CN112432935A - 一种基于开关控制激发光源的生物检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于开关控制激发光源的生物检测系统，芯片装置、激发光模块以及荧光传感器，所述激发光模块发出预设波长的激发光至所述芯片装置，发生反应后，通过荧光传感器获取荧光信息完成检测，所述温控模块控制所述芯片装置内的温度恒定，以使得芯片装置的试剂达到最佳的反应状态；所述激发光模块固定在预设位置，通过采用开关对产生激发光的若干LED灯进行切换，以产生不同波长的激发光；所述垫片与管路层通过卡扣结构连接，在使用时，通过沿轨道抽出垫片，向下按压加样层，使得管路层与加样层卡接，设置在管路层上的一排刺针与加样层的试剂混合，将试剂引入管路层内进行测定。

Description

一种基于开关控制激发光源的生物检测系统

技术领域

本发明涉及核酸扩增仪检测技术领域，具体而言，涉及一种基于开关控制激发光源的生物检测系统。

背景技术

近年荧光分析技术广泛应用于荧光显微镜成像和观察、流式荧光检测分析中，其中所需的荧光分光光度计均包含输入激发能量的激发光装置即激发光源。目前荧光显微成像系统普遍采用汞灯、氙灯等高能耗、短寿命的全波段光源，通过不同的滤光片过滤后得到相应所需波段的激发光源。但是该种激发光源光路系统复杂，光源的能耗高、效能损耗大、寿命短，不同波段光源的切换需要多个二向色镜并需要机械切换装置，并且，无法实现不同波段光源同时对样品激发。同时，现有激发光源因体积大，导致相应的检测设备为台式设备，仅支持实验室中检测使用，针对一些检测目标需要时效性的情况，上述设备无法胜任工作。

所有的荧光检测分析均包括连续波段激发光源装置和出射光检测装置，相关技术中的连续波段激发光源装置包括光源和滤光片色轮，当光源穿过滤光片色轮后获取一种单一色光，也就是我们需要的激发光。如果需要更换另外一波长的激发光，需要驱动滤光片色轮转动一定角度，当光源再次穿过滤光片色轮后，就得到另一波长的激发光。

现有技术中一些荧光检测通过在光路中增加可转动激发光滤光片色轮和发射光色轮，达到多光路检测的目的，但上述结构的设置增加了功耗，并且，在荧光检测过程中，由于产生机械转动，产生不能对准或者光线对准错误的问题，且生物检测效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于开关控制激发光源的生物检测系统，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种基于开关控制激发光源的生物检测系统，包括：激发光模块、芯片装置以及荧光传感器，所述激发光模块发出预设波长的激发光至所述芯片装置，发生反应后，通过荧光传感器获取荧光信息完成检测，以使得芯片装置的试剂达到最佳的反应状态；

所述激发光模块固定在预设位置，通过采用开关对产生激发光的若干LED灯进行切换，以产生不同波长的激发光；

所述芯片装置包括设置在最上端的加样层、设置在加样层下侧的垫片、设置在垫片下侧的管路层，以及设置在最下侧的密封膜，其中，所述加样层上侧设置有加样孔，用以向芯片内添加样品；

所述垫片与管路层通过卡扣结构连接，在使用时，通过沿轨道抽出垫片，向下按压加样层，使得管路层与加样层卡接，设置在管路层上的一排刺针与加样层的试剂混合，将试剂引入管路层内对样品进行提取和纯化；

所述激发光模块对提取纯化后的样品进行检测，通过荧光传感器对样片所产生的荧光信息进行分析。

进一步地，所述激发光模块包括PCB板，用以承载LED光源，LED光源设置在PCB板的一侧，所述LED光源包括若干设置的LED灯，在每个LED灯的前端设置一滤光片，在LED灯发光后通过滤光片滤光得到预设波长的激发光；

在每一所述滤光片的光束的输出端设置有一光纤耦合器，每一光纤耦合器分别与一光纤耦合，通过光纤耦合器将对应波长的激发光耦合于光纤中，并通过光纤传输，还包括光纤合束器，其将各个光纤按预设方式排列合束为一体。

进一步地，在所述光纤合束器的输出端还设置有光纤准直器，用以将光纤内的激发光转变成准直光；

所述滤光片上设置有第一光强度感应器，用以检测经过所述滤光片的激发光强度，所述光纤准直器上设置有第二光强度感应器，用以检测经过所述光纤准直器的激发光强度；

控制单元，其设置在PCB板上，分别与所述第一光强度感应器和所述第二光强度感应器连接，所述控制单元根据耦合效率对所述激发光的强度进行补偿；

对于任意波长的激发光，经过所述滤光片的激发光强度为K1i，经过所述光纤准直器的激发光强度为K2i，所述光纤耦合器的耦合效率为K2i/K1i，所述控制单元内设置有耦合效率矩阵K(K1,K2,K3)和强度补偿矩阵B(L1,L2,L3)，其中K1表示第一耦合效率，K2表示第二耦合效率，K3表示第三耦合效率，L1表示第一光强度,L2表示第二光强度,L3表示第三光强度，若所述耦合效率为第一耦合效率，则从所述强度补偿矩阵中选择L1作为强度补偿；若所述耦合效率为第二耦合效率，则从所述强度补偿矩阵中选择L2作为强度补偿；若所述耦合效率为第三耦合效率，则从所述强度补偿矩阵中选择L3作为强度补偿。

进一步地，各个所述LED灯均通过开关控制，能够分别断开，或者通过预设的开关控制多个不同的LED灯打开，以同时提供多种不同的波长。

进一步地，每个所述激发光源模块设定对应的单一波长矩阵G1，设定第一LED灯经过滤光后输出第一波长d1，第二LED灯经过滤光后输出第二波长d2，第三LED灯经过滤光后输出第三波长d3，第N LED灯经过滤光后输出第三波长dn；设定单一波长矩阵G1包括G1(i,di)，其中，i为序号，di表示对应的某个LED灯的激发光源波长，根据预设检测试剂要求，确定对应的最佳单一波长dk,确定对应的LED灯，打开对应的LED灯开关，并在该LED灯的激发光的作用下，完成检测。

进一步地，在采用LED灯进行检测时，同时采用两种波长光进行检测，所述激发光源模块设定双波长矩阵G2(di，dj)，其中di表示其中一LED灯激发光的波长，dj表示其中另一LED灯激发光的波长，并且，在确定各个波长时，对于每一组波长di<dj，每组波长为波段非最接近的两种激发光波长，双波长矩阵按照对应的波长由短到长顺次排列；根据预设检测试剂要求，确定对应的最佳单一波长dk,确定对应的LED灯，打开对应的LED灯开关，并在该LED灯的激发光的作用下，完成检测，所述荧光传感器获取对应的荧光信息Q1，以对结果进行判定；根据该对应的最佳单一波长dk，设定为第一LED灯，根据第一LED灯确定双波长矩阵中的第二LED灯，第二LED灯的波长大于第一LED灯波长，设定(dki,dkj),第一LED灯的激发光为dki，第二LED灯的激发光为dkj，同时采用两种波长激发光对芯片进行检测，荧光传感器获取对应的荧光信息Q2，以对结果进行判定；根据该对应的最佳单一波长dk，定为第二LED灯，根据第二LED灯确定双波长矩阵中的第三LED灯，第二LED灯的波长大于第三LED灯波长，设定(dki,dkj),第三LED灯的激发光为dki，第二LED灯的激发光为dkj，同时采用两种波长激发光对芯片进行检测，荧光传感器获取对应的荧光信息Q3，以对结果进行判定。

进一步地，所述加样层与管路层通过卡条与设置在管路层侧部的限位架活动连接，相应的，在限位架的内侧设置有第一卡槽，第一卡槽通过卡条相互配合连接，以实现加样层和管路层的相对位置切换和固定。

进一步地，所述第一卡槽的下侧的限位架侧面上还设置有第二卡槽，相应的，所述垫片的侧壁上还设置有第二卡条，通过第二卡条与第二卡槽的相互配合连接，以实现垫片与管路层的滑动连接；

所述垫片的下侧还设置有第一滑轨，相应的，在管路层的上侧面设置有第二滑槽，第一滑轨通过与第二滑槽配合连接，以实现垫片与管路层的滑动连接，两者能够相对位置切换以及固定。

进一步地，所述第二滑槽设置在管路层上的限位架的内侧，所述垫片的端部设置若干相间排列的凹口与凸起，其中，所述第一滑轨设置在最外侧凸起的底面上。

进一步地，所述加样层内设置有若干组试剂管，所述加样层通过其上的卡条与所述第一卡槽卡接，在初始安装状态时，加样层自上而下与管路层配合，通过垫片将刺针与试剂管内的试剂隔离。

与现有技术相比本发明的技术效果在于，本发明在对管路层进行试剂注射时，通过活塞向加样仓移动，增加其内的压力，以推动试剂向试剂出口流动，实现注入试剂；本发明设置若干组活塞结构，向管路层施加样品或者试剂，能够大大提高使用效率。所述扩增仓设置在管路层的边缘，并且，扩增仓为半椭圆形结构，既能够使反应试剂反应，又能够在使用时，能够通过凸出的半椭圆形结构实现方便定位及安装。

尤其，通过对于耦合效率的改变而对激光强度进行补偿，且根据耦合效率的大小适应性补偿强度，使得激发光源发出的强度基本一致，不会因为耦合效率低而大大降低光强度，也不会因为耦合效率高而使激光强度过高。

尤其，本发明设置垫片及相关连接结构，一方面能够使得加样层与管路层之间能够完好的连接，避免产生震动，另一方面能够使得刺针具有较好的放置空间，垫片以及加样层滑动安装，方便拆卸。在初始安装状态时，加样层自上而下与管路层配合，通过垫片将刺针与试剂管内的试剂隔离，防止在运输过程中的振动造成刺针与试剂混合，避免刺破。在需要进行试验时，将垫片沿第二滑槽向外抽出，垫片沿第二滑槽向外抽出后，向下按压加样层，使得加样层上的卡条与第二卡槽卡接，此时，设置在管路层上的刺针与加样层的试剂混合，将试剂引入管路层内进行测定。本发明通过设置垫片结构，使得芯片装置能够在储存试剂，运输过程中，完好保存，在使用时，只需将垫片抽出，即能够将试剂引入管路层中。

尤其，本发明激发光模块采用体积较小的发光模块，通过采用开关对激发光源模块进行切换，以产生不同波长的激发光。各个LED灯均通过开关控制，能够分别断开，或者通过预设的开关控制多个不同的LED灯打开，以同时提供多种不同的波长，使得荧光检测达到最佳的激发效果。相应的LED灯开关可设置在PCB板上或者通过远程控制。本发明实施例在实际使用时，对于特定的某一LED灯以及对应的一束光纤，由于LED灯光的光发出后，经过滤光片滤光后，其波长均在预设范围内，因此，对于特定的某一芯片荧光检测过程，将对应的LED灯打开，光束经过滤光及传输后激发芯片反应，完成试验过程。相较于传统的通过转动激发光滤光片色轮和发射光色轮的方式，本实施例激发光模块在切换光路时，不需要机械转动，以及重新矫正光路，只需开关控制不同LED灯工作即可，因此，大大减少了生物检测系统的体积，同时，不需要重复矫正光路，大大提升了测试精度。

尤其，本发明通过采用最佳波长，以及与最佳波长不相近的两种波长的双波长矩阵组，分别进行检测，获取最佳的荧光检测效果，尤其，在设定LED灯组数目较多时，每个LED灯的激发光范围较窄，通过采用多种LED灯激发光同时检测，获得最佳的荧光检测效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例的基于开关控制激发光源的生物检测系统整体结构示意图；

图2为本发明实施例的基于开关控制激发光源的生物检测系统激发光源的结构示意图；

图3为本发明实施例的基于开关控制激发光源的生物检测系统激发光源的外部结构示意图；

图4为本发明实施例的基于开关控制激发光源的生物检测系统整体芯片装置的爆炸结构示意图；

图5为本发明实施例的基于开关控制激发光源的生物检测系统整体加样层的结构示意图；

图6为本发明实施例的基于开关控制激发光源的生物检测系统整体加样层的管路层的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释发明的技术原理，并非在限制发明的保护范围。

需要说明的是，在发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，因此不能理解为对发明的限制。

此外，还需要说明的是，在发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明实施例的激发光源的调控装置整体结构示意图；图2为本发明实施例的激发光源的调控装置正视结构示意图；本实施例系统包括芯片装置30、激发光模块6、温控模块4以及荧光传感器5，所述激发光模块6发出预设波长的激发光至所述芯片装置，发生反应后，通过荧光传感器5获取荧光信息完成检测，所述温控模块4控制所述芯片装置内的温度，以使得芯片装置内的试剂达到最佳的反应状态。在本实施例中在进行扩增反应时，所述荧光传感器设置在所述芯片装置的反应仓上方。

参阅图2所示，其为本发明实施例的激发光源的调控装置激发光源的结构示意图；图3为本发明实施例的激发光源的调控装置激发光源的外部结构示意图；本实施例的激发光模块6采用体积较小的发光模块，通过采用开关对激发源模块中的激发光源进行切换，以产生不同波长的激发光。激发光模块6包括PCB板61，用以承载LED光源或LD光源，还可以是其他光源，LED光源设置在PCB板的一侧，在实施例中，LED光源包括若干设置的LED灯62，在每个LED灯的前端设置一滤光片63，在LED灯发光后通过滤光片滤光得到预设波长的激发光；在每一所述滤光片的光束的输出端设置有一光纤耦合器64，每一光纤耦合器64分别与一光纤65耦合，通过光纤耦合器64将对应波长的激发光耦合于光纤中，并通过光纤传输；还包括光纤合束器66，其将各个光纤按预设方式排列合束为一体，在所述光纤合束器66的输出端还设置有光纤准直器67，用以将光纤内的激发光转变成准直光。

具体而言，本发明实施例在对各个光纤耦合时，可以采用熔化拉伸工艺制作，以将各根光纤耦合完整。

在光纤耦合过程中，所述滤光片上设置有第一光强度感应器，用以检测经过所述滤光片的激发光强度，所述光纤准直器上设置有第二光强度感应器，用以检测经过所述光纤准直器的激发光强度；

控制单元，其设置在PCB板上，分别与所述第一光强度感应器和所述第二光强度感应器连接，所述控制单元根据耦合效率对所述激发光的强度进行补偿；对于任意波长的激发光，经过所述滤光片的激发光强度为K1i，经过所述光纤准直器的激发光强度为K2i，所述光纤耦合器的耦合效率为K2i/K1i，所述控制单元内设置有耦合效率矩阵K(K1,K2,K3)和强度补偿矩阵B(L1,L2,L3)，其中K1表示第一耦合效率，K2表示第二耦合效率，K3表示第三耦合效率，L1表示第一光强度,L2表示第二光强度,L3表示第三光强度，若所述耦合效率为第一耦合效率，则从所述强度补偿矩阵中选择L1作为强度补偿；若所述耦合效率为第二耦合效率，则从所述强度补偿矩阵中选择L2作为强度补偿；若所述耦合效率为第三耦合效率，则从所述强度补偿矩阵中选择L3作为强度补偿。

具体而言，本发明实施例通过对于耦合效率的改变而对激光强度进行补偿，且根据耦合效率的大小适应性补偿强度，使得激发光源发出的强度基本一致，不会因为耦合效率低而大大降低光强度，也不会因为耦合效率高而使激光强度过高。

具体而言，本发明实施例的LED灯设置为8个，或者，其他任意数量，以能够尽可能多的形成各种色光、各种不同波长的光为准。本领域技术人员可以理解的是，本发明中的LED灯还可以采用LD等进行替换，还可以是其他节能灯，在此不做限制。

具体而言，本发明实施例的各个LED灯均通过开关控制，能够分别断开，或者通过预设的开关控制多个不同的LED灯打开，以同时提供多种不同的波长，使得荧光检测达到最佳的激发效果。相应的LED灯开关可设置在PCB板上或者通过远程控制。

具体而言，本发明实施例在实际使用时，对于特定的某一LED灯以及对应的一束光纤，由于LED灯光的光发出后，经过滤光片滤光后，其波长均在预设范围内，因此，对于特定的某一芯片荧光检测过程，将对应的LED灯打开，光束经过滤光及传输后激发芯片反应，完成试验过程。相较于传统的通过转动激发光滤光片色轮和发射光色轮的方式，本实施例激发光模块在切换光路时，不需要机械转动，以及重新矫正光路，只需开关控制不同LED灯工作即可，因此，大大减少了生物检测系统的体积，同时，不需要重复矫正光路，大大提升了测试精度。

具体而言，本发明实施例的激发光模块设置在外壳68内，用以对其内的LED灯及光纤进行保护，相应的，在外壳68的底部设置底板69，用以承载或者支撑壳体。

具体而言，本发明实施例在实际使用时，经过光强度补偿后的任意光源，对于光强度补偿可以在开关处进行调节，具体可以改变led的电源功率，还可以是在光的传播过程中进行补偿，在此不做限制，本领域技术人员可以根据需要实现光强度即可，LED灯组上设置若干LED灯以对对应的滤光片，针对每个激发光源模块设定对应的单一波长矩阵G1，设定第一LED灯经过滤光后，也即第一光纤束的输出第一波长d1，第二LED灯经过滤光后，也即第二光纤束的输出第二波长d2，第三LED灯经过滤光后，也即第三光纤束的输出第三波长d3，第NLED灯经过滤光后，也即第N光纤束的输出第n波长dn。在本实施例中，设定单一波长矩阵G1包括G1(i,di)，其中，i为序号，di表示对应的某个LED灯的激发光源波长。在实际使用时，根据预设检测试剂要求，确定对应的最佳单一波长dk,确定对应的LED灯，打开对应的LED灯开关，并在该LED灯的激发光的作用下，完成检测。本实施例可根据多个单一波长的芯片检测需求，筛选不同的单一波长；也可以采用多个波长，完成统一芯片检测过程。

具体而言，本发明实施例在实际使用时，在采用LED灯进行检测时，可同时采用两种波长光进行检测，并且，设定双波长矩阵G2(di，dj)，其中di表示其中一LED灯激发光的波长，dj表示其中另一LED灯激发光的波长，并且，在确定各个波长时，对于每一组波长di<dj，每组波长为波段非最接近的两种激发光波长，双波长矩阵按照对应的波长由短到长顺次排列。在实际使用时，根据预设检测试剂要求，确定对应的最佳单一波长dk,确定对应的LED灯，打开对应的LED灯开关，并在该LED灯的激发光的作用下，完成检测；在该过程中，荧光传感器获取对应的荧光信息Q1，以对结果进行判定。然后，根据该对应的最佳单一波长dk，设定为第一LED灯，根据第一LED灯确定双波长矩阵中的第二LED灯，第二LED灯的波长大于第一LED灯波长，设定(dki,dkj),第一LED灯的激发光为dki，第二LED灯的激发光为dkj，同时采用两种波长激发光对芯片进行检测，荧光传感器获取对应的荧光信息Q2，以对结果进行判定。然后，根据该对应的最佳单一波长dk，定为第二LED灯，根据第二LED灯确定双波长矩阵中的第三LED灯，第二LED灯的波长大于第三LED灯波长，设定(dki,dkj),第三LED灯的激发光为dki，第二LED灯的激发光为dkj，同时采用两种波长激发光对芯片进行检测，荧光传感器获取对应的荧光信息Q3，以对结果进行判定。

具体而言，将获得的荧光信息Q1、荧光信息Q2、荧光信息Q3分别进行比较确定最佳的荧光检测结果。

具体而言，本发明通过采用最佳波长，以及与最佳波长不相近的两种波长的双波长矩阵组，分别进行检测，获取最佳的荧光检测效果，尤其，在设定LED灯组数目较多时，每个LED灯的激发光范围较窄，通过采用多种LED灯激发光同时检测，获得最佳的荧光检测效果。

具体而言，本发明还设定三波长矩阵G3(di，dj，dm)，di、dj、dm分别表示对应的LED灯激发光的波长，在确定各个波长时，对于每一组波长di<dj<dm，每组波长为波段非最接近的三种激发光波长，按照对应的波长由短到长顺次排列。

具体而言，在实际使用时，根据预设检测试剂要求，确定对应的最佳单一波长dk,确定对应的LED灯，打开对应的LED灯开关，并在该LED灯的激发光的作用下，完成检测；在该过程中，荧光传感器获取对应的荧光信息Q1，以对结果进行判定。然后，根据该对应的最佳单一波长dk，设定为第二LED灯，根据第二LED灯确定双波长矩阵中的第一LED灯，第二LED灯的波长大于第一LED灯波长，根据第二LED灯确定双波长矩阵中的第三LED灯，第三LED灯的波长大于第一LED灯波长，设定(dki,dkj,dkm),第一LED灯的激发光为dki，第二LED灯的激发光为dkj，第三LED灯的激发光为dkm，同时采用三种波长激发光对芯片进行检测，荧光传感器获取对应的荧光信息Q31，以对结果进行判定。将三波长检测荧光信息Q31与荧光信息Q1进行比对，确定最佳的荧光效果。

在具体判定时，还可根据该对应的最佳单一波长dk，设定为第一LED灯，则确定第二LED灯，第三LED灯，设定(dki,dkj,dkm),最佳单一波长dk对应的为第一LED灯，其激发光波长为dki，第二LED灯的激发光为dkj，第三LED灯的激发光为dkm，同时采用三种波长激发光对芯片进行检测，荧光传感器获取对应的荧光信息Q32，以对结果进行判定。

在具体判定时，还可根据该对应的最佳单一波长dk，设定为第三LED灯，则确定第一LED灯，第二LED灯，设定(dki,dkj,dkm),最佳单一波长dk对应的为第三LED灯，其激发光波长为dkm，第二LED灯的激发光为dkj，第一LED灯的激发光为dki，同时采用三种波长激发光对芯片进行检测，荧光传感器获取对应的荧光信息Q33，以对结果进行判定。

将三波长检测荧光信息Q31、荧光信息Q32、荧光信息Q33以及荧光信息Q1进行比对，获取最佳荧光检测结果。

具体而言，本发明还可以顺次采用单一波长矩阵，双波长矩阵，以及三波长矩阵，分别进行荧光检测，并分别进行比较，以获取最佳检测结果。

参阅图4所示，其为本发明实施例的芯片装置的示意图，本实施例的芯片装置包括设置在最上端的加样层3、设置在加样层3下侧的垫片2、设置在垫片2下侧的管路层101，以及设置在最下侧的密封膜104，其中，所述加样层3上侧设置有加样孔302，用以向芯片内添加样品，注入芯片内的样品经过提取、纯化、扩增发生反应。其中，本实施例的加样层与管路层通过卡条304与设置在管路层101侧部的限位架106活动连接，相应的，在限位架106的内侧设置有第一卡槽107，第一卡槽通过卡条相互配合连接，以实现加样层和管路层的相对位置切换和固定。其中，密封膜粘贴在管路层101的下侧，以实现密封。

继续参阅图4所示，本实施例的第一卡槽107的下侧的限位架侧面上还设置有第二卡槽109，相应的，垫片2的侧壁上还设置有第二卡条(图中未示出)，通过第二卡条与第二卡槽的相互配合连接，以实现垫片与管路层101的滑动连接，两者能够相对位置切换以及固定。本发明实施例的垫片2的下侧还设置有第一滑轨202，相应的，在管路层101的上侧面设置有第二滑槽108，第一滑轨202通过与第二滑槽108配合连接，以实现垫片与管路层101的滑动连接，两者能够相对位置切换以及固定。本实施例的第二滑槽108设置在管路层上的限位架106的内侧。所述垫片2的端部设置若干相间排列的凹口与凸起，其中，所述第一滑轨202设置在最外侧凸起的底面上。

继续参阅图4所示，本实施例的加样孔上设置有加样孔盖303，用以进行密封。在加样层和管路层还设置卡扣结构，在加样层的一侧设置有第一卡扣301，第一卡扣301的下侧伸出端伸出所述加样层的底端，在将加样层和管路层配合安装在一起后，通过第一卡扣卡接在管路层的侧面上，以防止加样层和管路层分离。本实施例的管路层上设置有两个第一单阀102，用以分别向管路中注入样品及反应试剂；在管路层上还设置有双阀103，用以注入试剂及样品，双阀103通过管路与扩增仓112连通，结合图5所示，在所述垫片2的两侧还设置有把手201，方便对芯片装置进行提取。在本发明实施例中，所述扩增仓设置在管路层的边缘，并且，扩增仓为半椭圆形结构，既能够使反应试剂反应，又能够在使用时，能够通过凸出的半椭圆形结构实现方便定位及安装。

继续参阅图4所示，本实施例的管路层上设置有一排刺针105，通过在抽取垫片后，将刺针与加样层内的试剂连通，试剂中标记的荧光序列与对应位置的核酸刺针产生互补匹配时，通过确定荧光强度最强的探针位置，获得一组序列完全互补的探针序列。在所述刺针的外侧还设置有一挡板，其在加样层与管路层配合时，起到阻挡及定位作用。

具体而言，在本发明实施例中，在加样状态时，所述加样层内设置有若干组试剂管，所述加样层3通过其上的卡条304与第一卡槽107卡接，在初始安装状态时，加样层3自上而下与管路层101配合，通过垫片2将刺针与试剂管内的试剂隔离，防止在运输过程中的振动造成刺针与试剂混合，避免刺破。在需要进行试验时，将垫片2沿第二滑槽108向外抽出，垫片2沿第二滑槽向外抽出后，向下按压加样层3，使得加样层上的卡条304与第二卡槽109卡接，此时，设置在管路层上的刺针与加样层的试剂混合，将试剂引入管路层内进行测定。

具体而言，本发明通过设置垫片结构，使得芯片装置能够在储存试剂，运输过程中，完好保存，在使用时，只需将垫片抽出，即能够将试剂引入管路层中。

参阅图5所示，其为本发明实施例的加样层的结构示意图；在本实施例的加样孔302的下方为加样仓，加样仓能够连接一装载试剂的试剂管，在加样仓的下部设置有试剂出口312，在试剂出口312与加样仓之间设置有密封结构，用以进行密封。在所述加样仓的一侧还设置有加压结构，其包括管壁305，在管壁内部设置有活塞308，活塞308向加样仓移动，推动其内的试剂向试剂出口流出；在所述活塞308的活塞杆端部设置有密封圈311，用以进行密封。

继续参阅图5所示，本实施例的活塞杆上还设置有螺帽307，通过与螺帽307螺纹连接，实现相对旋转运动，相应的，在活塞杆的一端设置有输出结构，如气缸，油缸，也可通过转动输出结构连接活塞杆，如电机、丝杠，此时，活塞杆做旋转运动，只需能够推动试剂向试剂出口流出即可。相应的，在螺帽的外侧套设有一导向套306，管壁内侧设置有相应的轴肩，用以对导向套306进行定位及固定；在导向套306的两端外侧还设置有卡环314，用以卡住相应的导向套306。在导向套306的外侧还设置有护套309，用以对活塞杆、螺帽、以及导向套进行保护。在对管路层进行试剂注射时，通过活塞向加样仓移动，增加其内的压力，以推动试剂向试剂出口流动，实现注入试剂，而在实际应用过程中，为了配合试剂的注入，提高试剂注入效率，还可以通过其他试剂管的向外吸，配合当前实际管的向内推，实现试剂的高效注入。结合图1所示，本发明实施例设置若干组试剂管，在本实施例中，设置五组试剂管，向管路层施加试剂，试剂可以是裂解液、洗脱液或清洗液等，能够大大提高使用效率。

继续参阅图5所示，在加样层下方设置第二卡扣310，第二卡扣设置在与第一卡扣相对的一侧面上，来防止加样层滑动。

参阅图6所示，其为本发明实施例的管路层的结构示意图，本实施例的管路层设置有所述扩增仓112、第一缓冲仓110、第二缓冲仓111以及对样品进行纯化的纯化仓114，其中，双阀的第一端通过第一管路118、第二管路115与纯化仓114连接；双阀的第二端与第二缓冲仓111连通，第二缓冲仓111通过管路与第一缓冲仓110连接，第一缓冲仓和第二缓冲仓之间的管路上还设置有一管路分支，该管路分支上设置有第二单阀，该管路分支另一端连接在所述纯化仓114上，第一缓冲仓通过第三管道116、第四管道117与纯化仓114连接；在管路层上还设置有若干连接孔119，以进行连接。

具体而言，所述第一管路118包括竖向管路与横向管路，通过长距离输送洗脱后的核酸物质进入扩增仓，第二管路115包括竖向管路与横向管路，其一端与纯化仓连接，另一端与第一管路连为一体。

具体而言，所述第三管路116，其为多向弯折管，其一端与第一缓冲仓连接，另一端与第一进液口连接；所述第四管路117的一端与第一进液口连接，另一端与纯化仓连接，在第四管路117上还设置有进样口口与第一单阀。

具体而言，进样口用以加入样品，第一进液口用以加入裂解液，然后打开第一单阀，使得样品和裂解液进行在混合反应，在混合过程中，可以利用与样品口连接的活塞杆和与第一进液口连接的活塞杆进行推吸操作，实现样品与裂解液的充分混合，生成第一反应物，第一反应物为液体，所述液体通过第四管路117进入所述纯化仓内，纯化仓内置磁珠，纯化仓是进行核酸提取和纯化的反应仓，然后关闭第一单阀，打开第二单阀，向所述第二进液口注入第二试剂，第二试剂为清洗液，所述第二试剂经过第二试剂口连接的管路进入所述纯化仓内，对纯化仓内的物质进行清洗，向第三进液口注入第三试剂，第三试剂为清洗液，所述第三试剂经过所述与其连接的管路进入所述纯化仓内，对纯化仓内的核酸物质进行再次清洗，向第四进液口注入第四试剂，第四试剂为洗脱液，所述第四试剂经过与其连接的管路进入所述纯化仓内，并将纯化仓内的核酸物质由其设置的磁珠上洗脱，得到核酸物质，将所述核酸物质经过第一管路115和第二管路118引入所述扩增仓内，以进行扩增反应。本发明在对管路层进行试剂注射时，通过活塞向加样仓移动，增加其内的压力，以推动试剂向试剂出口流动，实现试剂或样品的注入；本发明设置若干组活塞结构，定时向管路层施加样品或者试剂，能够大大提高使用效率。所述扩增仓设置在管路层的边缘，并且，扩增仓为半椭圆形结构，既能够使反应试剂反应，又能够在使用时，能够通过凸出的半椭圆形结构实现方便定位及安装。

尤其，本发明设置垫片及相关连接结构，一方面能够使得加样层与管路层之间能够完好的连接，避免产生震动，另一方面能够使得刺针具有较好的放置空间，垫片以及加样层滑动安装，方便拆卸。在初始安装状态时，加样层自上而下与管路层配合，通过垫片将刺针与试剂管内的试剂隔离，防止在运输过程中的振动造成刺针与试剂混合，避免刺破。在需要进行试验时，将垫片沿第二滑槽向外抽出，垫片沿第二滑槽向外抽出后，向下按压加样层，使得加样层上的卡条与第二卡槽卡接，此时，设置在管路层上的刺针与加样层的试剂混合，将试剂引入光路层内进行测定。本发明通过设置垫片结构，使得芯片装置能够在储存试剂，运输过程中，完好保存，在使用时，只需将垫片抽出，即能够将试剂引入管路层中。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于开关控制激发光源的生物检测系统，其特征在于，包括：

激发光模块、芯片装置以及荧光传感器，所述激发光模块发出预设波长的激发光至所述芯片装置，发生反应后，通过荧光传感器获取荧光信息完成检测，以使得芯片装置的试剂达到最佳的反应状态；

所述激发光模块固定在预设位置，通过采用开关对产生激发光的若干LED灯进行切换，以产生不同波长的激发光；

所述芯片装置包括设置在最上端的加样层、设置在加样层下侧的垫片、设置在垫片下侧的管路层，以及设置在最下侧的密封膜，其中，所述加样层上侧设置有加样孔，用以向芯片内添加样品；

所述垫片与管路层通过卡扣结构连接，在使用时，通过沿轨道抽出垫片，向下按压加样层，使得管路层与加样层卡接，设置在管路层上的一排刺针与加样层的试剂混合，将试剂引入管路层内对样品进行提取和纯化；

所述激发光模块对提取纯化后的样品进行检测，通过荧光传感器对样片所产生的荧光信息进行分析。

2.根据权利要求1所述的基于开关控制激发光源的生物检测系统，其特征在于，所述激发光模块包括PCB板，用以承载LED光源，LED光源设置在PCB板的一侧，所述LED光源包括若干设置的LED灯，在每个LED灯的前端设置一滤光片，在LED灯发光后通过滤光片滤光得到预设波长的激发光；

在每一所述滤光片的光束的输出端设置有一光纤耦合器，每一光纤耦合器分别与一光纤耦合，通过光纤耦合器将对应波长的激发光耦合于光纤中，并通过光纤传输，还包括光纤合束器，其将各个光纤按预设方式排列合束为一体。

3.根据权利要求2所述的基于开关控制激发光源的生物检测系统，其特征在于，在所述光纤合束器的输出端还设置有光纤准直器，用以将光纤内的激发光转变成准直光；

所述滤光片上设置有第一光强度感应器，用以检测经过所述滤光片的激发光强度，所述光纤准直器上设置有第二光强度感应器，用以检测经过所述光纤准直器的激发光强度；

控制单元，其设置在PCB板上，分别与所述第一光强度感应器和所述第二光强度感应器连接，所述控制单元根据耦合效率对所述激发光的强度进行补偿；

对于任意波长的激发光，经过所述滤光片的激发光强度为K1i，经过所述光纤准直器的激发光强度为K2i，所述光纤耦合器的耦合效率为K2i/K1i，所述控制单元内设置有耦合效率矩阵K(K1,K2,K3)和强度补偿矩阵B(L1,L2,L3)，其中K1表示第一耦合效率，K2表示第二耦合效率，K3表示第三耦合效率，L1表示第一光强度,L2表示第二光强度,L3表示第三光强度，若所述耦合效率为第一耦合效率，则从所述强度补偿矩阵中选择L1作为强度补偿；若所述耦合效率为第二耦合效率，则从所述强度补偿矩阵中选择L2作为强度补偿；若所述耦合效率为第三耦合效率，则从所述强度补偿矩阵中选择L3作为强度补偿。

4.根据权利要求2所述的基于开关控制激发光源的生物检测系统，其特征在于，各个所述LED灯均通过开关控制，能够分别断开，或者通过预设的开关控制多个不同的LED灯打开，以同时提供多种不同的波长。

5.根据权利要求4所述的基于开关控制激发光源的生物检测系统，其特征在于，每个所述激发光源模块设定对应的单一波长矩阵G1，设定第一LED灯经过滤光后输出第一波长d1，第二LED灯经过滤光后输出第二波长d2，第三LED灯经过滤光后输出第三波长d3，第N LED灯经过滤光后输出第三波长dn；设定单一波长矩阵G1包括G1(i,di)，其中，i为序号，di表示对应的某个LED灯的激发光源波长，根据预设检测试剂要求，确定对应的最佳单一波长dk,确定对应的LED灯，打开对应的LED灯开关，并在该LED灯的激发光的作用下，完成检测。

6.根据权利要求5所述的基于开关控制激发光源的生物检测系统，其特征在于，在采用LED灯进行检测时，同时采用两种波长光进行检测，所述激发光源模块设定双波长矩阵G2(di，dj)，其中di表示其中一LED灯激发光的波长，dj表示其中另一LED灯激发光的波长，并且，在确定各个波长时，对于每一组波长di<dj，每组波长为波段非最接近的两种激发光波长，双波长矩阵按照对应的波长由短到长顺次排列；根据预设检测试剂要求，确定对应的最佳单一波长dk,确定对应的LED灯，打开对应的LED灯开关，并在该LED灯的激发光的作用下，完成检测，所述荧光传感器获取对应的荧光信息Q1，以对结果进行判定；根据该对应的最佳单一波长dk，设定为第一LED灯，根据第一LED灯确定双波长矩阵中的第二LED灯，第二LED灯的波长大于第一LED灯波长，设定(dki,dkj),第一LED灯的激发光为dki，第二LED灯的激发光为dkj，同时采用两种波长激发光对芯片进行检测，荧光传感器获取对应的荧光信息Q2，以对结果进行判定；根据该对应的最佳单一波长dk，定为第二LED灯，根据第二LED灯确定双波长矩阵中的第三LED灯，第二LED灯的波长大于第三LED灯波长，设定(dki,dkj),第三LED灯的激发光为dki，第二LED灯的激发光为dkj，同时采用两种波长激发光对芯片进行检测，荧光传感器获取对应的荧光信息Q3，以对结果进行判定。

7.根据权利要求5所述的基于开关控制激发光源的生物检测系统，其特征在于，所述加样层与管路层通过卡条与设置在管路层侧部的限位架活动连接，相应的，在限位架的内侧设置有第一卡槽，第一卡槽通过卡条相互配合连接，以实现加样层和管路层的相对位置切换和固定。

8.根据权利要求7所述的基于开关控制激发光源的生物检测系统，其特征在于，所述第一卡槽的下侧的限位架侧面上还设置有第二卡槽，相应的，所述垫片的侧壁上还设置有第二卡条，通过第二卡条与第二卡槽的相互配合连接，以实现垫片与管路层的滑动连接；

所述垫片的下侧还设置有第一滑轨，相应的，在管路层的上侧面设置有第二滑槽，第一滑轨通过与第二滑槽配合连接，以实现垫片与管路层的滑动连接，两者能够相对位置切换以及固定。

9.根据权利要求8所述的基于开关控制激发光源的生物检测系统，其特征在于，所述第二滑槽设置在管路层上的限位架的内侧，所述垫片的端部设置若干相间排列的凹口与凸起，其中，所述第一滑轨设置在最外侧凸起的底面上。

10.根据权利要求7所述的基于开关控制激发光源的生物检测系统，其特征在于，所述加样层内设置有若干组试剂管，所述加样层通过其上的卡条与所述第一卡槽卡接，在初始安装状态时，加样层自上而下与管路层配合，通过垫片将刺针与试剂管内的试剂隔离。

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