能，使得在PCR的保温阶段，减少温度变化，以降低加热器件的功耗。在满足所述保温性能和抗高温变形性能的情况下，本领域技术人员还可以采用其他材料，本发明在此不做限定。
在本发明第一方面的一些实施方式中，所述第一硅胶加热片16下表面、第一均热平台17上表面和第二硅胶加热片24上表面分别设置有温度传感器19。
在本发明第一方面的另一些实施方式中，第二硅胶加热片24上表面上的温度传感器也可以设置在第二均热平台的下表面。
在本发明第一方面的一些实施方式中，所述温度传感器19可采用PT1000铂电阻温度传感器。
在本发明第一方面的一些实施方式中，还包括温控模块，所述温控模块用于通过温度传感器反馈的温度数据，控制硅胶加热片的加热状态以及所述至少一个散热风扇的启动或停止。
在本发明第一方面的一些实施方式中，由于采用较薄的铝板作为均热平台，导致铝板受热时温度变化较快，难以控制，因此，运用多点测温的方式，构建温控平台热分布模型，通过该热分布模型确定PID控制算法(比例-积分-微分控制算法，简称PID)的算法参数,获得PID控制系数，用于控制硅胶加热片的加热状态，所述加热状态包括运行、停止以及运行功率。
示例性地，三个温度传感器分别采集第一硅胶加热片的温度t1、第一均热平台的温度t及第二硅胶加热片的温度t2，并通过这三个温度参数对PID系统的算法参数，即误差输入e1及控制输出u1进行调节。PID调控的目标为第一均热平台，设定第一均热平台的目标温度为ts，故输入误差e1＝ts-t。通过PID 参数运算后，得到输出参数u1。由于第一均热平台的温度变化同时受到第一硅胶加热片和第二硅胶加热片两者作用，依据热力学传导公式，可近似视作线性传导，设第一硅胶加热片对第一均热平台的传导系数为k1，第二硅胶加热片对第一均热平台的传导系数为k2，则最终系统控制参数系数u＝u1+k1× (t1-t)+k2×(t2-t)。控制参数系数u通过归一化处理后处于区间[0,1]，即为第一硅胶加热片运行功率百分比。
其中，当硅胶加热片和均热平台的材料及结构确定后，所述传导系数k1和传导系数k2均为常数，其测定方法为本领域惯用技术手段，本发明在此不做赘述。
本发明第二方面提供了一种便携式QPCR装置，如图3-6所示，包括壳体28，以及位于壳体28内的扫描荧光成像装置以及本发明第一方面所述的加热装置；
其中，所述扫描荧光成像装置包括激光器1、第一滤光片2、半透镜3、二向色镜9、反射镜10、二维振镜14、F-theta透镜13、微透镜阵列12、第二滤光片8、会聚透镜7、第一信号检测装置4和第二信号检测装置5；
其中，所述激光器1、第一滤光片2、半透镜3和第一信号检测装置4沿第一光轴线依次设置；
所述半透镜3与所述二向色镜9沿与所述第一光轴线垂直的第二光轴线依次设置；所述二向色镜9设置于所述半透镜3的反射面；
所述反射镜10、二向色镜9、第二滤光片8、会聚透镜7和第二信号检测装置沿与所述第二光轴线垂直的第三光轴线依次设置；其中，所述反射镜10的反射面面对所述二向色镜9的反射面；
所述反射镜10、二维振镜14沿与所述第三光轴线垂直的第四光轴线依次设置；
所述二维振镜14、F-theta透镜13、微透镜阵列12沿与所述第四光轴线垂直的第五光轴线依次设置；
所述第一信号检测装置4用于接收由激光器1发射并经半透镜3透射的第一激发光，并确定所述第一激发光的强度；
所述第二信号检测装置5用于接收由荧光样品发射并经会聚透镜7会聚的第一荧光，并确定所述第一荧光的荧光强度；且根据所述第一激发光的强度和所述第一荧光的荧光强度确定所述第一荧光的荧光强度的校正值；
所述加热装置位于所述微透镜阵列12下方；
当使用所述便携式QPCR装置进行PCR反应时，样品板11放置于所述加热装置的第一均热平台17与第二均热平台18之间。
本发明中，可根据采用的QPCR荧光染料，选择所述激光器1、第一滤光片2、第二滤光片8以及二向色镜9，在本发明第二方面的一些实施方式中，当采用 SYBR Green作为QPCR的荧光染料时，通常选用的激发光波长为470nm，检测波长为532nm，因此，所述扫描荧光成像装置的激光器1为470nm激光器；所述第一滤光片2选自中心波长为470nm的窄带滤光片；第二滤光片8选自中心波长为 532nm的窄带滤光片；所述二向色镜9选自截止波长在470nm-532nm之间的长通二向色镜。所述激光器1、第一滤光片2、第二滤光片8以及二向色镜9的选择为本领域常用技术手段，本发明在此不做限定。
二维振镜14及与之配套的F-theta透镜13根据需要扫描的样品板11的面积选择；在本发明的一些实施方式中，当采用384孔板作为样品板时，需求扫描幅面为大于120mm*80mm，则至少扫描幅面直径需大于其对角线(即145mm)； F-theta透镜选择焦距f＝160mm，工作距离182.5mm，扫描范围为直径156.4mm，以满足扫描幅面需求。此外，在本发明中，为了尽可能多地收集荧光样品发射的荧光信号，还需要二维振镜14具有尽可能大的反射面；因此，示例性地，在本发明的一些实施方式中，二维振镜14采用10mm光束系统。另外，二维振镜14 的反射面通常需要根据待检测样品的荧光波段需求进行镀膜；在本发明的一些实施方式中，当采用SYBR Green作为QPCR的荧光染料时，振镜反射镀膜波段需包括470nm-532nm，示例性地，在本发明的一些实施方式中，反射镀膜波段为 450nm-700nm。
用于激发荧光样品的激发光经二维振镜14反射后，其光束与竖直方向呈一定角度，而可能产生偏差，不能准确照射到样品上；因此需要采用微透镜阵列 12对二维振镜反射的激发光的光束进行校正，将所述光束在目标平面的非线性偏移转化为线性偏移；微透镜阵列12的选择通过实际光束反向汇聚计算出等效焦距即可。示例性地，在本发明的一些实施方式中，F-theta透镜13的扫描直径为145mm，据此计算得到微透镜阵列12的等效焦距为313.64mm，故选用焦距为313.64mm的菲涅尔透镜。根据F-theta透镜的扫描直径计算获得微透镜阵列的等效焦距的方法为本领域惯用技术手段，本发明在此不做赘述。
本发明中，会聚透镜7的作用是将从第二滤光片8透射过来的荧光信号进行聚焦，使第二信号接收装置5正确采集荧光信号；为了减小所述扫描荧光成像装置的体积，尽量采用焦距较短的会聚透镜，在本发明的一些实施方式中，优选地，采用平凸透镜。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述第一信号检测装置4包括光电传感器；所述光电传感器用于接收所述第一激发光，并对所述第一激发光进行光电转换，确定所述第一激发光的强度对应的电信号；
所述第二信号检测装置5包括光电倍增管和信号处理模块；
所述光电倍增管用于接收所述第一荧光，并将所述第一荧光的荧光信号进行光电转换，得到所述第一荧光的荧光强度对应的电信号；
所述信息处理模块用于根据所述第一激发光的强度对应的电信号和所述第一荧光的荧光强度对应的电信号确定所述第一荧光的荧光强度的校正值。
所述光电传感器和所述光电倍增管分别根据其所接受的激发光或荧光的功率选择；示例性地，在本发明的一些实施方式中，激光器1的单位面积功率为瓦特级，采用灵敏度单位为W/A级的光电传感器；荧光功率的单位面积功率为毫瓦特级，采用灵敏度单位为mW/A级的光电倍增管。此为本领域常用技术手段，本发明在此不做限定。
在本发明第二方面的一些具体实施方式中，所述信息处理模块具体包括模数转换模块和数据处理模块，光电传感器和光电倍增管分别将第一激发光和第一荧光的光强度的信号转换为模拟电信号，模数转换模块将模拟电信号进一步转换为数字电信号，数据处理模块根据预设的程序，对数字电信号进行采集、整合、运算，从而获得第一荧光的荧光强度的校正值。
在本发明第二方面的一些实施方式中，根据第一信号检测装置4接收的第一激发光强度信号，对第二信号检测装置5接收的第一荧的荧光强度信号进行校正，具体通过以下方法实现：
第一荧光的荧光强度的校正值If’满足：
Figure BDA0001967283970000111
其中，If为第二信号检测装置检测的荧光强度；Iα为第一信号检测装置检测的激发光的强度；
Figure BDA0001967283970000112
荧光量子产率常数；Iαmid为激发光强度全局中值；
其中，
Figure BDA0001967283970000113
Iαmax为第一信号检测装置检测的激发光强度最大值；Iαmin为第一信号检测装置检测的激发光强度最小值。
需要说明的是，所述方法中，If与Iα为同一时间点，第二信号检测装置和第一信号检测装置检测到的荧光强度和激发光强度；Iαmax和Iαmin分别为整个荧光成像过程中，第一信号检测装置检测到的所有激发光强度中的最大值和最小值。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述第一信号检测装置包括光电传感器，所述光电传感器用于检激发光强度测Iα、激发光强度最大值Iαmax和激发光强度最小值Iαmin。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述第二信号检测装置包括光电倍增管和信息处理模块；
所述光电倍增管用于检测荧光强度If；
所述信息处理模块用于根据所述光电传感器检测的激发光强度测Iα、激发光强度最大值Iαmax、激发光强度最小值Iαmin以及光电倍增管检测的荧光强度 If，计算获得荧光强度的校正值If’。
在本发明第二方面的一些实施方式中，还包括光阑6，所述光阑6设置于所述会聚透镜7和所述第二信号检测装置之间，用于提高经会聚透镜7会聚的第一荧光信号的信噪比。
在本发明第一方面的一些实施方式中，所述光阑6为孔径光阑，所述光阑的孔径本领域技术人员可根据实际需要选择，本发明在此不做限定；示例性的，在本发明第一方面的一些实施方式中，所述孔径光阑的孔径为100μm。
为了获得体积较小的装置体积，在本发明第二方面的一些实施方式中，所述第一光轴线、第二光轴线、第三光轴线、第四光轴线和第五光轴线位于同一平面内；在本发明第二方面的另一些实施方式中，所述半透镜3、二向色镜9和反射镜10平行设置。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述样品板为384孔板。
本发明提供的QPCR装置，需要在狭小的空间内同时考虑光学密闭、电磁兼容、散热设计等要求，以确保生物学实验获得更准确的结果，因此，在本发明第二方面的一些实施方式中，所述壳体28内通过隔板25分割为水平方向分布的第一格室和第二格室；所述散热风扇15、加热平台以及所述扫描荧光成像装置中的二维振镜14、F-theta透镜13和微透镜阵列12位于第一格室；所述扫描荧光成像装置中的其他部件位于第二格室；两者通过隔板25实现光隔离，必要的电子或光学连接通过在隔板上设置接插件实现，所述第一格室为光学检测创造“暗室”环境，以避免杂散光对荧光检测结果制成影响。
需要说明的是，所述二维振镜14在使用时需要设置二维振镜驱动器27，此为公知常识，因此本发明未做赘述，在本发明第二方面的一些实施方式中，所述二维振镜驱动器27可设置于所述第一格室中，其具体安装方式为本领域常用技术手段，本发明在此不做限定。
另外，激光器1在使用时也需要配合激光器驱动器33使用，在本发明第二方面的一些实施方式中，激光器驱动器33可设置于第二格室中，其具体安装位置本领域技术人员可根据实际需要设计，本发明在此不做限定。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述第一格室对应的壳体上设置有拉门23，所述拉门23与所述加热平台相连；拉开所述拉门23时，可将所述加热平台拉出所述第一格室，以方便放置和更换样品板11。
在本发明第二方面的一些实施方式中，当硅胶加热片和均热平台固定于固定框中时，可在所述第一固定框的两侧设置有水平方向的凸起；在第一格室对应的壳体的两侧内壁上分别设置与所述凸起对应轨道；所述凸起嵌于所述轨道内，以使所述加热平台能够沿所述轨道移动。
在本发明第二方面的一些实施方式中，微透镜阵列12通过第三固定框22，固定于所述第二固定框21上方；在本发明第二方面的一些实施方式中，第二固定框21与第三固定框22通过螺栓固定连接，所述微透镜阵列12固定于第三固定框22中，装置在工作状态下，微透镜阵列12与样品板11在水平位置上相对固定，避免移动装置时，造成光路的偏移；另外，将微透镜阵列12固定于第二固定框 21上方，可以固定微透镜阵列12和样品板11在垂直方向上的距离，在放置或更换样品板时，无需再调整微透镜阵列12的位置，方面操作。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述散热风扇15可以固定于QPCR装置底部，也可以固定于所述第一固定框20下方；当所述散热风扇15固定于第一固定框20下方时，所述散热风扇15可随加热平台一起被拉出所述装置。本领域技术人员可根据实际需要具体选择散热风扇的安装方式，本发明在此不做限定。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述拉门可通过松不脱螺钉，固定于装置外壳上，在需要拉出加热平台时，方便操作，装置工作时又可避免移动装置导致加热平台脱出。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述加热平台将所述第一格室分隔成上下两个光隔离的空间。
本发明中，在PCR反应的降温阶段，采用散热风扇15为加热平台降温，同时，对于第二格室中的驱动设备、电源等也采用风扇降温，可以减小装置的功耗和体积，在本发明第二方面的一些实施方式中，所述第二格室对应的壳体的侧壁上部设置有进风扇31，侧壁下部设置有排风扇34；所述隔板25底部设置有通风孔。
在本发明第二方面的一些实施方式中，隔板25底部的通风孔设置于加热平台下方；加热平台将所述第一格室分隔成上下两个光隔离的空间，因此通风孔的设置不会影响加热平台上方的“暗室”环境，从而影响到样品荧光检测结果。
所述散热风扇15、通风孔和排风扇34形成第一风道，主要用于为加热平台散热降温；所述进风扇31和排风扇34形成第二风道，主要用于为第二格室中的放热组件散热降温。
本发明中，散热风扇可以为2个、3个、4个，散热风扇15以及进风扇31、排风扇34的数量以及安装位置，本领域技术人员可根据实际需要设计，本发明在此不做限定。
在本发明第二方面的一些实施方式中，还包括交流-直流电转换模块32以及电源板卡29；所述交流-直流电转换模块32用于将交流电转换为直流电；所述电源板卡29用于将交流-直流电转换模块32转换来的直流电转换为不同电压的直流电，以匹配装置内不同部件的电压需求。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述包括交流-直流电转换模块32 以及电源板卡29设置于第二个室内；所述交流-直流电转换模块32以及电源板卡29可通过屏蔽壳包裹，以防止其对其他部件产生电磁干扰。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述信息处理模块和所述温控模块集成于控制板卡30中；所述控制板卡30设置于所述第二格室内。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述壳体28上还设置有显示器26，用于显示荧光强度的数据信息。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述电源板卡用于为激光器驱动器 33、二维振镜驱动器27、硅胶加热片、散热风扇15、排风扇34、进风扇31、控制板卡30以及显示器26供电。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述控制板卡30上设置有数据传输接口35；所述数据接口35用于控制板卡30中的数据与外置设备之间的传输。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种加热装置，其特征在于，包括加热平台和至少一个散热风扇；
所述加热平台自下而上依次包括第一硅胶加热片、第一均热平台、第二均热平台以及第二硅胶加热片；所述第一均热平台固定于所述第一硅胶加热片的上表面，所述第二均热平台固定于所述第二硅胶加热片的下表面；所述第二硅胶加热片和第二均热平台具有对应的贯穿的多孔结构；
所述第一硅胶加热片下表面、第一均热平台上表面和第二硅胶加热片的上表面或下表面分别设置有温度传感器；所述散热风扇设置于所述加热平台下方；
当使用所述加热装置对样品进行加热时，样品板放置于第一均热平台与第二均热平台之间；样品板上样品孔的位置与所述第二硅胶加热片和第二均热平台的开孔位置一一对应；所述样品板为384孔板；
所述第一均热平台和第二均热平台均包括铝板；所述铝板的厚度为2-3mm；所述第一均热平台的铝板和所述样品板之间设置有硅胶垫，所述硅胶垫的厚度为0.5-1.5mm；
所述加热装置还包括温控模块，所述温控模块用于通过所述温度传感器反馈的温度数据，控制硅胶加热片的加热状态以及所述至少一个散热风扇的启动或停止。
2.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述第一硅胶加热片和第一均热平台固定于第一固定框内；所述第二硅胶加热片和第二均热平台固定于第二固定框内；所述第一固定框与第二固定框通过可拆卸连接，以实现二者在水平方向上的相对固定；
当使用所述加热装置对样品进行加热时，样品板放置于所述第一固定框内。
3.如权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述第一固定框及第二固定框的材料选自高性能尼龙；所述高性能尼龙的热变形温度＞145℃；热导率小于0.2W/(m·K)。
4.一种便携式QPCR装置，其特征在于，包括壳体，以及位于壳体内的扫描荧光成像装置以及如权利要求1-3中任一项所述的加热装置；
其中，所述扫描荧光成像装置包括激光器、第一滤光片、半透镜、二向色镜、反射镜、二维振镜、F-theta透镜、微透镜阵列、会聚透镜、第二滤光片、第一信号检测装置和第二信号检测装置；
其中，所述激光器、第一滤光片、半透镜和第一信号检测装置沿第一光轴线依次设置；
所述半透镜与所述二向色镜沿与所述第一光轴线垂直的第二光轴线依次设置；所述二向色镜设置于所述半透镜的反射面；
所述反射镜、二向色镜、第二滤光片、会聚透镜和第二信号检测装置沿与所述第二光轴线垂直的第三光轴线依次设置；其中，所述反射镜的反射面面对所述二向色镜的反射面；
所述反射镜、二维振镜沿与所述第三光轴线垂直的第四光轴线依次设置；
所述二维振镜、F-theta透镜、微透镜阵列沿与所述第四光轴线垂直的第五光轴线依次设置；
所述第一信号检测装置用于接收由激光器发射并经半透镜透射的第一激发光，并确定所述第一激发光的强度；
所述第二信号检测装置用于接收由荧光样品发射并经会聚透镜会聚的第一荧光，并确定所述第一荧光的荧光强度；且根据所述第一激发光的强度和所述第一荧光的荧光强度确定所述第一荧光的荧光强度的校正值；
所述加热装置位于所述微透镜阵列下方；
当使用所述便携式QPCR装置进行PCR反应时，样品板放置于所述加热装置的第一均热平台与第二均热平台之间。
5.如权利要求4所述的便携式QPCR装置，其特征在于，所述第一光轴线、第二光轴线、第三光轴线、第四光轴线和第五光轴线位于同一平面内。
6.如权利要求4所述的便携式QPCR装置，其特征在于，所述半透镜、二向色镜和反射镜平行设置。
7.如权利要求4所述的便携式QPCR装置，其特征在于，所述第一信号检测装置包括光电传感器；所述光电传感器用于接收所述第一激发光，并对所述第一激发光进行光电转换，确定所述第一激发光的强度对应的电信号；
所述第二信号检测装置包括光电倍增管和信号处理模块；
所述光电倍增管用于接收所述第一荧光，并将所述第一荧光的荧光信号进行光电转换，得到所述第一荧光的荧光强度对应的电信号；
所述信号处理模块用于根据所述第一激发光的强度对应的电信号和所述第一荧光的荧光强度对应的电信号确定所述第一荧光的荧光强度的校正值。
8.如权利要求4所述的便携式QPCR装置，其特征在于，所述扫描荧光成像装置还包括光阑，所述光阑设置于所述会聚透镜和所述第二信号检测装置之间，用于提高经会聚透镜会聚的第一荧光的荧光信号的信噪比。
9.如权利要求4所述的便携式QPCR装置，其特征在于，所述扫描荧光成像装置的激光器为470nm激光器。
10.如权利要求4所述的便携式QPCR装置，其特征在于，所述扫描荧光成像装置的第一滤光片选自中心波长为470nm的窄带滤光片；第二滤光片选自中心波长为532nm的窄带滤光片；二向色镜选自截止波长在470nm-532nm之间的长通二向色镜。
11.如权利要求4-10中任一项所述的便携式QPCR装置，其特征在于，所述壳体内通过隔板分割为水平方向分布的第一格室和第二格室；所述加热装置以及所述扫描荧光成像装置中的二维振镜、F-theta透镜和微透镜阵列位于第一格室；所述扫描荧光成像装置中的其他部件位于第二格室。
12.如权利要求11所述的便携式QPCR装置，其特征在于，所述加热平台将所述第一格室分隔成上下两个光隔离的空间。
13.如权利要求11所述的便携式QPCR装置，其特征在于，所述第二格室对应的壳体的侧壁上部设置有进风扇，侧壁下部设置有排风扇；所述隔板底部设置有通风孔。
14.如权利要求4-10中任一项所述的便携式QPCR装置，其特征在于，还包括交流-直流电转换模块以及电源板卡；所述交流-直流电转换模块用于将交流电转换为直流电；所述电源板卡用于将交流-直流电转换模块转换来的直流电转换为不同电压的直流电，以匹配装置内不同部件的电压需求。
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