CN113109297A - 一种基于全内反射共振原理的小型多功能生化分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于全内反射共振原理的小型多功能生化分析仪，主要包含全内反射光机电耦合系统模块、温度控制系统模块、通信系统模块、和控制系统模块。以全内反射光机电耦合系统为主体，单电机驱动就可以实现光学角度的自动调节，使入射光和光学接收装置可在25°～80°的角度范围内同时变化。本发明采用棱镜耦合式全内反射共振技术，实现角度调制、强度调制和波长调制，进行光谱检测和荧光检测等。此外本发明将微机电系统MEMS、荧光检测、全内反射、表面等离子共振和聚合酶链式反应PCR等技术相结合，实现扩增检测一体化的多功能定性定量检测；减小装置体积的同时，缩短核酸分子扩增时间，提升检测效率，实时观测生物反应。

Description

一种基于全内反射共振原理的小型多功能生化分析仪

技术领域

本发明涉及光学传感技术领域，尤其涉及基于全内反射原理的无标记定量生化分析。

背景技术

全内反射共振传感技术应用消逝波与表面等离子波发生共振原理检测分子之间的相互作用情况，来探测传感媒质光学参数的变化过程，以此获得分析物浓度、亲和力等动力学信息。该方法特别适合研究分子之间的相互作用。与传统的生化分析技术相比，全内反射共振传感技术具有可实时监控、免标记、响应快、高通量等优点。由此可见，全内反射共振传感技术在生化检测领域具有很高的应用价值。

由于全内反射共振传感技术有以上诸多优点，研究人员将其与其他技术相结合进一步提升检测性能。本发明将全内反射、聚合酶链式反应(PCR)或等温扩增、荧光检测和表面等离子共振等技术相结合，其中PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的分子生物学技术，能在短时间内扩增样本提升检测灵敏度；等温扩增技术也是一种体外扩增核酸扩增技术，有着特异性高、分析速度快、成本低、不需要频繁改变温度等优势；荧光分析法以物质所发射的荧光强度或荧光光谱为依据进行定量定性分析，具有灵敏度高、速度快、重现性好、取样容易、试样需要量少等特点。综合全内反射共振传感技术检测灵敏度高、PCR扩增速度快的优点和荧光检测成像特异性的特点，实现缩短核酸分子扩增时间，提升检测效率，实时观测生物反应的定性定量检测。

目前全内反射共振传感装置应用最广泛的结构是棱镜耦合型，有强度调制、角度调制，相位调制的波长调制四种调制方法，相位调制相比其他三种常用检测方法要求较多，光路较为复杂，并不适合于小型化，商用化的全内反射共振检测装置体积庞大，价格昂贵。目前全内反射检测仪器多采用一种调制检测方法，由于每种调制检测应用范围也有一定自身的局限，无法针对不同待测样本应用不同的检测方法。

此外现有角度调制均采用入射角和反射角对称同时变化的方法，但是实际由于棱镜折射等原因，入射角和反射角的角度值存在偏差。以等边三棱镜为例，假设棱镜折射率为1.5，理论入射角为50°入射，光束经过棱镜折射后，实际入射角反射角为53.35°。同时实际出射光束中心线和理想反射中心线平行，平行线之间偏差距离约为1.5mm。

发明内容

有鉴于此，本发明设计了一种以全内反射光机电耦合系统为主体的小型多功能生化分析仪，可以实现强度、角度和波长调制三种调制方法的自由转换，其中角度分辨率达1‰度。光学平台上集成传感芯片、棱镜和微流控流通池，其中微流控流通池可以通过气阀控制实现多通道和单通道模式的灵活切换。生化分析仪结合PCR和荧光检测技术，能够在低浓度样本条件下，短时间内快速扩增样本，在进行高灵敏全内反射共振检测的同时，通过荧光成像实时观测，实现扩增检测一体化的多功能定性定量检测。

其中全内反射光机电耦合系统主要包括全内反射多功能调制光学系统、传感芯片和双向机械传动系统三部分，全内反射多功能调制光学系统负责光学检测、传感芯片负责共振反应、双向机械传动系统负责整体运动控制，三者不可分割密切配合，确保仪器精确运行。通过整体设计，以期至少解决上述提及的部分技术问题。

本发明还设计了全内反射光机电耦合系统的两种不同工作模式，分别为共轴模式和非共轴模式。其中共轴模式下多功能调制光路结构完全对称；非共轴模式下可通过调节滑块初始位置，弥补棱镜折射率带来的实际出射光束中心线和理想反射中心线之间偏差距离，使得出射光被接收器件准确接收。

本发明还设计了全内反射多功能调制光学系统的微调结构，用于固定调节不同的光源和光电接收器件，进而实现光源的两种不同工作模式，以满足不同调制方法的需要。

本发明还设计了全内反射多功能调制光学系统的相机自动对焦结构，可以进行普通成像和荧光检测。通过小型丝杆结构带动相机和镜头上下运动，从而实现相机的对焦，简化手动操作，提升成像的精确度。

本发明还设计了流通池的固定结构，使流通池受力均匀，同时可以保证前后固定流通池的位置相对一致。同时流通池可为单通道、多通道等形式，以满足不同实验的需求。

本发明还设计了温度控制系统模块，有两种工作模式。第一种模式通过外部加热器件进行加热；第二种通过MEMS工艺在传感芯片上设计微加热器进行加热；

本发明还设计了多层结构微流控流通池，通过气阀控制通道的开闭形式，实现多通道和单通道的不同模式。此外根据实验需求设计有相应的扩增区域，扩增完成后再进行检测。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于全内反射共振原理的小型多功能生化分析仪，包括全内反射光机电耦合系统模块、温度控制系统模块、通信系统模块和控制系统模块。所述控制系统模块包括信号调理电路、中央处理单元和通信接口，全内反射光机电耦合系统模块和温度控制系统模块通过信号调理电路与中央处理单元连接，完成信号采集与处理，中央处理单元通过通信接口再与计算机进行通信交互。

全内反射光机电耦合系统模块包括双向机械传动系统、全内反射多功能调制光学系统和传感芯片三部分。

上述方案中，所述全内反射光机电耦合系统模块中的双向机械传动系统为多功能生化分析仪的运动系统，包括第一步进电机、大同步轮、小同步轮、皮带、滑块、正反牙丝杆、导轨、第一连杆和第二连杆等。两个滑块分别固定在正反牙丝杆的两个正反牙上，分别通过第一连杆和第二连杆连接光源模块和光电接收模块；第一步进电机通过同步轮带动皮带及正反牙丝杆转动，两个滑块沿正反牙丝杆及导轨产生对称的水平运动。两个滑块对称的水平运动带动第一连杆和第二连杆的角度，以及光源模块和光电接收模块位置同时发生变化，光路的角度被调整，光源模块发射的光沿反射光路被光电接收模块接收，进而实现全内反射光机电耦合系统的角度检测。

上述方案中，所述全内反射光机电耦合系统模块中的全内反射多功能调制光学系统包括光源模块、光电接收模块和高分辨率成像模块。其中光源模块包含光源、第一光线传输、入射透镜、滤光片和偏振片；光电接收模块包含出射透镜、第二光线传输和光电转换元件；高分辨率成像模块包含高精度小型丝杆电机组件和镜头、激发光源、滤光片、高分辨率CCD光源模块置于入射光路，光电接收模块置于反射光路，高分辨成像模块置于传感芯片上方。光源模块发射的光沿入射光路传输在传感芯片处发生共振，再沿反射光路由光电接收模块接收，同时光学系统的高分辨率成像模块具有荧光和普通光学成像功能，对实验过程实时观测。此外，通过光源模块和光电接收模块的切换可以实现波长、角度和强度调制的灵活切换。

上述方案中，所述全内反射光机电耦合系统模块中的传感芯片为金属薄膜；金属薄膜可以是单层金属膜，或者是多层金属膜，或者是自组装金属薄膜，也可以是复合金属薄膜。主要包括玻璃基底、附着层和金属薄膜层，首先常在玻璃基底上溅射一层铬(用于增加金属薄膜的附着力)，然后在铬层上方制作相应金属薄膜。

上述方案中，所述全内反射多功能调制光学系统中的微流控流通池为上下两层结构，具有硬软联合的特点。上层为一层硬质材料，方便定位和均匀受力。下层为一层弹性材料(优选为PDMS，硅橡胶)实现流通通道功能和压紧密封功能。微流控流通池的下层结构包含多层，自上而下分别为气动层、PDMS薄膜、液动层和流通池层，可通过气阀进行开闭控制，进而实现多通道和单通道模式的自由切换。微流控流通池在传感芯片上方水平重叠，并通过流通池的固定结构紧固在传感芯片上。样品从进液口流入，流经扩增区域进行扩增，检测后从出液口流出。

上述方案中，所述温度控制系统模块包括加热块、加热棒、微加热器、测温电阻和温度控制器。加热棒插入加热块组成加热器置于微流控流通池扩增区域下方，通过温度控制器控制形成对应温区，配合微流控流通池实现相应的扩增功能。温度控制系统模块有两种工作模式，第一种模式由外置加热块进行加热，在传感芯片下方形成对应温区，流通池中样本流经扩增温区实现扩增；第二种模式是采用MEMS工艺在传感芯片对应微流控流通池扩增区域下方制作微加热器进行控温，相比第一种模式进一步提升仪器空间利用率。

上述方案中，所述全内反射光机电耦合系统模块中的流通池固定结构包括流通池翻转架、流通池夹具、紧固螺丝、支撑基座、挂钩和光轴。流通池固定结构固定在光学平台传感芯片正上方，流通池夹具通过光轴和流通池翻转架进行连接，挂钩位于流通池翻转架上，可与支撑基座上的光轴进行机械连接，实现流通池翻转架的紧固约束。使用时流通池限位在流通池夹具上，通过流通池夹具的光轴结构配合流通池固定架，实现流通池在传感芯片上方上下移动，借助流通池固定架上的紧固螺丝将流通池紧固在传感芯片上，实现流通池通道密封功能。

上述方案中，所述全内反射多功能调制光学系统中的微调节结构包括光源调节孔位和光电接收器调节孔位。光源调节孔位位于第一连杆上，用于固定光源；光电接收器调节孔位位于第二连杆上，用于固定光电接收器。微调节结构配合双向机械传动系统使用，由于机械加工和光学器件的误差存在，通过微调光学器件位置，矫正实验光路，使得反射光被光电接收模块准确接收。

进一步地，所述金属薄膜单层厚度为几十至几百纳米，金属材料优选为金或银；多层金属膜是由多个单层金属膜叠加而成；自组装金属薄膜由单层或者多层金属膜修饰纳米金属制成；复合金属薄膜是由两种或者多种金属复合而成。

进一步地，所述硬质材料选用硬塑类材料或金属，硬塑类材料为PMMA，材质透明便于观察流通池的内部情况；

进一步地，所述光电转换元件包括CCD、光电二极管等。

进一步地，第一光纤传输和第二光纤传输为光纤/镜筒。

进一步地，所述光源为平行、点状或线状光源。

与现有技术相比较，本发明具有如下技术效果：

1)基于全内反射光机电耦合系统，结合PCR和荧光检测技术，实现扩增检测一体化的多功能定性定量检测，综合全内反射共振检测灵敏度高、PCR扩增速度快的优点和荧光检测成像特异性的特点，缩短核酸分子扩增时间，提升检测效率，实时观测生物反应；本发明也可以三个模块单独使用，进行蛋白质、病毒、细菌、细胞等生物样本的检测。

2)提供了强度调制、角度调制和波长调制三种不同调制方法，实验过程中可以灵活切换；

3)全内反射光机电耦合系统的双向机械传动系统简化了机械传动结构，减小仪器体积，能满足现场检测的需求。具有精度高，控制简单，角度检测范围宽(25°～80°)，角度分辨率高(1‰度)等优点；

4)棱镜折射率等原因造成实际出射光和理想出射光产生偏差距离，在非共轴模式工作下，可以通过调整滑块的初始位置补偿偏差距离，这是其他完全对称结构所不具备的。

附图说明

图1是本发明的系统框图。

图2是多功能生化仪运动系统示意图。1—分析仪基座、2—光学平台、3—正反牙双向丝杆、4—导轨、5—滑块、6—长连杆、7—短连杆、8—光源模块、9—接收模块、10—皮带、11a—小同步轮、11b—大同步轮、12—第一步进电机、13—第二步进电机、14—滑块、15—相机、16—丝杆。

图3是多功能调制光学系统。17—激发光源、18—镜头、19—透镜、20—滤光片、21—微流控流通池、22—传感芯片、23—棱镜(可为半圆棱镜、等边棱镜等)、24—光源(可为平行、点状、线状等)、25—准直镜头、26—光纤、27—偏振片、28—光电转换元件(CCD、光电二极管等)。

图4是微流控流通池示意图。29—入液口、30—出液口、31—流通管道、32—气阀、33—PCR扩增区或等温扩增区。

图5是温度控制加热模块示意图。21—微流控流通池、21a—流通池层、21b—液动层、21c—PDMS薄膜、21d—气动层、34—加热模块。

图6是传感芯片示意图。21—微流控流通池、22—传感芯片、35—玻璃基底、36—铬层、37—金属膜(复合金属膜)、38—抗体、39—待测样本。

图7是流通池固定结构示意图。40—翻转架支撑座、41—翻转架、42—光轴、43—紧固螺丝、44—流通池夹具、45—挂钩。

图8是微调节结构示意图(两杆共轴模式)。46—旋转中心、47—光纤镜头固定支架、48—光源固定器、49—CCD固定滑块、50—光源调节孔位、51—滑块调节孔位。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合附图叙述本发明。需要说明的是，贯穿附图，相同的元素用相同或相近的标记来表示。图示中的器件并不反映真实尺寸和形状，为避免混淆常省略部分结构和构造。

如图1所示，控制系统模块包括信号调理电路、中央处理单元和通信接口，全内反射光机电耦合系统模块和温度控制系统模块通过信号调理电路与中央处理单元连接，完成信号采集与处理，中央处理单元通过通信接口再与计算机进行通信交互。控制系统根据整体系统运行状态决定机械传动的速度和方向、光源的频率和幅值、加热结构的温度控制等。信号分为光强、角度和温度三种，当机械结构往复运动到极限位置时，控制系统会自动对角度进行调控，并根据实验需求进行自动调节。温度控制系统可以控制流通池的温度，确保实验所需的温度条件(如恒温控制)，或者进行PCR扩增的温度控制、等温扩增温度控制等。

如图2所示是多功能生化仪运动系统结构示意图，分析仪基座1用来固定整体机械结构，棱镜集成在光学平台2上，长连杆6一端固定在光学平台2上，并通过短连杆7连接滑块5。正反牙双向丝杆3通过皮带10、大同步轮11a和小同步轮11b由步进电机12驱动，从而带动滑块5往复移动以改变入射光的角度。导轨4的作用一方面帮助滑块承担连杆机构的负重，另一方面保证两滑块运动轨迹与光学平台平行。编码器记录丝杆转动的距离，再根据丝杆导程即可计算滑块5的移动距离，进而计算得到入射光的角度变化。系统的灵敏度主要由正反牙双向丝杆3的精度、步进电机12和步进电机所带编码器最小可分辨的角位移决定，而角度检测的范围由滑块5的行程和短连杆7的长度决定，本发明的优点是可实现微小的角度变化和较大的变化范围(25°～80°)。光学平台上方固定有一丝杆电机13，CCD、镜头和偏振片固定现在滑块14上，通过电机带动上下往复运动，实现相机对焦成像功能。丝杆结构可以精确地实现微小位移，结构简单，每个滑块带动一个连杆，减少传动过程中的累计误差。假设正反牙丝杆的单边行程为100毫米，短连接杆和短连接杆与左右侧连接杆连接点到旋转中心的距离均为50毫米，丝杆的导程为0.5毫米(丝杆每转动360°滑块得到0.5的毫米位移)。在同步轮传送比1:1的情况下，以常见步进电机步距角1.8°为例，滑块的定位精度达2.5×10^-3毫米，角位移精度达1.5‰度，本发明设计大同步轮11a和小同步轮11b，进一步提升传动比。

如图3所示，全内反射光机电耦合系统中多功能调制光学结构分为上光学和下光学两部分，其中下光学部分有两种工作模式，首先是光源24采用激光作为光源(可为平行、点状、线状等)，可以进行角度调制和强度调制，通过聚焦透镜19和偏振片27将光束照射在传感芯片22上，通过反射最终由光电转换元件(CCD、光电二极管等)28进行接收，并将相应的数据传输到计算机。另外一种模式采用白光作为光源，进行波长调制，光源通过光纤26连接准直镜头将光束进行汇聚、如果需要特定波长的光可以通过滤光片20获得，光束汇聚在传感芯片22上，通过反射由反射端的准直镜头25进行光束的接收，通过光纤传输进行下一步的电路处理，最终传输到上位机进行实时显示。上光学模块可以实现荧光检测和普通成像功能，以荧光检测为例，激发光源17照射检测区域，经过滤光片20、聚焦透镜19和镜头等结构最终成像在CCD15上，通过上位机可以实时显示。配合下光学模块，借助微流控技术，在获取动力学信息的同时，实现定性、定量、实时的多功能检测。

如图4所示，以四通道微流控流通池为例，首先待测样本从入液口29通入，经流通管路31流动，通过气阀32开闭四条流通管路，因此通过控制微流控流通池气阀开闭形式，可以作为多通道或单通道流通池使用；此外控制气阀压力的大小可以改变流通流速，以此来控制成分分离的过程。待测样本流经PCR扩增区或等温扩增区33进行扩增(可采用流动式和非流动式两种扩增方式)，经检测最终从出液口30流出。

如图5所示，从上至下依次为微流控流通池21、传感芯片22和温度控制模块。微流控流通池为多层结构键合而成，流动层21b和流通池21a流通管道连通，气动层21d气阀通气加压，根据压力的大小在气阀的位置挤压PDMS薄膜产生形变，进而控制流动层21b中流通管路的流动情况，最终实现流通池21a中流通情况的控制。温度控制加热模块有两种工作模式，首先是通过加热块34进行相应温度的控制，加热块上有插入加热棒的孔位；另外一种工作模式是采用微机电系统(MEMS)工艺，在传感芯片22的下方制作微型加热器，通过相应的控制调节，来满足实验所需要的温度。这种工作模式可以根据实验需求灵活的设计微型加热器，与第一种加热模式相比温度控制更加灵活，体积更加小巧。

如图6所示，传感芯片采用多层结构，底层为玻璃基底35，其上是铬层，厚度约为几纳米(优选为3nm)，用于增加金属膜(复合金属膜)37与玻璃基底35的附着力。金属膜(复合金属膜)37一般为单层金属膜，常用金、银、铜、铂等材料(优选为金和银)；也可以为复合金属薄膜，如金和纳米金的自组装薄膜，纳米金的加入进一步提升芯片的传感性能，纳米金颗粒直径在1～100nm(优选为10nm)。实验时敏感芯片上方固定相应抗体38，样品中对应抗原分子与之特异性结合，利用全内反射共振系统进行检测。

如图7所示，流通池紧固装置主要包括翻转架41、翻转架基座40、流通池夹具44，挂钩45，紧固螺丝43。固定流通池时，首先将翻转架翻转过来，使得流通池夹具44的流通池卡槽朝上，将微流控流通池21插入流通池夹具的卡槽内，然后将翻转架还原，挂钩45放下勾住翻转架基座，流通池夹具44通过光轴42可以实现上下滑动，拧动紧固螺丝43推动流通池向下紧固在传感芯片22上。借助流通池夹具，可以保证流通池受力均匀，通过调整紧固螺丝可以调节紧固程度。其次卡槽的位置相对固定，流通池夹具内设计了相应的流通池限位结构，因此可以确保多次固定时，流通池相对传感芯片位置的相对一致性。

如图8所示，双向机械传动系统的第一和第二连杆上设计有光源微调节孔位50，当光源固定器48固定激光等光源时，可微调入射光线角度。两侧长连杆6上都设计了光纤镜头固定支架47，接通光源可进行相应的光谱检测。此外右侧长连杆上预留了滑块调节孔位51，CCD固定在CCD固定滑块49上，可进行微调聚焦，同时滑块调节孔位51上还可以安装其他光电转换器件(光电二极管或CCD等)。

实施例1：

本实施例中利用本发明同时实现核酸分子的扩增或杂交检测，采用两个CCD耦合进行检测，实验开始前图3的微流控流通池21中通入液体，首先采用角度调制进行角度扫描，获得各角度下对应的响应曲线。实验时选取合适的高灵敏度变化角度，在此基础上再进行波长或强度调制检测，本实施例采用强度调制。

本实施例中采用蠕动泵进样，实验样品从入液口29进入，样品通过微流控流通池的循环扩增区33，在温度控制模块控制下进行核酸分子扩增；扩增完成后沿通道流经光学传感区域，传感芯片上事先通过化学方法修饰上核酸分子，在此区域内两种核酸分子进行杂交；入射光沿光路反射被图3中的CCD28接收，随着杂交反应进行，上位机中实时显示响应曲线；与此同时对于有标记目标，可通过高灵敏CCD15进行实时成像观察，检测结束后样品由出液口30排出。

综上所述，本发明提出了一种基于全内反射共振原理的小型多功能生化分析仪，角度、波长、强度调制通用，可以实现全内反射表面等离子共振检测。同时将该功能与荧光/显微成像及核酸扩增功能联合使用，提出一种多功能同时检测方法，这种方法可以同时实现核酸分子的扩增或杂交检测，既可以检测有标记目标，也可以检测无标记目标。除了核酸分子以外，该方法还可以用于分析蛋白/核酸/细胞/疾病标志物/配体/受体等的相互作用。

Claims (9)

1.一种基于全内反射共振原理的小型多功能生化分析仪，其特征在于：包括全内反射光机电耦合系统模块、温度控制系统模块、通信系统模块和控制系统模块；所述控制系统模块包括信号调理电路、中央处理单元和通信接口，全内反射光机电耦合系统模块和温度控制系统模块通过信号调理电路与中央处理单元连接，完成信号采集与处理，中央处理单元通过通信接口再与计算机进行通信交互；

全内反射光机电耦合系统模块包括双向机械传动系统、全内反射多功能调制光学系统和传感芯片三部分；

双向机械传动系统为多功能生化分析仪的运动系统，包括第一步进电机、大同步轮、小同步轮、皮带、滑块、正反牙丝杆、导轨、第一连杆和第二连杆；两个滑块分别固定在正反牙丝杆的两个正反牙上，分别通过第一连杆和第二连杆连接光源模块和光电接收模块；第一步进电机通过同步轮带动皮带及正反牙丝杆转动，两个滑块沿正反牙丝杆及导轨产生相反的水平运动；两个滑块相反的水平运动带动第一连杆和第二连杆的角度，以及光源模块和光电接收模块位置同时发生变化，光路的角度被调整，光源模块发射的光沿反射光路被光电接收模块接收，进而实现全内反射光机电耦合系统的角度检测；

全内反射多功能调制光学系统包括光源模块、光电接收模块和高分辨率成像模块；光源模块置于入射光路，光电接收模块置于反射光路，高分辨成像模块置于传感芯片上方；光源模块发射的光沿入射光路传输在传感芯片处发生共振，再沿反射光路由光电接收模块接收，同时光学系统的高分辨率成像模块具有荧光和普通光学成像功能，实时观测。

2.根据权利要求1所述的一种基于全内反射共振原理的小型多功能生化分析仪，其特征在于：所述全内反射光机电耦合系统模块中的传感芯片为金属薄膜；金属薄膜是单层金属膜，或者是多层金属膜，或者是自组装金属薄膜，或者是复合金属薄膜。

3.根据权利要求1所述的一种基于全内反射共振原理的小型多功能生化分析仪，其特征在于：所述全内反射多功能调制光学系统中的微流控流通池为上下两层结构；上层为一层硬质材料，下层为一层弹性材料。

4.根据权利要求3所述的一种基于全内反射共振原理的小型多功能生化分析仪，其特征在于：微流控流通池的下层结构包含多层，自上而下分别为气动层、PDMS薄膜、液动层和流通池层，通过气阀进行开闭控制，进而实现多通道和单通道模式的自由切换；微流控流通池在传感芯片上方水平重叠，并通过流通池的固定结构紧固在传感芯片上；样品从进液口流入，流经扩增区域进行扩增，检测后从出液口流出。

5.根据权利要求1所述的一种基于全内反射共振原理的小型多功能生化分析仪，其特征在于：所述温度控制系统模块包括加热块、加热棒、微加热器、测温电阻和温度控制器；加热棒插入加热块组成加热器置于微流控流通池扩增区域下方，通过温度控制器控制形成对应温区，配合微流控流通池实现相应的扩增功能。

6.根据权利要求5所述的一种基于全内反射共振原理的小型多功能生化分析仪，其特征在于：温度控制系统模块有两种工作模式，第一种模式由外置加热块进行加热，在传感芯片下方形成对应温区，流通池中样本流经扩增温区实现扩增；第二种模式是采用MEMS工艺在传感芯片对应微流控流通池扩增区域下方制作微加热器进行控温，相比第一种模式进一步提升仪器空间利用率。

7.根据权利要求1所述的一种基于全内反射共振原理的小型多功能生化分析仪，其特征在于：所述全内反射光机电耦合系统模块中的流通池固定结构包括流通池翻转架、流通池夹具、紧固螺丝、支撑基座、挂钩和光轴；流通池固定结构固定在光学平台传感芯片正上方，流通池夹具通过光轴和流通翻转架进行连接，挂钩位于流通池翻转架上，与支撑基座上的光轴进行机械连接，实现流通池翻转架的紧固约束；使用时流通池限位在流通池夹具上，通过流通池夹具的光轴结构配合流通池固定架，实现流通池在传感芯片上方上下移动，借助流通池固定架上的紧固螺丝将流通池紧固在传感芯片上，实现流通池通道密封功能。

8.根据权利要求1所述的一种基于全内反射共振原理的小型多功能生化分析仪，其特征在于：所述全内反射多功能调制光学系统中设有微调节结构，微调节结构包括光源调节孔位和光电接收器调节孔位；光源调节孔位位于第一连杆上，用于固定光源；光电接收器调节孔位的光电接收器固定在位于第二连杆上，用于固定光电接收器。

9.根据权利要求1所述的一种基于全内反射共振原理的小型多功能生化分析仪，其特征在于：所述光源模块为平行、点状或线状光源。

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