CN111215161A - 一种用于核酸扩增仪的光学检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于核酸扩增仪的光学检测系统，包括采集模块、激发光源组件、旋转滤光组件；所述采集模块包括镜头和相机，所述镜头位于相机正下方，用于核酸扩增后的拍摄，所述旋转滤光组件包括旋转转盘；还包括芯片，所述激发光源组件设置于旋转转盘的中间位置，所述旋转转盘的外圈均匀设置有若干个立方体组件，若干个所述立方体组件位于所述激发光源组件的外围；该发明针对六种以上不同的荧光进行激发，显著提升了检测通量，而且能够将采集模块和光源激发组件以及旋转滤光组件高度集中，从而提升检测的精度。
Description
技术领域
本发明属于核酸扩增技术领域，尤其涉及一种用于核酸扩增仪的光学检测系统。
背景技术
传统的荧光定量PCR仪采用扫描方式获得试剂的荧光信号，多波长扫描工作模式是：光源发出的宽谱段光经过准直透镜或准直透镜组准直后，经过激发滤光片过滤为该通道所需波长的激发光，最终照射试管孔位或芯片的反应液；所激发出的荧光经过检测滤光片过滤出纯净的荧光，荧光再经过汇聚透镜或汇聚透镜组入射光电传感器进行光电转换，输出电信号至后续硬件系统分析。
而且目前市场上的核酸扩增仪设备的激发光源组件与滤光片组件间隔间隔距离较远，调节步骤复杂、耗时长，极易造成在操作过程中的失误而引起最后结果的不准确，而且目前的数字化核酸扩增仪最多能够检测荧光信号的通量低，限制了数字化核酸扩增仪的应用场景。
专利文献CN106047684A公开了一种数字化核酸扩增仪，包括机箱，其中，所述机箱的内部设有温度控制器和风机模块，所述风机模块包括热电冷却器；所述热电冷却器设于所述机箱的一侧，所述温度控制器紧邻所述热电冷却器设于所述机箱的另一侧，所述温度控制器与所述热电冷却器电气连接，用于实时控制所述热电冷却器的温度；所述热电冷却器采用前进后出或后进前出的推拉式结构设置于机箱内部。
专利文献2019110613527记载了一种核酸扩增仪，该核酸扩增仪包括荧光模块，所述荧光模块包括激发光源组件、旋转滤光片轮，所述激发光源组件设置在所述旋转滤光片轮的左侧，所述激发光源组件包括光源、镜片，所述旋转滤光片轮包括滤光片组件转盘，转盘动力装置，所述转盘动力装置设置于滤光片组件转盘下方，驱动滤光片组件转盘转动。
上述第一个专利为数字化核酸扩增仪，但是其并不能针对不同的荧光进行同时激发，而且并不是模块化设计，不能根据实际需要进行调整；而第二个专利申请文献虽然公开了荧光模块包括激发光源组件、旋转滤光片轮，但是激发光源组件设置在所述旋转滤光片轮的左侧，使得整个核酸扩增仪的体积增大，集成化程度低，而且激发光源组件未设置在滤光片组件转盘，不利于光源的调节，从而影响检测精度。
发明内容
为解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种用于核酸扩增仪的光学检测系统，该光学检测系统不仅能够针对至少6种不同的荧光进行激发，显著提升检测通量，而且能够将采集模块和光源激发组件以及旋转滤光组件高度集中，从而提升检测的精度。
本发明提供了一种用于核酸扩增仪的光学检测系统，包括采集模块、激发光源组件、旋转滤光组件；所述采集模块包括镜头和相机，所述镜头位于相机正下方，用于核酸扩增后的拍摄，所述旋转滤光组件包括旋转转盘；其特征在于，还包括芯片，所述激发光源组件设置于旋转转盘的中间位置，所述旋转转盘的外圈均匀设置有若干个立方体组件，若干个所述立方体组件位于所述激发光源组件的外围；
所述激发光源组件包括底座、焦距调节筒、透镜、遮光筒和板卡；所述焦距调节筒一端安装有透镜，另一端外侧安装有板卡，所述板卡上设置有光源，通过焦距调节筒的旋转可以实现透镜与光源间距的调整；所述焦距调节筒远离透镜的一端与底座螺纹连接，所述焦距调节筒远离板卡的另一端的外围套设有遮光筒，所述遮光筒用于遮挡外圈光线，使光斑达到使用面积；
所述立方体组件为分体式的长方体结构，沿长方体结构的其中一个侧面的对角线将立方体组件分为上立方体和下立方体；所述上立方体和下立方体均为底面为直角三角形的三棱柱结构；所述下立方体的三棱柱结构面积最大的侧面上设置有开槽，所述开槽内安装有二向色镜，所述长方体结构的相邻且垂直的两面分别设置有第一滤光镜安装槽和第二滤光镜安装槽，所述第一滤光镜安装槽和第二滤光镜安装槽分别安装在上立方体的顶面和下立方体的侧面上，所述第一滤光镜安装槽和第二滤光镜安装槽均安装有滤光镜，所述上立方体顶面的第一滤光镜安装槽内的滤光镜与所述镜头同心设置，所述下立方体侧面的第二滤光镜安装槽内的滤光镜与所述光源同心设置；在检测时，所述芯片位于所述第一滤光镜安装槽的正下方。
优选地，所述立方体组件为6个。
优选地，所述立方体组件中的第二滤光镜安装槽的开口方向向旋转转盘的圆心设置，与所述光源相对设置，所述立方体组件中的第一滤光镜安装槽的开口方向向上设置，与镜头相对设置。
优选地，所述立方体组件还包括滤光镜锁紧环，所述滤光镜锁紧环套设在所述滤光镜外围，用于水平压紧固定滤光镜。
优选地，所述二向色镜与位于第一滤光镜安装槽内的滤光镜的镜面呈45°；所述二向色镜与第二滤光镜安装槽内的滤光镜的镜面呈45°。
优选地，所述二向色镜两端的上立方体和下立方体的平面上均设置有定位销，所述上立方体和下立方体通过定位销定位后使用螺钉紧固。
优选地，所述激发光源组件还包括散热片，远离焦距调节筒的底座的一端固定在所述散热片上。
优选地，所述底座包括第一光源连接件、第二光源连接件、螺钉；所述第一光源连接件包括第一安装板和圆柱体，所述圆柱体和第一安装板一体成型，且所述第一安装板设置在散热片上，第二光源连接件包括第二安装板和圆环；所述第二安装板和圆环一体成型，所述第二光源连接件的圆环套设在第一光源连接件的圆柱体上，所述第一安装板和第二安装板四角处设置有螺孔，所述螺钉穿过螺孔固定在散热片上，所述板卡穿过圆环通过螺钉固定在第一光源连接件的圆柱体上。
优选地，还包括固定架，所述固定架上端设置有相机固定板，固定架中间位置设置有光源固定板；所述相机固定在相机固定板上，所述激发光源组件通过光源夹固定在光源固定板上。
优选地，所述采集模块还包括升降装置，所述升降装置包括升降支架、顶部调节轮、丝杠、两个光轴；所述丝杠的顶端安装有顶部调节轮，所述升降支架包括上固定板和下固定板，所述上固定板和下固定板分别固定在固定架上，所述相机固定板位于上固定板下固定板之间，所述相机固定板通过螺栓固定在固定架上，所述两个光轴穿过相机固定板将上固定板和下固定板的两端连接，所述丝杠位于两个所述光轴之间，所述上固定板中间位置设置有轴承压盖，所述下固定板的中间位置设置有深沟球轴承，所述相机固定板上设置有螺纹副，所述丝杠的上下两端分别滑动固定在轴承压盖和深沟球轴承上，所述丝杠通过螺纹副与相机固定板连接，所述顶部调节轮调节丝杠带动相机固定板在上固定板和下固定板之间上下滑动。
优选地，所述旋转滤光组件还包括步进电机和转台，所述步进电机和转台位于旋转转盘下方，所述步进电机设置于转台上，所述步进电机带动转台运动从而驱动旋转转盘旋转。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的旋转滤光组件可以通过步进电机和转台带动旋转转盘进行全自动旋转。其中，旋转转盘上面负载有立方体组件，立方体组件用于检测不同荧光；另外，本发明提供的立方体组件为分体式，安装拆卸方便，便于更换。
(2)本发明提供的光学检测系统集成化程度高，将采集模块和光源激发组件以及旋转滤光组件高度集中，尤其是将光源激发组件和立方体组件同时集中在一个旋转转盘上，不仅大大节省了空间，更重要的是，本发明在集成度高的情况下，将光源激发组件至于旋转转盘上，使得立方体组件中的第二滤光镜安装槽的开口方向向旋转转盘的圆心设置，与所述光源相对设置，立方体组件中的第一滤光镜安装槽的开口方向向上设置，与镜头相对设置，从而提高了检测精度。
(3)本发明将光源激发组件和采集模块同时固定在固定架上，不仅集成化程度高，而且便于相机的调节，尤其是通过顶部调节轮转动使得丝杠带动相机固定板在上固定板和下固定板之间上下滑动，从而调节上立方体顶面的第一滤光镜安装槽内的滤光镜与所述镜头之间的距离，从而使得调节成最佳成像焦距，检测更加准确。
(4)本发明提供的激发光源组件通过焦距调节筒的旋转可以实现透镜与光源间距的调整，而且本发明中的激发光源组件的光源置于旋转转盘中心位置向外照光，不仅减小整机提及，而且光源与相机固定在同一固定架上，更有效的控制相对位置精度。
(5)本发明中提供的二向色镜设置于下立方体的开槽内，可以避免组装时侧面漏光，二向色镜与两个滤光镜面成45°夹角。
附图说明
图1为本发明提供的用于核酸扩增仪的光学检测系统的结构示意图；
图2为本发明提供的采集模块和激发光源组件的剖示图；
图3为本发明提供的激发光源组件的立体结构图；
图4为本发明提供的激发光源组件的结构剖视图；
图5为本发明提供的立方体组件的爆炸图；
图6为本发明提供的立方体组件立体结构示意图；
附图标记表示如下：
1、相机；2、镜头；3、激发光源组件；31、焦距调节筒；32、透镜；33、光源；34、板卡；35、遮光筒；36、散热片；37、第一安装板；38、圆柱体；39、第二安装板；4、旋转转盘；40、圆环；41、转台；42、步进电机；43、立方体组件；431、上立方体；432、二向色镜；433、下立方体；434、滤光镜；435、滤光镜锁紧环；436、开槽；437、螺钉；5、固定架；6、相机固定板；7、光源固定板；8、光源夹；9、顶部调节轮、10、上固定板；11、下固定板；12、光轴；13、丝杠；14、轴承压盖；15、螺纹副；16、深沟球轴承上；17、芯片。
具体实施方式
下面结合附图针对本发明作进一步实例描述：
如图1-6所示，图1为本发明提供的用于核酸扩增仪的光学检测系统的结构示意图；图2为本发明提供的采集模块和激发光源组件的剖示图；图3为本发明提供的激发光源组件的立体结构图；图4为本发明提供的激发光源组件的结构剖视图；图5为本发明提供的立方体组件的爆炸图；图6为本发明提供的立方体组件立体结构示意图；
本发明提供了一种用于核酸扩增仪的光学检测系统，包括采集模块、激发光源组件3、旋转滤光组件；所述采集模块包括镜头2和相机1，所述镜头2位于相机1正下方，用于核酸扩增后的拍摄，所述旋转滤光组件包括旋转转盘4；本发明提供的官学检测系统还包括芯片17，所述激发光源组件3设置于旋转转盘4的中间位置，所述旋转转盘4的外圈均匀设置有若干个立方体组件43，若干个所述立方体组件43位于所述激发光源组件3的外围；
其中，本发明提供的激发光源组件包括底座、焦距调节筒31、透镜32、遮光筒35和板卡34；所述焦距调节筒31内的一端安装有透镜32，另一端外侧安装有板卡34，所述板卡34上设置有光源33，通过焦距调节筒31的旋转可以实现透镜32与光源33间距的调整，所述焦距调节筒31远离透镜32的一端与底座螺纹连接，所述焦距调节筒31远离板卡34的另一端的外围套设有遮光筒35，所述遮光筒35用于遮挡外圈光线，使光斑达到使用面积；同时遮住其他散光，避免影响镜头采光。
其中，本发明提供的立方体组件43为分体式的长方体结构，沿长方体结构的其中一个侧面的对角线将立方体组件分为上立方体431和下立方体4323；所述上立方体431和下立方体433均为底面为直角三角形的三棱柱结构；所述下立方体433的三棱柱结构面积最大的侧面上设置有开槽436，所述开槽436内安装有二向色镜432，所述长方体结构的相邻且垂直的两面分别设置有第一滤光镜安装槽和第二滤光镜安装槽，所述第一滤光镜安装槽和第二滤光镜安装槽分别安装在上立方体431的顶面和下立方体433的侧面上，所述第一滤光镜安装槽和第二滤光镜安装槽均安装有滤光镜，所述上立方体431顶面的第一滤光镜安装槽内的滤光镜434与所述镜头2同心设置，所述下立方体433侧面的第二滤光镜安装槽内的滤光镜434与所述光源33同心设置；在检测时，所述芯片17位于所述第一滤光镜安装槽的正下方，其中，本发明中提供的光源33为LED灯珠；
作为优先实施方式，本发明提供的立方体组件43为6个，显著提升了目的核酸检测的通量，6个立方体组件分别为FAM、VTEX、CY3、CY5、CY5.5和HEX六种不同的荧光基团进行检测)，提供了六个荧光通道；本发明提供的立方体组件的数量还可根据实际需求增加或者减少立方体组件的数量；当本发明中的立方体组件43为6个时，本发明中提供的旋转转盘4均分为6个工位，每个工位上设置一个单独的立方体组件43，旋转转盘4通过步进电机42和转台41驱动，每转一圈自动归零，提高定位精度，滤光镜434向内；
作为优先实施方式，本发明提供的立方体组件43中的第二滤光镜安装槽的开口方向向旋转转盘4的圆心设置，与所述光源33相对设置，所述立方体组件43中的第一滤光镜安装槽的开口方向向上设置，与镜头2相对设置。
作为优先实施方式，本发明提供的所述立方体组件43还包括滤光镜锁紧环435，所述滤光镜锁紧环435套设在所述滤光镜434外围，用于水平压紧固定滤光镜434。
作为优先实施方式，本发明提供的二向色镜432与位于第一滤光镜安装槽内的滤光镜434的镜面呈45°；所述二向色镜432与第二滤光镜安装槽内的滤光镜434的镜面呈45°。
作为优先实施方式，本发明提供的二向色镜两端的上立方体431和下立方体433的平面上均设置有定位销，所述上立方体431和下立方体433通过定位销定位后使用螺钉437紧固。
作为优先实施方式，本发明提供的所述激发光源组件3还包括散热片36，所述散热片36位于底座的后端，位于激发光源组件的尾部，远离焦距调节筒的底座的一端固定在所述散热片36上。避免灯珠温度过高影响光源的使用寿命。
作为优先实施方式，本发明提供的底座包括第一光源连接件、第二光源连接件、螺钉；所述第一光源连接件包括第一安装板37和圆柱体38，所述圆柱体38和第一安装板37一体成型，且所述第一安装板37设置在散热片36上，第二光源连接件包括第二安装板39和圆环40；所述第二安装39和圆环40一体成型，所述第二光源连接件的圆环40套设在第一光源连接件的圆柱体38上，所述第一安装板37和第二安装板38四角处设置有螺孔，所述螺钉穿过螺孔固定在散热片36上，所述板卡34穿过圆环40通过螺钉固定在第一光源连接件的圆柱体38上。
作为优先实施方式，本发明提供的光学检测系统还包括固定架5，所述固定架5上端设置有相机固定板6，固定架5中间位置设置有光源固定板7；所述相机1固定在相机固定板6上，所述激发光源组件3通过光源夹8固定在光源固定板7上。本发明中提供的光源33和相机1固定在同一固定架上更有效的控制相对位置精度。
作为优先实施方式，本发明提供的采集模块还包括升降装置，所述升降装置包括升降支架、顶部调节轮9、丝杠13、两个光轴12；所述丝杠13的顶端安装有顶部调节轮9，所述升降支架包括上固定板10和下固定板11，所述上固定板10和下固定板11分别固定在固定架5上，所述相机固定板6位于上固定板10和下固定板11之间，所述相机固定板6通过螺栓固定在固定架5上，所述两个光轴12穿过相机固定板6将上固定板10和下固定板11的两端连接，所述丝杠13位于两个所述光轴12之间，所述上固定板10中间位置设置有轴承压盖14，所述下固定板11的中间位置设置有深沟球轴承16，所述相机固定板6上设置有螺纹副15，所述丝杠13的上下两端分别滑动固定在轴承压盖14和深沟球轴承16上，所述丝杠13通过螺纹副15与相机固定板6连接，所述顶部调节轮9调节丝杠13带动相机固定板6在上固定板10和下固定板11之间上下滑动。
作为优先实施方式，本发明提供的旋转滤光组件3还包括步进电机42和转台41，所述步进电机42和转台41位于旋转转盘4下方，所述步进电机42设置于转台41上，所述步进电机42带动转台41运动从而驱动旋转转盘4旋转。
以上所述仅为本发明的实施例子，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于核酸扩增仪的光学检测系统，包括采集模块、激发光源组件、旋转滤光组件；所述采集模块包括镜头和相机，所述镜头位于相机正下方，用于核酸扩增后的拍摄，所述旋转滤光组件包括旋转转盘；其特征在于，还包括芯片，所述激发光源组件设置于旋转转盘的中间位置，所述旋转转盘的外圈均匀设置有若干个立方体组件，若干个所述立方体组件位于所述激发光源组件的外围；
所述激发光源组件包括底座、焦距调节筒、透镜、遮光筒和板卡；所述焦距调节筒一端安装有透镜，另一端外侧安装有板卡，所述板卡上设置有光源，通过焦距调节筒的旋转可以实现透镜与光源间距的调整；所述焦距调节筒远离透镜的一端与底座螺纹连接，所述焦距调节筒远离板卡的另一端的外围套设有遮光筒，所述遮光筒用于遮挡外圈光线，使光斑达到使用面积；
所述立方体组件为分体式的长方体结构，沿长方体结构的其中一个侧面的对角线将立方体组件分为上立方体和下立方体；所述上立方体和下立方体均为底面为直角三角形的三棱柱结构；所述下立方体的三棱柱结构面积最大的侧面上设置有开槽，所述开槽内安装有二向色镜，所述长方体结构的相邻且垂直的两面分别设置有第一滤光镜安装槽和第二滤光镜安装槽，所述第一滤光镜安装槽和第二滤光镜安装槽分别安装在上立方体的顶面和下立方体的侧面上，所述第一滤光镜安装槽和第二滤光镜安装槽均安装有滤光镜，所述上立方体顶面的第一滤光镜安装槽内的滤光镜与所述镜头同心设置，所述下立方体侧面的第二滤光镜安装槽内的滤光镜与所述光源同心设置；在检测时，所述芯片位于所述第一滤光镜安装槽的正下方。
2.一种根据权利要求1所述的用于核酸扩增仪的光学检测系统，其特征在于，所述立方体组件中的第二滤光镜安装槽的开口方向向旋转转盘的圆心设置，与所述光源相对设置，所述立方体组件中的第一滤光镜安装槽的开口方向向上设置，与镜头相对设置。
3.一种根据权利要求1所述的用于核酸扩增仪的光学检测系统，其特征在于，所述立方体组件还包括滤光镜锁紧环，所述滤光镜锁紧环套设在所述滤光镜外围，用于压紧固定滤光镜。
4.一种根据权利要求1所述的用于核酸扩增仪的光学检测系统，其特征在于，所述二向色镜与位于第一滤光镜安装槽内的滤光镜的镜面呈45°；所述二向色镜与第二滤光镜安装槽内的滤光镜的镜面呈45°。
5.一种根据权利要求4所述的用于核酸扩增仪的光学检测系统，其特征在于，所述二向色镜两端的上立方体和下立方体的平面上均设置有定位销，所述上立方体和下立方体通过定位销定位后使用螺钉紧固。
6.一种根据权利要求1所述的用于核酸扩增仪的光学检测系统，其特征在于，所述激发光源组件还包括散热片，远离焦距调节筒的底座的一端固定在所述散热片上。
7.一种根据权利要求1所述的用于核酸扩增仪的光学检测系统，其特征在于，所述底座包括第一光源连接件、第二光源连接件、螺钉；所述第一光源连接件包括第一安装板和圆柱体，所述圆柱体和第一安装板一体成型，且所述第一安装板设置在散热片上，第二光源连接件包括第二安装板和圆环；所述第二安装板和圆环一体成型，所述第二光源连接件的圆环套设在第一光源连接件的圆柱体上，所述第一安装板和第二安装板四角处设置有螺孔，所述螺钉穿过螺孔固定在散热片上，所述板卡穿过圆环通过螺钉固定在第一光源连接件的圆柱体上。
8.一种根据权利要求1所述的用于核酸扩增仪的光学检测系统，其特征在于，还包括固定架，所述固定架上端设置有相机固定板，固定架中间位置设置有光源固定板；所述相机固定在相机固定板上，所述激发光源组件通过光源夹固定在光源固定板上。
9.一种根据权利要求8所述的用于核酸扩增仪的光学检测系统，其特征在于，所述采集模块还包括升降装置，所述升降装置包括升降支架、顶部调节轮、丝杠、两个光轴；所述丝杠的顶端安装有顶部调节轮，所述升降支架包括上固定板和下固定板，所述上固定板和下固定板分别固定在固定架上，所述相机固定板位于上固定板和下固定板之间，所述相机固定板通过螺栓固定在固定架上，所述两个光轴穿过相机固定板将上固定板和下固定板的两端连接，所述丝杠位于两个所述光轴之间，所述上固定板中间位置设置有轴承压盖，所述下固定板的中间位置设置有深沟球轴承，所述相机固定板上设置有螺纹副，所述丝杠的上下两端分别滑动固定在轴承压盖和深沟球轴承上，所述丝杠通过螺纹副与相机固定板连接，所述顶部调节轮调节丝杠带动相机固定板在上固定板和下固定板之间上下滑动。
10.一种根据权利要求1所述的用于核酸扩增仪的光学检测系统，其特征在于，所述旋转滤光组件还包括步进电机和转台，所述步进电机和转台位于旋转转盘下方，所述步进电机设置于转台上，所述步进电机带动转台运动从而驱动旋转转盘旋转。
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