CN113999768A - 一种高效荧光定量pcr仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效荧光定量PCR仪，包括光学读头、扫描装置、仓体、热盖、PCR扩增温控组件、升降组件、液冷系统和电源箱；本发明的优点在于：新型的光学读头适用于不同种荧光收集，能够克服检测光路的交叉干扰，提高荧光收集效率，缩短荧光收集时间；“弓”字型的恒温水箱、液冷系统、独立的风道和密封的热盖可以提供稳定的PCR反应环境和温度。

Description

一种高效荧光定量PCR仪

技术领域

本发明涉及一种PCR仪，具体地说是一种高效荧光定量PCR仪，属于PCR仪领域。

背景技术

实时荧光定量PCR（QuantitativeReal-timePCR）技术，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，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。实时荧光定量PCR技术作为分子生物学常用的分析手段已广泛的应用于科研及临床。

PCR-DNA/RNA实时荧光定量检测系统一般由实时荧光定量PCR仪、荧光定量试剂、计算机和自动分析软件构成。实时荧光定量PCR仪用来监测实时荧光定量试剂的荧光，并将收集到的荧光数据传输给相连的计算机。荧光数据通过实时分析软件以图表的形式显示。

实时荧光定量PCR仪一般包括多个检测光路，可以同时进行多重PCR及等位基因、SNP等分析，通过一次实验即得到所需的检测结果。实时荧光定量PCR仪的每个检测光路一般由激发光发生器、滤光片、激发端镜头、二向色镜、PCR反应管端镜头、收集端滤光片、接收镜头及检测器件组成。

具有多个检测光路结构的实时荧光定量PCR仪有两种实现方式：

第一种是在接收镜头和检测结构是两个分立的通道。缺点是检测结构会有器件间的差异，导致分析结果出现偏差，同时增加经济成本；

第二种是共同使用一个激发光源或检测器件，因为器件相同，不会存在器件差异。但缺点是：光学镜头及结构之间很容易出现光程差及光路之间的交叉干扰。原因在于，由于滤光片采用转轮选通结构的成像的方式，导致96孔板上的96孔与激发光源及检测器件的光程差不同，从而带来的激发及接收效率也不同，检测结果会受到不同程度的影响。另外，由于常用的QPCR染料的光谱集中在500-700nm，导致在这个范围内同时集成5-6个光学通道时，不可避免的会造成低波段光学通道的荧光收集滤光片光谱与其紧邻的高波段光学通道的激发光滤光片光谱存在交集的现象，也就是光路的交叉干扰。

当这个交集现象出现的时候，理论上，每个光学通道的激发光会被其通道对应的荧光收集滤光片所截止，同时不会被检测器件收集到。但是，在实际应用试验中，在激发光发生器激发目标待检PCR反应管时，激发光会透过目标待检管的管壁串扰到其相邻的PCR反应管，即串扰管中。如果串扰管的顶盖此时正对着另一个收集光路，那么通过目标待检管串扰过去的激发光就会通过串扰管上对应光路的荧光收集滤光片被同一个检测器件接收，从而造成光学通道串扰。

另外，在实际使用过程中，现有的实时荧光定量PCR仪，除了出现以上的技术问题外，还会出现以下技术问题：

1、在PCR基因扩增过程中由于环境温度的快速变化，反应试剂不可避免的出现蒸发现象，极大的影响了反应的正常进行，以及结果判定。

2、由于实时荧光定量PCR仪长时工作，会导致机体过热，导致影响正常的分析工作。

3、扫描的时间过慢、扫描速度慢；不支持高分辨率熔解曲线。

发明内容

为了解决现有技术存在的缺陷，本发明提供一种高效荧光定量PCR仪，适用不同种荧光收集，能够克服检测光路的交叉干扰，提高荧光收集效率，同时可以提供稳定的PCR反应环境和温度。

本发明的技术方案为：

一种高效荧光定量PCR仪，包括光学读头、扫描运动组件、仓体、热盖、PCR扩增温控组件、升降运动组件、液冷系统和电源箱；

所述光学读头至少由1个光学检测通道组成；每个光学检测通道包括：激发光源、第一滤光片、第一凸透镜、反光镜、二向色镜、第二凸透镜、第三凸透镜、第二滤光片和检测器件；所述激发光源照射的光源依次通过第一滤光片和第一凸透镜后直射到反光镜后光路方向反射到二向色镜上，所述二向色镜将光路方向转换后通过第二凸透镜垂直射向目标待检测管PCR反应管；从目标待检测管PCR反应管中激发的荧光依次经过第二凸透镜、二向色镜、第三凸透镜和第二滤光片后进入检测器件进行检测。

进一步的，所述光学检测通道数量为多个；每种荧光至少对应两个光学检测通道；

进一步的，所述激发光源为LED，优选单色LED。

进一步的，所述检测器件为PD、APD、PMT、MPPC等，优选MPPC。

所述扫描运动组件用于安装光学读头，并带动光学读头在二维平面上沿着横轴、纵轴方向进行扫描；具体的说，所述光学读头在二维平面上由纵轴电机控制沿横轴运动；由横轴电机控制沿纵轴运动；所述扫描运动组件由横向扫描运动组件和纵向扫描运动组件构成；所述横向扫描运动组件用于带动纵动向扫描运动组件横向运动；所述横向扫描运动组件包括横轴控制电机、横轴传动带和横轴导轨；所述横轴控制电机驱动横轴传动带传动；所述横轴导轨数量为2根，即前横轴导轨和后横轴导轨；所述纵向扫描运动组件包括纵轴控制电机、纵轴传动带、纵轴导轨、前滑动件和后滑动件；所述纵轴控制电机驱动纵轴传动带传动；所述纵轴控制电机安装在后滑动件上；所述纵轴传动带带动光学读头纵向移动；所述纵轴导轨前后两端分别安装在前滑动件和后滑动件上；所述前滑动件安装在前横轴导轨；所述后滑动件安装在后横轴导轨上；所述后滑动件后部为同步带连接件，所述同步带连接件为夹子结构，用于将所述后滑动件固定在横轴传动带上，从而带动纵动向扫描运动组件横向运动；

进一步的，所述扫描运动组件还包括连接板，所述连接板用于安装光学读头；所述连接板尾部设有固定夹，用于连接所述扫描运动组件的纵轴传动带；所述连接板上还设有滑轨，用于连接纵轴导轨225，并在纵轴导轨上移动；

进一步的，所述一种高效荧光定量PCR仪还设有仓体，所述仓体用于安装光学读头、扫描运动组件、热盖、PCR扩增温控组件、升降运动组件、液冷系统和电源箱；

所述仓体后部设有出风口、散热口和电源接口；所述出风口用于散热；所述出风口内部安装有风扇，用于仓体内部散热；所述散热口用于散热器散热；所述散热口内部安装有散热器；所述电源接口用于外接电源线；所述仓体顶部设有仓口，所述仓口设有仓门；所述仓体底部设有前、后两个进风口；所述前进风口与所述出风口相对应，通过风扇对仓体内部进行散热；所述后进风口与散热口相对应，通过散热扇对散热器进行散热；所述仓体内部设有水平方向的固定板；所述固定板用于安装扫描运动组件和热盖；所述固定板前部设有取样口，与仓口相对应，用于拿放PCR反应管；所述固定板取样口底部左右两侧设有导轨，所述导轨用于滑动热盖，使热盖可以前后伸缩；

进一步的，所述仓体前部后部还分别设有数据端口，用于外接设备；

所述热盖位于PCR扩增温控组件的正上方，沿着固定板取样口前后伸缩；所述热盖能够提供100℃的高温，用于防止PCR反应管内的PCR体系气化蒸发，提高荧光收集效率，提升检测灵敏度；所述热盖的长宽与密封结构的长宽相一致；所述热盖两侧安装有滑块，目的是在固定板取样口的导轨上滑动；所述热盖盖板上设有与底部热循环模块一一对应的通光孔；所述通光孔内设有镜片，所述镜片可以根据实际情况选择凸透镜或者平面镜，目的是提高荧光的收集效率；所述光学读头通过所述热盖的通光孔接收下部热循环模块上PCR反应管体系激发的荧光，该荧光通过PCR反应管盖顶部通光孔中的镜片被光学读头接收。

进一步的，所述热盖上安装有密封圈，用于辅助密封；

所述PCR扩增温控组件包括基座、密封结构、热循环模块、半导体制冷器、恒温水箱和高低管自适应结构；所述基座用于安装固定密封结构、热循环模块、半导体制冷器和恒温水箱；所述基座顶部为安装板，所述安装板中部设有安装口，所述安装口用于安装固定热循环模块；所述基座四角分别安装有防撞杆，所述防撞杆高度略高于热循环模块的高度，目的是PCR反应管取出后，防止固定板碰撞到热循环模块；

所述密封结构为硅胶材质，用于密封；所述密封结构为椭圆形结构；所述密封结构底部为开口设计，安装在基座的安装口内边上；所述密封结构与所述热盖适时贴合，达到密封效果，形成密封空间，使密封结内的热循环模块所承载的PCR反应管形成稳定的PCR反应环境，防止外界干扰；

所述热循环模块用于承载PCR反应管，所述热循环模块与常规的96孔板尺寸规格相同，可以兼容单个的PCR反应管、8联排管及96孔板；所述半导体制冷器安装在所述热循环模块底部；所述半导体制冷器用于提供热循环模块中PCR反应管内PCR反应所需的各种温度；所述半导体制冷器底部安装有恒温水箱；所述恒温水箱用于散热；所述恒温水箱为矩形散热块，通过制冷液在矩形散热块内的流动进行散热；所述恒温水箱内部设有双“弓”型沟道，所述双“弓”型沟道的进口和出口左右对称；所述双“弓”型沟道，由两个方向相反底部相连的“弓”型沟道相互交错组成，目的是降低进口与出口之间通过的制冷液温差，提高恒温水箱温度的均一性；具体的，当制冷液从所述双“弓”型沟道进口进入沟道时，制冷液的温度较低，在制冷液在沟道内通过时，会对所述PCR扩增温控组件散发的热量进行冷却，从而导致制冷液温度升高，从而达到散热的目的，而双“弓”型沟道通过“弓”型沟道相互交错的结构设计，可以通过新进入的制冷液在冷却PCR扩增温控组件所散发的热量同时，继续对相邻管道的已进入的制冷液进行冷却，从而降低进口与出口之间的沟道内的制冷液温差，提高恒温水箱55温度的均一性。

进一步的，所述恒温水箱底部一侧设有并列设置的进液口和出液口，分别与双“弓”型沟道的进口和出口相连接；所述进液口通过管道与水泵相连接；所述出液口通过管道与散热器进口相连接。

所述高低管自适应结构用于调整热循环模块内PCR反应管的高度；所述高低管自适应结构由支撑板和升降板组成；所述支撑板安装在所述恒温水箱底部；所述支撑板四角设有导向柱；所述导向柱外部安装有弹簧，起到自适应的作用；所述升降板安装在所述剪叉式升降平台顶部；所述升降板表面四角设有贯穿式导向孔，所述导向孔分别与所述导向柱相对应；所述导向柱可以进入导向孔内；

所述高低管自适应结构的原理在于：当PCR反应管放入热循环模块后，所述热盖闭合，扣盖在热循环模块上；所述剪叉式升降平台推动升降板向上升起，从而带动支撑板以及恒温水箱和半导体制冷器一同向上升起；当热循环模块内的PCR反应管顶到热盖底部时，所述升降板继续抬升，此时所述支撑板上的导向柱继续深入到升降板的导向孔内，导致导向柱上的弹簧不断压缩；所述升降板通过压缩调整弹簧的弹力，从而使热循环模块内的PCR反应管可以和热盖底部更紧密贴合；

所述升降运动组件为剪叉式升降平台，所述剪叉式升降平台由升降电机控制升降；所述升降运动组件驱动PCR扩增温控组件升降；当安放或者取出PCR反应管时，所述升降运动组件将所述PCR扩增温控组件垂直升至取样口上部，便于取放PCR反应管，同时也防止了PCR反应管掉入仓内。

所述液冷系统用于散热，所述液冷系统由水泵、储液箱和散热器组成；所述水泵用于将储液箱内的制冷液抽出，通过管道输入到恒温水箱内；所述水泵出口通过管道与所述恒温水箱的进液口相连接；所述水泵抽液口与所述储液箱出口相连接；所述储液箱用于储存制冷液；所述储液箱进口与所述散热器的散热管出口相连接；所述散热器用于为回流的制冷液散热，所述散热器内置暖气片形状的散热管；所述散热管的进口通过管道与所述恒温水箱的出液口相连接，用于冷却回流的制冷液；所述散热管管身上设有若干散热片。

进一步的，所述散热器上还安装有散热扇，为散热管散热；

进一步的，所述储液箱、散热器和若干隔板组成独立仓室，所述仓室的底部为后进风口，一侧为散热口，与仪器其内部其他结构相隔离；独立仓室的目的是形成独立的外循环散热风道，避免了干扰仓内温度；同时也减少了仪器内部落灰问题；

进一步的，所述一种高效荧光定量PCR仪仓体内还安装有电源箱；所述电源箱用于为本设备供电和合理的分配电能。

本发明的有益效果为：

1、通过设置多个光学检测通道，提高了检测效率，适用不同的荧光，光路位置设置有效避免了光路间的交叉干扰；

2、在PCR基因扩增过程中由于采用密封结构设计和PCR扩增温控组件使环境温度的变化可控，反应试剂避免了的蒸发现象出现；

3、由于增加了液冷系统，实时荧光定量PCR仪长时工作时，减少了机体过热现象，从而提高了设备的耐久度和稳定性。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1 为本发明实施例一种高效荧光定量PCR仪的内部结构（一）整体示意图；

图2 为本发明实施例一种高效荧光定量PCR仪的内部结构（二）示意图；

图3 为本发明实施例一种高效荧光定量PCR仪的光学读头左侧剖面结构示意图；

图4 为本发明光学读头工作原理示意图；

图5 为本发明实施例一种高效荧光定量PCR仪的结构示意图；

图6 为本发明实施例一种高效荧光定量PCR仪的仓体后部结构示意图；

图7 本发明实施例一种高效荧光定量PCR仪的PCR扩增温控组件结构示意图；

图8本发明实施例一种高效荧光定量PCR仪的PCR扩增温控组件和升降结构示意图；

图9本发明实施例一种高效荧光定量PCR仪的PCR扩增温控组件剖面结构示意图；

图10本发明实施例一种高效荧光定量PCR仪的恒温水箱内部结构示意图；

图中：1光学读头，11激发光源，12第一滤光片，13第一凸透镜，14反光镜，15二向色镜，16第二凸透镜，17第三凸透镜，18第二滤光片，19检测器件；2扫描运动组件，21横向扫描运动组件，211横轴控制电机，212横轴传动带，213前横轴导轨，214后横轴导轨，22纵向扫描运动组件，221纵轴控制电机，222纵轴传动带，223连接板，224滑轨，225纵轴导轨，226前滑动件，227后滑动件，3仓体，31功能键，32指示灯，33出风口，331风扇，34散热口，35电源接口，36仓口，361仓门，37进风口，38固定板，381取样口，39数据端口，4热盖，41通光孔，5 PCR扩增温控组件，51基座，511安装板，512防撞杆，52密封结构，53热循环模块，531PRC反应管，54半导体制冷器，55恒温水箱；551双“弓”型沟道，552进液口，553出液口，56高低管自适应结构，561支撑板，562导向柱，563升降板，564导向孔，6升降运动组件，61升降电机，7液冷系统；71水泵，72储液箱，73散热器，731散热管，732散热扇，8电源箱。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-9所示，包括光学读头1、扫描运动组件2、仓体3、热盖4、PCR扩增温控组件5、升降运动组件6、液冷系统7和电源箱8；

所述光学读头1至少由1个光学检测通道组成；每个光学检测通道包括：激发光源11、第一滤光片12、第一凸透镜13、反光镜14、二向色镜15、第二凸透镜16、第三凸透镜17、第二滤光片18和检测器件19组成；所述激发光源11照射的光源依次通过第一滤光片12和第一凸透镜13后直射到反光镜14后光路方向反射到二向色镜15上，所述二向色镜15将光路方向转换后通过第二凸透镜16垂直射向目标待检测管PCR反应管；从目标待检测管PCR反应管中激发的荧光依次经过第二凸透镜16、二向色镜15、第三凸透镜17和第二滤光片18后进入检测器件19进行检测。

进一步的，所述光学检测通道数量为多个；每种荧光至少对应两个光学检测通道；

进一步的，所述激发光源11，为LED，优选单色LED。

进一步的，所述检测器件19，为PD、APD、PMT、MPPC等，优选MPPC。

所述扫描运动组件2用于安装光学读头1，并带动光学读头1在二维平面上沿着横轴纵轴方向进行扫描；具体的说，所述光学读头1在二维平面上由纵轴电机控制沿横轴运动；由横轴电机控制沿纵轴运动；所述扫描运动组件2由横向扫描运动组件21和纵向扫描运动组件22构成；所述横向扫描运动组件21用于带动纵动向扫描运动组件22横向运动；所述横向扫描运动组件21包括横轴控制电机211、横轴传动带212和横轴导轨；所述横轴控制电机211驱动横轴传动带212传动；所述横轴导轨数量为2根，即前横轴导轨213和后横轴导轨214；所述纵向扫描运动组件22包括纵轴控制电机221、纵轴传动带222、纵轴导轨225、前滑动件226和后滑动件227组成；所述纵轴控制电机221驱动纵轴传动带222传动；所述纵轴控制电机221安装在后滑动件227上；所述纵轴传动带222带动光学读头1纵向移动；所述纵轴导轨225前后两端分别安装在前滑动件226和后滑动件227上；所述前滑动件226安装在前横轴导轨213；所述后滑动件227安装在后横轴导轨214上；所述后滑动件227后部为同步带连接件，所述同步带连接件为夹子结构，用于将所述后滑动件227固定在横轴传动带212上，从而带动纵动向扫描运动组件22横向运动；

进一步的，所述扫描运动组件2还包括连接板223，所述连接板223用于安装光学读头1；所述连接板223尾部设有固定夹，用于连接所述扫描运动组件的纵轴传动带；所述连接板223上还设有滑轨224，用于连接纵轴导轨225，并在纵轴导轨225上移动；

进一步的，所述一种高效荧光定量PCR仪还设有仓体3，所述仓体3用于安装光学读头1、扫描运动组件2、热盖4、PCR扩增温控组件5、升降运动组件6、液冷系统7和电源箱8；

所述仓体3前部设有功能键31和指示灯32；所述仓体3后部设有出风口33、散热口34和电源接口35；所述出风口33用于散热；所述出风口33内部安装有风扇331，用于仓体3内部散热；所述散热口34用于散热器73散热；所述散热口34内部安装有散热器73；所述电源接口35用于外接电源线；所述仓体3顶部设有仓口36，所述仓口设有仓门361；所述仓体底部设有前、后两个进风口37；所述前进风口与所述出风口相对应，通过风扇对仓体内部进行散热；所述后进风口与散热口相对应，通过散热扇对散热器进行散热；所述仓体内部设有水平方向的固定板38；所述固定板38用于安装扫描运动组件2和热盖4；所述固定板38前部设有取样口381，与仓口361相对应，用于拿放PCR反应管；所述固定板取样口381底部左右两侧设有导轨，所述导轨用于滑动热盖4，使热盖4可以前后伸缩；

进一步的，所述仓体3前部后部还分别设有数据端口39，用于外接设备；

所述热盖4位于PCR扩增温控组件5的正上方，沿着固定板38取样口381前后伸缩；所述热盖4能够提供100℃的高温，用于防止PCR反应管内的PCR体系气化蒸发，提高荧光收集效率，提升检测灵敏度；所述热盖4的长宽与密封结构的长宽相一致；所述热盖4两侧安装有滑块，目的是在固定板取样口的导轨上滑动；所述热盖4盖板上设有与底部热循环模块一一对应的通光孔41；所述通光孔41内设有镜片，所述镜片可以根据实际情况选择凸透镜或者平面镜，目的是提高荧光的收集效率；所述光学读头1通过所述热盖4的通光孔41接收下部热循环模块53上PCR反应管体系激发的荧光，该荧光通过PCR反应管盖顶部通光孔41中的镜片被光学读头接收。

进一步的，所述热盖4上安装有密封圈，用于辅助密封；

所述PCR扩增温控组件5由基座51、密封结构52、热循环模块53、半导体制冷器54、恒温水箱55和高低管自适应结构56组成；所述基座51用于安装固定密封结构52、热循环模块53、半导体制冷器54和恒温水箱55；所述基座51顶部为安装板511，所述安装板511中部设有安装口，所述安装口用于安装固定热循环模块53；所述基座51四角分别安装有防撞杆512，所述防撞杆512高度略高于热循环模块53的高度，目的是PCR反应管取出后，防止固定板38碰撞到热循环模块53；

所述密封结构52为硅胶材质，用于密封；所述密封结构52为椭圆形结构；所述密封结构52底部为开口设计，安装在基座51的安装口内边上；当仪器开始工作时，所述密封结构52与所述热盖4适时贴合，达到密封效果，使密封结内的热循环模块53所承载的PCR反应管531形成稳定PCR反应环境，防止外界干扰；

所述热循环模块53用于承载PCR反应管，所述热循环模块53与常规的96孔板尺寸规格相同，可以兼容单个的PCR反应管531、8联排管及96孔板；所述半导体制冷器54安装在所述热循环模块53底部；所述半导体制冷器54用于提供热循环模块53中PCR反应管内PCR反应所需的各种温度；所述帕尔54贴底部安装有恒温水箱；所述恒温水箱55用于散热；所述恒温水箱55为矩形散热块，通过制冷液在矩形散热块内的流动进行散热；所述恒温水箱55内部设有双“弓”型沟道551，所述双“弓”型沟道551的进口和出口左右对称；所述双“弓”型沟道551，由两个方向相反底部相连的“弓”型沟道相互交错组成，目的是降低进口与出口之间通过的制冷液温差，提高恒温水箱温度的均一性；具体的，当制冷液从所述双“弓”型沟道551进口进入沟道时，制冷液的温度较低，在制冷液在沟道内通过时，会对所述PCR扩增温控组件5散发的热量进行冷却，从而导致制冷液温度升高，从而达到散热的目的，而双“弓”型沟道551通过“弓”型沟道相互交错的结构设计，可以通过新进入的制冷液在冷却PCR扩增温控组件所散发的热量同时，继续对相邻管道的已进入的制冷液进行冷却，从而降低进口与出口之间的沟道内的制冷液温差，提高恒温水箱55温度的均一性。

进一步的，所述恒温水箱55底部一侧设有并列设置的进液口552和出液口553，分别与双“弓”型沟道551的进口和出口相连接；所述进液口552通过管道与水泵相连接；所述出液口553通过管道与散热器进口相连接。

所述高低管自适应结构56用于调整热循环模块53内PCR反应管的高度；所述高低管自适应结构56由支撑板561和升降板563组成；所述支撑板561安装在所述恒温水箱55底部；所述支撑板561四角设有导向柱562；所述导向柱562外部安装有弹簧，起到自适应的作用；所述升降板563安装在所述剪叉式升降平台顶部；所述升降板563表面四角设有贯穿式导向孔564，所述导向孔564分别与所述导向柱562相对应；所述导向柱562可以进入导向孔564内；

所述高低管自适应结构56的原理在于：当PCR反应管放入热循环模块53后，所述热盖4闭合扣盖在热循环模块53上；所述剪叉式升降平台推动升降板563向上升起，从而带动支撑板561以及恒温水箱55和半导体制冷器54一同向上升起；当热循环模块53内的PCR反应管顶到热盖4底部时，所述升降板563继续抬升，此时所述支撑板561上的导向柱562继续深入到升降板563的导向孔564内，导致导向柱562上的弹簧不断压缩；所述升降板563通过压缩调整弹簧的弹力，从而使热循环模块53内的PCR反应管可以和热盖4底部更紧密贴合；

所述升降运动组件6为剪叉式升降平台，所述剪叉式升降平台由升降电机61控制升降；所述升降运动组件6驱动PCR扩增温控组件5升降；当安放或者取出PCR反应管531时，所述升降运动组件6将所述PCR扩增温控组件5垂直升至取样口381上部，便于取放PCR反应管531，同时也防止了PCR反应管531掉入仓内。

所述液冷系统7用于散热，所述液冷系统由水泵71、储液箱72和散热器73组成；所述水泵71用于将储液箱72内的制冷液抽出，通过管道输入到恒温水箱55内；所述水泵71出口通过管道与所述恒温水箱55的进液口相连接；所述水泵71抽液口与所述储液箱72出口相连接；所述储液箱72用于储存制冷液；所述储液箱72进口与所述散热器73的散热管731出口相连接；所述散热器73用于为回流的制冷液散热，所述散热器73内置暖气片形状的散热管731；所述散热管731的进口通过管道与所述恒温水箱55的出液口相连接，用于冷却回流的制冷液；所述散热管731管身上设有若干散热片。

进一步的，所述散热器73上还安装有散热扇732，为散热管731散热；

进一步的，所述储液箱72、散热器73和若干隔板组成独立仓室，所述仓室的底部为后进风口，一侧为散热口34，与仪器其内部其他结构相隔离；独立仓室的目的是形成独立的外循环散热风道，避免了干扰仓内温度；同时也减少了仪器内部落灰问题；

进一步的，所述一种高效荧光定量PCR仪仓体内还安装有电源箱8；所述电源箱8用于为本设备供电和合理的分配电能。

所述液冷系统的工作原理是：水泵将所述储液箱内的制冷液抽出，制冷液沿着管道流入恒温水箱，并对PCR扩增温控组件进行换热；换热后的制冷液通过恒温水箱后顺着管道进入散热器进行散热，然后流回所述储液箱内，完成制冷工作周期。

本发明工作流程如下：

启动仪器，推开仓门，热盖向后移动，同时，升降电机驱动剪叉式升降平台带动PCR扩增温控组件垂直出仓。放置PCR反应管在热循环模块里，剪叉式升降平台垂直进仓，进仓到位后，热盖向前移动至密封结构和热循环模块上方；剪叉式升降平台控制高低管自适应结构上升使热循环模块内的PCR反应管与热盖自适应压接，使热盖和热循环模块充分压接；此时，开启PCR扩增及检测流程，在二维平面上，扫描运动组件沿着横轴纵轴驱动光学读头配合PCR反应流程进行PCR反应管内的荧光进行检测；同时散热系统通过水泵驱动制冷液的流动对仪器进行散热工作。

在荧光检测执行时，光学读头上的每个光学检测通道通过热盖通过孔对应的热循环模块上的PCR反应管位置时，所有光学检测通道通的激发光源同时点亮，从而激发PCR反应管内的体系中的荧光染料，发射的荧光在通过各自的凸透镜和滤光片后被MPPC接收；由于每个光路的LED会同时点亮，设备会根据每个光路当前的位置反馈确定光学读头对饮的PCR反应管在热循环模块的哪个位置，同时根据点亮的LED确定收集的荧光信号来自于那个光路，进而进行信号的存储，解析后绘制出实时荧光曲线，并于实验后进行结果显示及后续分析。

另外，在本发明实施例的描述中，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为对本发明的限制。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

Claims (10)

1.一种高效荧光定量PCR仪，其特征在于：包括光学读头、扫描运动组件、仓体、热盖、PCR扩增温控组件、升降运动组件、液冷系统和电源箱；所述光学读头至少由1个光学检测通道组成；每个光学检测通道包括：激发光源、第一滤光片、第一凸透镜、反光镜、二向色镜、第二凸透镜、第三凸透镜、第二滤光片和检测器件；所述激发光源照射的光源依次通过第一滤光片和第一凸透镜后直射到反光镜后光路方向反射到二向色镜上，所述二向色镜将光路方向转换后通过第二凸透镜垂直射向目标待检测管PCR反应管；从目标待检测管PCR反应管中激发的荧光依次经过第二凸透镜、二向色镜、第三凸透镜和第二滤光片后进入检测器件进行检测。

2.根据权利要求1所述的一种高效荧光定量PCR仪，其特征在于：所述光学检测通道数量为多个；每种荧光至少对应两个光学检测通道；所述激发光源可以为LED；所述检测器件可以为PD、APD、PMT、MPPC。

3.根据权利要求2所述的一种高效荧光定量PCR仪，其特征在于：所述扫描运动组件用于安装光学读头，并带动光学读头在二维平面上沿着横轴纵轴方向进行扫描；所述扫描运动组件的横轴采用双导轨导向，步进电机和同步带传动；纵轴采用单导轨导向，直流无刷电机和同步带传动；所述光学读头固定在纵轴上。

4.根据权利要求3所述的一种高效荧光定量PCR仪，其特征在于：所述PCR扩增温控组件包括基座、密封结构、热循环模块、半导体制冷器、恒温水箱和高低管高低管自适应结构；所述基座用于安装固定密封结构、恒温水箱、半导体制冷器和恒温水箱；所述基座顶部为安装板，所述安装板中部设有安装口，所述安装口用于安装固定恒温水箱；所述基座四角分别安装有防撞杆，所述防撞杆高度略高于恒温水箱的高度；所述密封结构安装在基座的安装口内边；

所述恒温水箱用于承载PCR反应管；所述半导体制冷器安装在所述恒温水箱底部；所述半导体制冷器用于提供恒温水箱中PCR反应管内PCR反应所需的各种温度；所述半导体制冷器底部安装有恒温水箱。

5.根据权利要求4所述的一种高效荧光定量PCR仪，其特征在于：所述热盖盖板上设有与底部恒温水箱一一对应的通光孔；所述通光孔内设有镜片；所述热盖与PCR扩增温控组件的密封结构，可形成密封空间；所述密封结构为柔性耐高温材质，可以为硅胶材质；所述热盖上安装有加热装置，用于辅助加热；所述密封结构与所述热盖适时贴合，达到密封效果。

6.根据权利要求5所述的一种高效荧光定量PCR仪，其特征在于：所述通光孔内的镜片可以为凸透镜；所述光学读头通过所述热盖通光孔内的凸透镜接收下部恒温水箱上PCR反应管内体系激发的荧光；所述热盖位于PCR扩增温控组件的正上方；所述热盖两侧安装有滑块，可以前后伸缩。

7.根据权利要求1所述的一种高效荧光定量PCR仪，其特征在于：所述升降运动组件为剪叉式升降平台，所述剪叉式升降平台由升降电机控制升降；所述升降运动组件驱动PCR扩增温控组件升降；当需要安放或者取出PCR反应管时，所述升降运动组件将所述PCR扩增温控组件垂直升至取样口上部，便于取放PCR反应管，同时也防止了PCR反应管掉入仓内。

8.根据权利要求7所述的一种高效荧光定量PCR仪，其特征在于：所述高低管自适应结构用于适配恒温水箱内PCR反应管的不同高度；所述高低管自适应结构由支撑板和升降板组成；所述支撑板安装在所述PCR扩增温控组件底部；所述支撑板四角设有导向柱；所述导向柱外部安装有弹簧；所述升降板安装在所述剪叉式升降平台顶部。

9.根据权利要求8所述的一种高效荧光定量PCR仪，其特征在于：所述恒温水箱用于半导体制冷器的散热；所述恒温水箱通过制冷液在散热块内的流动进行散热；所述散热块内部设有双“弓”型沟道；所述双“弓”型沟道，由两个方向相反的“弓”型沟道相互交错组成；所述双“弓”型沟道设有进液口和出液口，均位于恒温水箱底部同侧；所述进液口通过管路与水泵相连接；所述出液口通过管路与散热器进口相连接。

10.根据权利要求9所述的一种高效荧光定量PCR仪，其特征在于：所述液冷系统用于制冷液散热，所述液冷系统由水泵、储液箱、管路和散热器组成；所述储液箱、散热器和若干隔板组成独立仓室，所述仓室的底部为后进风口，一侧为散热口，与仪器内部其他结构相隔离；所述水泵用于将储液箱内的制冷液抽出，通过管路输入到恒温水箱内；所述水泵出口通过管路与所述恒温水箱的进液口相连接；所述水泵抽液口与所述储液箱出口相连接；所述储液箱用于储存制冷液；所述储液箱进口与所述散热器的散热管出口相连接；所述散热器用于为回流的制冷液散热，所述散热器内置暖气片形状的散热管；所述散热管的进口通过管路与所述恒温水箱的出液口相连接，用于冷却回流的制冷液；所述散热管管身上设有若干散热片；所述散热器上还安装有散热风扇，为散热管散热。

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