CN114636465A - 一种光电传感器的核酸提取仪用无线频率计数装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开光电传感器的核酸提取仪用无线频率计数装置，包括探测部分和接收部分。探测部分包括光贴、光电传感器、单片机、无线发射模块及供电电池。接收部分包括无线接收模块、串口转换模块和终端。本发明提出在磁套架或磁棒上固定光贴，将光电传感器的光束调整在光贴上，当磁套架振动或磁棒转动时，光贴随之振动或转动，光电传感器感受到光的变化，进而形成电信号，传递给单片机进行分析、计数。然后将数据传递给无线发射模块，再将信号传递给核酸提取仪外部对应的无线接收模块，进而由串口转换模块传递给电脑，进行数据采集和分析。本发明提供一种体积较小，便于携带且可以无线传输数据，在线读取、分析数据的无线频率计数装置。

Description

一种光电传感器的核酸提取仪用无线频率计数装置

技术领域

本发明涉及一种无线频率计数装置，具体涉及一种光电传感器的核酸提取仪用无线频率计数装置。

背景技术

核酸提取仪是应用配套的核酸提取试剂来完成样本核酸提取工作的仪器。广泛应用在临床医学、预防医学、生物化学与分子生物学、细胞生物学、环境科学、食品科学等多种领域。目前，在市场占主导地位的核酸提取方法是磁珠法，该方法应用纳米技术对超顺磁性纳米颗粒的表面进行修饰，制备成超顺磁性氧化硅纳米磁珠，可以在微观界面上与核酸分子特异性地识别和高效结合，利用二氧化硅包被的纳米磁性微球的超顺磁性，在外加磁场的作用下，能从血液、动物组织、食品、病原微生物等样本中分离出DNA和RNA，目前该方法已经得到广泛的应用。在提取的过程中，磁珠需要在磁场的作用下与溶液中的核酸分子充分反应，磁套架振动或磁棒转动的稳定性是核酸提取仪的重要性能之一，稳定性越好，核酸提取的效率越高、不确定度越小。因此，核酸提取仪磁套架振动或磁棒转动频率的技术对于评价仪器的工作性能是非常重要的。

目前，已有的振动频率测量设备主要采用光学检测方式，如利用散射光变化、激光位移变化的特点进行检测。

例如《一种测量振动频率的方法及振动频率测量装置》(专利号：ZL2009101274775），发明提供了一种测量振动频率的方法及振动频率测量装置技术方案，该方法是将物体振动时散射光的变化通过光导纤维传送给光子计数专用的光电倍增管，光电倍增管将光信号转换成电信号输送给光电脉冲计数器，光电脉冲计数器输出的数据输送给数据处理计算机，数据处理计算机利用光子相关法对数据进行处理后，再经傅里叶变换，给出振动频率分布的功率谱图像和数据。

又例如《一种检测电动牙刷振动频率的方法》(专利申请号：2020109226530），公开了一种检测电动牙刷振动频率的方法，在被测样品上选定测点，并在测点处设置反光贴，然后通过激光位移传感器利用三角形测量法检测振动中的被测样品测点反射光的位置变化，根据该位置变化数据推算所述被测样品的振动频率。

以上专利技术所用的设备，如光电倍增管、激光位移传感器等成本较高，而且设备体积或安装体积较大，而核酸提取仪内部可以提供的检测空间较小，不便于应用，而且都为有线方式传输数据，核酸提取仪在工作时，仪器的仓门处于闭合状态，无法应用有线设备进行测量。

发明内容

本实发明的目的在于提供一种体积较小，便于携带且可以无线传输数据，在线读取、分析数据的光电传感器的核酸提取仪用无线频率计数装置。

本发明涉及一种光电传感器的核酸提取仪用无线频率计数装置，包括探测部分和接收部分，探测部分包括光贴、光电传感器、单片机、无线发射模块及供电电源（具体可以是电池）；接收部分包括无线接收模块、串口转换模块和电脑；光贴固定在核酸提取仪的磁套架或磁棒上，磁套架的振动或磁棒的转动可带动光贴振动或转动，光电传感器的光束照射在光贴表面，可感测光的变化并产生电信号，通过单片机进行分析处理将信号传递给无线发射模块，无线接收模块接收信号变化并在终端如电脑，或移动终端如手机中显示频率数值。

进一步地，所述核酸提取仪的磁套架的振动或磁棒的转动带动所述光贴振动或转动，并基于所述运动对光电传感器产生变化光信号。

进一步地，所述光电传感器的长度为31mm，宽度为20mm，厚度为10mm。

进一步地，所述无线发射模块和/或无线接收模块中均使用印制电路板内置天线，优选均均使用印制电路板内置天线，以进一步减小了设备的体积。

进一步地，所述光电传感器、单片机和无线发射模块集成于一体，由供电电池供电。

进一步地，所述单片机对数据进行处理，将信号发送给无线发射模块，所述无线发射模块将信号传递给核酸提取仪外部对应的无线接收模块。

一种核酸检测用无效频率计数装置的验证装置，包括振动源标准器以及核酸检测用无线频率计数装置，通过所述振动源标准器与所述无线频率计数装置的频率比较，验证所述无线频率计数装置的精准度。

本发明进一步提供一种利用上述无线频率计数装置对核酸提取仪进行无线频率计数的方法，包括以下步骤：将光贴粘贴在旋转式核酸提取仪的磁棒上，或者将光贴粘贴在振动式核酸提取仪的磁套架上；打开无线频率计数装置探测部分开关，调整光束照射在光贴的位置，使磁棒转动时或者磁套架上下振动时，光束反复照射在光贴的反射光部分与吸收光部分；调整结束后，开启核酸提取仪磁棒的转动模式，观察终端显示的频率数值。

本发明提供一种体积较小，便于携带且测量精度得到验证的核酸提取仪用无线频率计数装置。光电传感器、单片机、无线传输模块体积都很小，可以集成于一体，放置于核酸提取仪内部，使用光电传感器进行测量，体积小，不影响核酸提取仪磁套架或磁棒的正常运动，而现有其它设备大多设备体积大，应用空间要求大，无法在核酸提取仪内部进行使用；本发明重量小，便于携带，利于进行现场计量工作；本发明使用干电池或者可充电电池进行直流供电，不需要外接电源，对检测现场条件要求低，方便使用；本发明使用的光电传感器和无线发射模块，功率较低，适合配合频率检测长时间使用；无线传输数据可以实现核酸提取仪关闭仓门检测，频率计量过程中不影响设备的正常使用，在线读取、分析数据；优选 方式中，采用单片机每1秒计算前10秒振动或转动的次数，这样可以精确读取振动或转动的频率，分辨率高。本发明创造性地将核酸提取仪的机械性振动或转动信息转变为磁场信号，进而转变为电信号，通过无线通信方式传递给电脑进行记录，解决了核酸提取仪振动频率精确测定的难题，同时也为相似的振动或转动频率检测、计数提供了创造性的想法。

附图说明

图1为本发明的光电传感器的核酸提取仪（振动式）用无线频率计数装置示意图；

图2为本发明一种光电传感器的核酸提取仪（旋转式）用无线频率计数装置示意图。

图中：1、磁套架，2、光贴，3、光束，4、光电传感器，5、单片机，6、无线发射模块，7、供电电池，8、无线接收模块，9、串口转换模块，10、电脑，11、磁棒。

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，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1：

如图1所示，本发明涉及的光电传感器的核酸提取仪用无线频率计数装置包括探测部分和接收部分。探测部分包括光贴2、光电传感器4、单片机5、无线发射模块6及供电电池7。光贴2粘贴在核酸提取仪的磁套架1上，当核酸提取仪的磁套架1上下往复式运动时，带动光贴2也随之上下运动，频率与核酸提取仪的磁套架1一致。光电传感器4模块体积较小，长度为31mm，宽度为20mm，厚度为10mm。无线发射模块6采用内置PCB天线，体积也较小：长度为24mm，宽度为14mm，厚度为2mm。光电传感器4、单片机5和无线发射模块6可以集成于一体，由供电电池7供电，供电电源7可以为3节7号电池。单片机5设定的程序中每毫秒读取一次霍尔传感器传送的信号，进行累计，每1秒计算前10秒振动的次数，这样可以精确读取振动的频率，分辨率为0.1 Hz。整个检测装置体积为65mm（长）*39mm（宽）*35（厚），体积小巧，可以放置在核酸提取仪内部，不影响仪器关闭仓门和正常工作。如图1所示，接收部分包括无线接收模块8、串口转换模块9和电脑10。

核酸提取仪在工作过程中，磁珠需要在磁场作用下运动，使磁珠与溶液中的核酸分子充分反应，此时核酸提取仪的磁套架1上下振动，光贴2也随之上下运动，频率与核酸提取仪的磁套架1一致，光束3反复照射在光贴2中反射光部分与吸收光部分，电路板上的光电传感器4此时可以探测到光的变化，进而将光变化的信息转变为电信号，传递给电路板上的单片机5，单片机5对数据进行处理，将信号发送给无线发射模块6，无线发射模块将信号传递给核酸提取仪外部对应的无线接收模块8。无线接收模块8接受到信号后，传递给串口转换模块9，进而传递给电脑10，显示频率数值。

具体使用时，可以将光贴2粘贴在振动式核酸提取仪的磁套架1上，打开无线频率计数装置探测部分开关，供电电源7（3节7号干电池）开始供电，调整光束3照射在光贴2的位置，使磁套架1上下振动时，光束3反复照射在光贴2的反射光部分与吸收光部分，调整结束后，开启核酸提取仪磁套架1的振动模式，观察电脑10的屏幕上的频率数值。

实施例2：

如图2所示，本发明涉及的光电传感器的核酸提取仪用无线频率计数装置包括探测部分和接收部分。探测部分包括光贴2、光电传感器4、单片机5、无线发射模块6及供电电池7。光贴2粘贴在核酸提取仪的磁棒11上，当核酸提取仪的磁棒11转动时，带动光贴2也随之转动，频率与核酸提取仪的磁棒11一致。光电传感器4模块体积较小，长度为31mm，宽度为20mm，厚度为10mm。无线发射模块6采用内置PCB天线，体积也较小：长度为24mm，宽度为14mm，厚度为2mm。光电传感器4、单片机5和无线发射模块6可以集成于一体，由供电电池7供电，供电电源7可以为3节7号电池。单片机5设定的程序中每毫秒读取一次霍尔传感器传送的信号，进行累计，每1秒计算前10秒转数，这样可以精确读取振动的频率，分辨率为0.1Hz。整个检测装置体积为65mm（长）*39mm（宽）*35（厚），体积小巧，可以放置在核酸提取仪内部，不影响仪器关闭仓门和正常工作。如图2所示，接收部分包括无线接收模块8、串口转换模块9和电脑10。

核酸提取仪在工作过程中，磁珠需要在磁场作用下运动，使磁珠与溶液中的核酸分子充分反应，此时核酸提取仪的磁棒11开始转动，光贴2也随之转动，频率与核酸提取仪的磁棒11一致，光束3反复照射在光贴2中反射光部分与吸收光部分，光电传感器4此时可以感受光的变化，进而将光变化的信息转变为电信号，传递给电路板上的单片机5，单片机5对数据进行处理，将信号发送给无线发射模块6，无线发射模块将信号传递给核酸提取仪外部对应的无线接收模块8。无线接收模块8接受到信号后，传递给串口转换模块9，进而传递给电脑10，显示频率数值。

具体使用时，可以将光贴2粘贴在旋转式核酸提取仪的磁棒11上，光贴2围绕磁棒11一周，打开无线频率计数装置探测部分开关，供电电源7（3节7号干电池）开始供电，调整光束3照射在光贴2的位置，使磁棒11转动时，光束3反复照射在光贴2的反射光部分与吸收光部分，调整结束后，开启核酸提取仪磁棒11的转动模式，观察电脑10的屏幕上的频率数值。

本发明提出在核酸提取仪的磁套架或磁棒上固定光贴，将光电传感器放置核酸提取仪内部，当磁套架振动或磁棒转动时，光贴随之振动或转动，光电传感器感受光的变化，进而形成电信号，传递给单片机进行分析、计数。然后单片机将数据传递给无线发射模块，由无线传输模块将信号传递给核酸提取仪外部对应的无线接收模块，进而由串口转换模块传递给电脑，进行数据采集和分析，显示在电脑屏幕上。

光电传感器是将光强度的变化转换成电信号的电子元件，一般由三部分构成，分别为：光源、接收器和检测电路。光源对目标物发射光束，光源的种类一般有发光二极管、激光二极管及红外发射二极管等。接收器一般是光电转换元件，如光电二极管、光电三极管等。接收器连接有检测电路，它可以滤出有效信号并应用该信号。光电传感器已经应用于限位开关、速度测量及多种开关。

本发明采用的光电传感器模块体积小：31mm（长）*20mm（宽）*10mm（厚），采用的无线发射模块内置PCB天线，体积也较小：24mm（长）*14mm（宽）*2mm（厚），整个检测装置（包括3节7号电池）体积为65mm（长）*39mm（宽）*35（厚），体积小巧，可以放置在核酸提取仪的内部，不影响仪器关闭仓门和正常工作。

同时为了验证设备提取频率数据的准确程度，对设备进行校正。使用振动源标准器对本设备进行校正：将一块光贴粘贴在振动源标准器的振动台表面，开启装置电源，本装置开始工作；开启振动源标准器，将其振动频率依次调为0.1 Hz、0.5 Hz、0.7Hz、1.0 Hz、5.0 Hz、10.0 Hz、20.0 Hz和50.0 Hz，观察电脑显示计数，结果见表1，完全证实了本装置计数结果准确、可靠。

表1 频率计数结果

振动源标准器设定振动频率（Hz）	本装置测得频率（Hz）
		0.1	0.1
0.5	0.5
		0.7	0.7
1.0	1.0
		5.0	5.0
10.0	10.0
		20.0	20.0
50.0	50.0

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种一种光电传感器的核酸提取仪用无线频率计数装置，包括探测部分和接收部分，探测部分包括光贴（2）、光电传感器（4）、单片机（5）、无线发射模块（6）及供电电源（7）；接收部分包括无线接收模块（8）、串口转换模块（9）和电脑（10)；当光贴（2）放置核酸提取仪的磁套架（1）或磁棒（11）上时，磁套架（1）的上下振动或磁棒（11）转动时可带动光贴（2）振动，光电传感器（4）感测光的变化产生电信号，接收模块（8）接收信号变化并在终端显示频率数值。

2.如权利要求1所述的无线频率计数装置，其特征在于：所述磁套架（1）的上下振动带动所述光贴（2）上下振动，并基于所述上下振动产生光信号变化。

3.如权利要求2所述的核酸检测用无线频率计数装置，其特征在于：所述光电传感器（4）的长度为31mm，宽度为20mm，厚度为10mm。

4.如权利要求3所述的无线频率计数装置，其特征在于：所述光电传感器（4）、单片机（5）和无线发射模块（6）集成于一体，由供电电源（7）供电。

5.如权利要求1所述的无线频率计数装置，其特征在于：所述无线发射模块（6）和/或无线接收模块（8）中使用印制电路板内置天线。

6.如权利要求4所述的无线频率计数装置，其特征在于：所述单片机（5）对数据进行处理，将信号发送给无线发射模块（6），所述无线发射模块（6）将信号传递给核酸提取仪外部对应的无线接收模块（8）。

7.如权利要求1所述的无线频率计数装置，其特征在于：所述终端是电脑，或者移动终端。

8.一种核酸检测用无线频率计数装置的验证装置，包括振动源标准器以及权利要求1-7任一项所述的无线频率计数装置，通过所述振动源标准器与所述无线频率计数装置的频率比较，验证所述无线频率计数装置的精准度。

9.一种利用如权利要求1至8任一项所述的无线频率计数装置对核酸提取仪进行无线频率计数的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将光贴粘贴在旋转式核酸提取仪的磁棒上，或者将光贴粘贴在振动式核酸提取仪的磁套架上；

打开无线频率计数装置探测部分开关，调整光束照射在光贴的位置，使磁棒转动时或者磁套架上下振动时，光束反复照射在光贴的反射光部分与吸收光部分；

调整结束后，开启核酸提取仪磁棒的转动模式，观察终端显示的频率数值。

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