CN117343834A - 一种便携式多色荧光检测的qPCR检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种便携式多色荧光检测的qPCR检测装置，包括：下壳组件，以及盖合于下壳组件的热盖组件；下壳组件内安装qPCR检测系统，qPCR检测系统包括温控组件和检测组件；温控组件包括加热组件和散热组件，加热组件置于散热组件上；加热组件外周布置检测组件，检测组件包括发光组件和测光组件；发光组件包括多色发光元件、发光多通滤光片和发光光纤；测光组件包括测光光纤、测光多通滤光片和测光电路板；发光光纤和测光光纤对准加热组件内插入的试管。本发明采用多色发光元件和多通滤光片，实现了紧凑体积内的多色荧光检测，整个光路系统无运动部件，成本低、可靠性高、控制简单。

Description

一种便携式多色荧光检测的qPCR检测装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种便携式多色荧光检测的qPCR检测装置。

背景技术

分子诊断是体外诊断的重要分支。PCR(Polymerase Chain Reaction聚合酶链式反应)技术是分子诊断技术中心应用最为广泛的技术之一。PCR技术是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火、适温延伸等反应组成1个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增。

PCR反应体系中加入特异性的荧光探针，反应体系的荧光强度与DNA片段的扩增倍数成正比。在每一个PCR循环中实时采集荧光强度，可得到DNA片段的扩增强度，实现PCR检测过程的实时定量。通过多重荧光的方法可同时检测一份样本中的多个靶标，提高DNA片段检测的效率。

因此，qPCR(Real-time Quantitative Polymerase Chain Reaction实时定量聚合酶链式反应)分析仪一般至少包括温控系统和荧光检测系统。传统qPCR分析仪一般为96孔或48孔，体积和功耗都非常可观。

中国实用新型专利CN 209065925 U公开了一种多通道荧光定量PCR仪，通过旋转机构实现多色荧光检测，每色荧光都配有一个发光管和一个接收管，通过电机带动传动机构，实现热盖的下压和上抬，设置帕尔贴加热96孔板，帕尔贴配有体积庞大的散热器，技术方案整体体积大。

中国发明专利CN 1170145C公开了荧光定量PCR分析系统，该分析仪加热管横向排列，由传动机构拖动荧光检测模块，依次扫描每个扩增管，并且该分析仪未涉及热盖部分。

中国发明专利申请CN 112501012A公开了一种自调节开合热盖及其使用该热盖的全自动基因扩增仪，该仪器有两个48孔的核酸扩增单元，热盖可由内部传动机构顶升打开。

中国发明专利申请CN111307770A公开了PCR检测装置及方法，荧光检测模块在试管顶部激发和检测试管内PCR反应体系的荧光强度，该方案易受试管内底部沉积物的干扰。

中国发明专利申请CN114181823A公开了一种多温控模块异步可选配通道的PCR仪及其检测方法，该机构中荧光检测模块由皮带带动做直线运动，依次检测各荧光通道，此方案受限于设备结构尺寸，无法实现大量通道的检测。

中国发明专利申请CN114624215A公开了一种便携式荧光检测装置，采用激光作为激发光源，仅可检测单色荧光。

现有技术中，传统的qPCR分析仪检测通量高，可实现多色荧光检测，但仪器设备体积庞大，只能用于实验室，无法便携。而小型的qPCR分析仪，因其体积小无法布置多色荧光检测所需的运动机构，一般为单色荧光。qPCR分析仪在多色荧光检测和小体积之间存在不可调和的矛盾。

发明内容

本发明提供了一种便携式多色荧光检测的qPCR检测装置，以解决现有小型qPCR分析仪无法实现多色荧光检测的技术问题。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种便携式多色荧光检测的qPCR检测装置，所述qPCR检测装置包括：下壳组件，以及盖合于所述下壳组件的热盖组件；

所述下壳组件内安装qPCR检测系统，所述qPCR检测系统包括温控组件和检测组件；

所述温控组件包括加热组件和散热组件，所述加热组件置于所述散热组件上；当进行qPCR检测时，试管插入所述加热组件，通过所述加热组件对试管内的反应体系进行温度控制，通过所述散热组件对所述加热组件散热；

所述加热组件外周布置所述检测组件，所述检测组件包括发光组件和测光组件；

所述发光组件包括多色发光元件、发光多通滤光片和发光光纤；所述测光组件包括测光光纤、测光多通滤光片和测光电路板；所述发光光纤和所述测光光纤对准所述加热组件内插入的试管；

其中，所述多色发光元件的波谱范围数与所述发光多通滤光片的通带数相等，所述多色发光元件的波谱范围数与所述测光多通滤光片的通带数相等；

其中，所述多色发光元件的一个波谱范围对应所述发光多通滤光片的一个通带；

其中，所述发光多通滤光片的每一个通带与所述测光多通滤光片的每一个通带彼此不重叠；

其中，所述发光多通滤光片的所有通带之间彼此不重叠，所述测光多通滤光片的所有通带之间彼此不重叠。

在一个较佳的实施例中，所述加热组件包括加热座、第一温度传感器、第二温度传感器、第一加热元件、第二加热元件和传热隔片；

所述第二加热元件置于散热组件上，所述第二加热元件上依次叠放所述传热隔片、所述第一加热元件和所述加热座；

所述加热座一侧引出所述第一温度传感器，所述传热隔片一侧引出所述第二温度传感器；

所述加热座顶部开设试管槽，用于容纳试管；所述加热座的侧面分别开设第一孔和第二孔，分别用于插入所述发光光纤和所述测光光纤。

在一个较佳的实施例中，所述加热组件还包括加热组件罩壳；

依次叠放的所述传热隔片、所述第一加热元件、所述加热座和所述第二加热元件置于所述加热组件罩壳内；

所述加热组件罩壳置于散热组件上，发光组件和测光组件布置于所述加热组件罩壳外周；

所述加热组件罩壳上表面开设通孔，所述加热座嵌入到所述加热组件罩壳上表面的通孔。

在一个较佳的实施例中，所述散热组件包括风道上挡板、风道下挡板、环形翅片散热器、散热电机定子和散热电机转子风扇；

所述环形翅片散热器的上表面固定所述风道上挡板，所述环形翅片散热器的下表面固定所述风道下挡板；

所述环形翅片散热器包括基板，以及环绕所述基板外周的多片散热片；多片所述散热片沿所述基板的轴线方向延伸；

多片散热片之间形成散热间隙，所述风道上挡板遮挡所述散热间隙的间隙顶部，所述风道下挡板遮挡所述散热间隙的间隙底部；

所述环形翅片散热器的基板底部固定所述散热电机定子，所述散热电机定子上安装所述散热电机转子风扇；

所述风道上挡板开设安装孔，所述第二加热元件穿过所述安装孔，置于所述环形翅片散热器的基板，并与所述环形翅片散热器的基板紧密贴合；

所述风道下挡板中部开设引风口，用于将空气引入所述散热组件内部。

在一个较佳的实施例中，所述发光组件还包括球形透镜，用于将所述多色发光元件发出的不同波谱范围的激发光汇聚至所述发光多通滤光片。

在一个较佳的实施例中，所述测光组件还包括测光元件，用于将所述测光多通滤光片分离的不同波长的荧光转换为电信号发送至所述测光电路板。

在一个较佳的实施例中，所述下壳组件包括下内壳和下外壳；

所述下内壳的直径小于所述下外壳的直径，并且所述下内壳和所述下外壳呈阶梯状固定连接；

所述热盖组件包括上内壳和上外壳，当所述热盖组件盖合于所述下壳组件时，所述下内壳嵌入到所述上内壳内部；

所述下内壳顶部开设试管通孔，试管通过所述试管通孔插入所述加热组件；所述热盖组件以旋拧的方式与所述下壳组件锁紧。

在一个较佳的实施例中，所述上内壳嵌入到所述上外壳内部，并且所述上外壳被配置为相对所述上内壳旋转；

所述上内壳向所述热盖组件内部凹陷形成多个热盖导向条，并且在多个所述热盖导向条的凹陷槽对应的部分形成避位缺口；

所述上外壳内壁安装多个卡销柱，一个所述卡销柱对应一个所述热盖导向条，并且所述卡销柱嵌入到对应的所述热盖导向条的凹陷槽内；

当所述上外壳相对所述上内壳旋转时，所述上外壳带动所述卡销柱在所述热盖导向条的凹陷槽与所述避位缺口之间往复滑动/滚动；

所述下内壳向所述下壳组件内部凹陷形成多个卡口，当所述热盖组件盖合于所述下壳组件时，一个所述避位缺口对应一个所述卡口；

当所述上外壳带动所述卡销柱由所述热盖导向条的凹陷槽滑动/滚动至所述避位缺口时，所述卡销柱滑动/滚动至所述卡口内将所述下内壳锁紧。

在一个较佳的实施例中，所述上内壳内部固定热盖盖板，所述上内壳顶部通过弹簧安装隔热护壳；

所述隔热护壳内部固定金属热盖，所述金属热盖与所述隔热护壳之间固定保温棉，所述金属热盖外壁与所述保温棉之间贴合加热膜；

当所述热盖组件未盖合于所述下壳组件时，所述弹簧通过预紧力将所述隔热护壳压紧在所述热盖盖板；

当所述热盖组件盖合于所述下壳组件时，插入所述加热组件内的试管挤压所述金属热盖，所述金属热盖带动所述隔热护壳向上运动，所述隔热护壳压缩所述弹簧，使所述金属热盖与试管紧密贴合。

在一个较佳的实施例中，所述热盖盖板固定弹簧针头组件，所述弹簧针头组件包括多根弹簧针，下内壳顶部固定多个对应所述弹簧针的弹簧针座；

当所述热盖组件盖合于所述下壳组件时，多根所述弹簧针插入多个所述弹簧针座。

本发明上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：

本发明提供一种便携式多色荧光检测的qPCR检测装置，采用多色发光元件和多通滤光片，实现了紧凑体积内的多色荧光检测，整个光路系统无运动部件，成本低、可靠性高、控制简单。

本发明提供一种便携式多色荧光检测的qPCR检测装置，发光组件采用球形透镜替代传统的准直透镜和聚焦透镜，测光组件采用测光元件代替传统的准直透镜和聚焦透镜，使结构更为紧凑，成本更低，在实现多色荧光检测基础上，有效减小了仪器的体积。

本发明提供一种便携式多色荧光检测的qPCR检测装置，发光光纤和测光光纤直接插入到加热座内，对准加热组件内插入的试管，使仪器结构紧凑，减少荧光传播过程中的衰减和干扰。

本发明提供一种便携式多色荧光检测的qPCR检测装置，采用两级加热元件级联，可实现快速升降温。散热部分采用环形翅片散热器，从下向上再向外的空气流道，提高散热面，增强冷却效果。

本发明提供一种便携式多色荧光检测的qPCR检测装置，热盖组件和下壳组件以旋拧的方式锁紧和分离，减小仪器体积，方便使用，热盖组件在试管上部形成高温，避免试管内反应体系蒸发后在试管上部冷凝导致的反应体系体积减小，有效保证检测结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种便携式多色荧光检测的qPCR检测装置的整体结构示意图。

图2是本发明热盖组件的结构示意图。

图3是本发明热盖组件的剖视图。

图4是本发明热盖组件的上内壳的示意图。

图5是本发明下壳组件的结构示意图。

图6是本发明热盖组件盖合于下壳组件的剖视图。

图7是本发明热盖组件与下壳组件未锁紧状态下的剖视图(图6中B-B的剖视图)。

图8是本发明热盖组件与下壳组件锁紧状态下的剖视图。

图9是本发明弹簧针头组件的结构示意图。

图10是本发明弹簧针座的结构示意图。

图11是本发明弹簧针与弹簧针座分离与配合的示意图。

图12是本发明qPCR检测系统的结构示意图。

图13是本发明温控组件的结构示意图。

图14是本发明温控组件的剖视图。

图15是本发明散热组件一个视角下的结构示意图。

图16是本发明散热组件另一个视角下的结构示意图。

图17是本发明检测组件的剖视图(图12中A-A方向的剖视图)。

图18是本发明一个实施例中多色发光元件的波谱范围、发光多通滤光片的通带，以及测光多通滤光片的通带的关系示意图。

附图中的附图标记的含义如下：

1、试管；Q、qPCR检测系统；W、温控组件；J、检测组件；T、反应体系；

2、加热组件；

201、加热座；2011、试管槽；2012、第一孔；2013、第二孔；202、第一温度传感器；203、第二温度传感器；204、第一加热元件；205、第二加热元件；206、传热隔片；207、加热组件罩壳；

3、散热组件；

301、风道上挡板；3011、安装孔；302、风道下挡板；3021、引风口；303、环形翅片散热器；3031、散热片；3032、散热间隙；3033、间隙顶部；3034、间隙底部；3035、基板；304、散热电机定子；305、散热电机转子风扇；

4、发光组件；

401、发光电路板；402、多色发光元件；403、球形透镜；404、发光多通滤光片405、发光光纤；

5、测光组件；

501、测光光纤；502、测光多通滤光片；503、测光元件；504、测光电路板；

6、热盖组件；

601、上外壳；6011、卡销柱；602、上内壳；6021、热盖导向条；6021’、凹陷槽；6022、避位缺口；6023、卡块；603、热盖盖板；604、弹簧针头组件；6041、弹簧针；605、金属热盖；606、隔热护壳；607、弹簧；608、保温棉；609、热盖温度传感器；610、热盖电路板；611、加热膜；

7、下壳组件；

701、下内壳；7011、下内壳导向槽；7012、卡口；7013、试管通孔；702、下外壳；7021、散热口；703、弹簧针座；

P1、第一波谱范围；P2、第二波谱范围；P3、第三波谱范围；

F1、发光多通滤光片第一通带；F2、发光多通滤光片第二通带；F3、发光多通滤光片第三通带；

C1、测光多通滤光片第一通带；C2、测光多通滤光片第二通带；C3、测光多通滤光片第三通带。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

需要说明的是，本发明中使用的“上”、“下”、“左”、“右”“前”“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

结合图1至图18，根据本发明的实施例，提供一种便携式多色荧光检测的qPCR检测装置，包括：下壳组件7，以及盖合于下壳组件7的热盖组件6。

如图2、图3和图4所示，热盖组件6包括上内壳602和上外壳601，上内壳602嵌入到上外壳601内部，并且上外壳601被配置为相对上内壳602旋转(如图7箭头a所示的旋转方向)。

上内壳602向热盖组件6内部凹陷形成多个热盖导向条6021，并且在多个热盖导向条6021的凹陷槽6021’对应的部分形成避位缺口6022。本实施例中示例性的上内壳602向热盖组件6内部凹陷形成三个热盖导向条6021，具体根据实际需要进行设置。

上外壳601内壁安装多个卡销柱6011，一个卡销柱6011对应一个热盖导向条6021，并且卡销柱6011嵌入到对应的热盖导向条6021的凹陷槽6021’内。优选地，热盖导向条6021的凹陷槽6021’内设置卡块6023，对卡销柱6011限位，如图3和图4所示。

当上外壳601相对上内壳602旋转时，上外壳601带动卡销柱6011在热盖导向条6021的凹陷槽6021’与避位缺口6022之间往复滑动/滚动，如图7和图8所示。

在一个实施例中，卡销柱6011以旋转的方式安装在上外壳601内壁，另一个实施例中，卡销柱6011直接固定在上外壳601内壁。优选地，卡销柱6011以旋转的方式安装在上外壳601内壁，以保证上外壳601相对上内壳602旋转时，上外壳601带动卡销柱6011由热盖导向条6021的凹陷槽6021’平滑的滚动至避位缺口6022。

如图3所示，上内壳602内部固定热盖盖板603，上内壳602顶部通过弹簧607安装隔热护壳606。隔热护壳606内部固定金属热盖605，金属热盖605与隔热护壳606之间固定保温棉608，金属热盖605外壁与保温棉608之间贴合加热膜611。热盖盖板603固定弹簧针头组件604，弹簧针头组件604包括多根弹簧针6041，弹簧针头组件604内设有弹簧，以保证弹簧针6041伸出弹簧针头组件604，如图9所示。

金属热盖605固定热盖电路板610，金属热盖605与热盖电路板609之间通过热盖温度传感器609电气连接。弹簧针头组件604的弹簧针6041通过电气连接至热盖温度传感器609和加热膜611。

当热盖组件6未盖合于下壳组件7时，弹簧607(处于压缩状态)通过预紧力将隔热护壳606压紧在热盖盖板603，由热盖盖板603对隔热护壳606限位。

如图5和图6所示，下壳组件7包括下内壳701和下外壳702。下内壳701的直径小于下外壳702的直径，并且下内壳701和下外壳702呈阶梯状固定连接。

下内壳701顶部开设试管通孔7013，试管1通过试管通孔7013插入加热组件2(下文中详细阐述)。

当热盖组件6盖合于下壳组件7时，下内壳701嵌入到上内壳602内部，热盖组件6以旋拧的方式与下壳组件7锁紧。

具体地，下内壳701向下壳组件7内部凹陷形成多个卡口7012，以及多个下内壳导向槽7011。本实施例中，下内壳701向下壳组件7内部凹陷形成三个卡口7012，以及三个下内壳导向槽7011。

一个下内壳导向槽7011与一个热盖导向条6021对应。当热盖组件6盖合于下壳组件7时，热盖导向条6021沿下内壳导向槽7011滑动，将热盖组件6盖合于下壳组件7上，一个避位缺口6022对应一个卡口7012。

当热盖组件6盖合于下壳组件7时，插入加热组件2(下文中详细阐述)内的试管1挤压金属热盖605，金属热盖605带动隔热护壳606向上运动，隔热护壳606压缩弹簧607(处于压缩状态)，使金属热盖605与试管1紧密贴合，如图6所示。

下内壳701顶部固定多个对应弹簧针6041的弹簧针座703，当热盖组件6盖合于下壳组件7时，多根弹簧针6041插入多个弹簧针座703，如图6、图9、图10和图11所示。

下壳组件7内部设置控制电路板(图中未示出)，多个弹簧针座703与控制电路板电气连接。当热盖组件6盖合于下壳组件7时，弹簧针头组件604内的弹簧将多根弹簧针6041插入多个弹簧针座703，使多根弹簧针6041与多个弹簧针座703实现电气连接，从而将多根弹簧针6041电气连接的热盖温度传感器609和加热膜611与控制电路板电气导通，热盖温度传感器609检测金属热盖605的温度，加热膜611对金属热盖605进行加热。

热盖组件6盖合于下壳组件7后，当上外壳601带动卡销柱6011由热盖导向条6021的凹陷槽6021’滑动/滚动至避位缺口6022时，卡销柱6011滑动/滚动至卡口7012内将下内壳701锁紧。

如图7和图8所示，当热盖组件6盖合于下壳组件7时，旋转上外壳601(如图7箭头a所示的旋转方向)，使上外壳601相对上内壳602旋转，上外壳601带动卡销柱6011由热盖导向条6021的凹陷槽6021’滑动/滚动至避位缺口6022时，卡销柱6011滑动/滚动至卡口7012内将下内壳701锁紧，从而热盖组件6以旋拧的方式与下壳组件7锁紧。

当热盖组件6与下壳组件7分离时，反向旋转上外壳601(如图7箭头a所示的旋转方向)，使上外壳601相对上内壳602旋转，上外壳601带动卡销柱6011由卡口7012和避位缺口6022滑动/滚动至热盖导向条6021的凹陷槽6021’，热盖导向条6021沿下内壳导向槽7011滑动，将热盖组件6与下壳组件7分离。

如图12至图16所示，下壳组件7内安装qPCR检测系统Q，qPCR检测系统Q包括温控组件W和检测组件J。

温控组件W包括加热组件2和散热组件3，加热组件2置于散热组件3上。当进行qPCR检测时，试管1插入加热组件2，通过加热组件2对试管1内的反应体系T进行温度控制，通过散热组件3对加热组件2散热。

具体地，根据本发明的实施例，加热组件2包括加热座201、第一温度传感器202、第二温度传感器203、第一加热元件204、第二加热元件205、传热隔片206和加热组件罩壳207。

加热座201顶部开设试管槽2011，用于容纳试管1。第二加热元件205置于散热组件3(下文中详细阐述)上，第二加热元件205上依次叠放传热隔片206、第一加热元件204和加热座201。加热组件罩壳207上表面开设通孔，加热座201嵌入到加热组件罩壳207上表面的通孔。

加热座201一侧引出第一温度传感器202，传热隔片206一侧引出第二温度传感器203。第一温度传感器202用于测量加热座201的温度；第二温度传感器203用于测量传热隔片206的温度。

依次叠放的传热隔片206、第一加热元件204、加热座201和第二加热元件205置于加热组件罩壳207内。试管1通过下内壳701顶部的试管通孔7013插入加热组件2的加热座201顶部的试管槽2011内。

进一步地，加热座201底面开槽，第一温度传感器202由加热座201底面的开槽将第一温度传感器202从加热座201一侧引出。传热隔片206底面开槽，第二温度传感器203由传热隔片206底面的开槽将第二温度传感器203从传热隔片206一侧引出。

第一温度传感器202、第二温度传感器203、第一加热元件204和第二加热元件205电气连接至控制电路板。

第一温度传感器202测量的加热座201的温度和第二温度传感器203测量的传热隔片206的温度反馈至下壳组件7内部的控制电路板，通过控制电路板控制第一加热元件204和第二加热元件205升温或降温，从而实现对试管1内的反应体系T进行温度反馈控制。

加热组件罩壳207置于散热组件3上。散热组件3包括风道上挡板301、风道下挡板302、环形翅片散热器303、散热电机定子304和散热电机转子风扇305。

如图13至图16所示，环形翅片散热器303的上表面固定风道上挡板301，环形翅片散热器303的下表面固定风道下挡板302。加热组件罩壳207固定在散热组件3的风道上挡板301上。

环形翅片散热器303包括基板3035，以及环绕基板3035外周的多片散热片3031，多片散热片沿基板3035的轴线方向延伸。多片散热片3031之间形成散热间隙3032，风道上挡板301遮挡散热间隙3032的间隙顶部3033，风道下挡板302遮挡散热间隙3032的间隙底部3034。

环形翅片散热器303的基板3035底部固定散热电机定子304，散热电机定子304上安装散热电机转子风扇305。

风道上挡板301开设安装孔3011，第二加热元件205穿过安装孔3011，置于环形翅片散热器303的基板3035，并与环形翅片散热器303的基板3035紧密贴合，从而将第二加热元件205置于散热组件3上。

风道下挡板302中部开设引风口3021，用于将空气引入散热组件3内部，散热电机转子风扇305电气连接控制电路板，下外壳702外周开设多个散热口7021，如图5所示。

qPCR检测时，控制电路板控制第一加热元件204和第二加热元件205对加热座201顶部试管槽2011内试管1进行加热，对试管1内反应体系T的被测靶标(样本)进行扩增。热盖组件6的金属热盖605在试管1上部形成高温，避免试管1内反应体系T蒸发后在试管1上部冷凝导致的反应体系T体积减小，有效保证检测结果的准确性。

控制电路板控制第一加热元件204和第二加热元件205对加热座201顶部试管槽2011内试管1进行加热时，在第二加热元件205下表面产生高温，需及时散热。散热电机转子风扇305旋转，将空气由引风口3021引入到散热组件3内部，对第二加热元件205散热，散热后的热风由环形翅片散热器303的散热间隙3032经散热口7021排出仪器外部，从而冷却环形翅片散热器303，将第二加热元件205下表面产生高温及时带走。

如图12所示，加热组件2外周布置检测组件J，检测组件J包括发光组件4和测光组件5。进一步地，发光组件4和测光组件5布置于加热组件罩壳207外周。

如图17所示，发光组件4包括发光电路板401、多色发光元件402、球形透镜403、发光多通滤光片404和发光光纤405。发光电路板401、多色发光元件402、球形透镜403、发光多通滤光片404和发光光纤405构成发光光路。

测光组件5包括测光光纤501、测光多通滤光片502、测光元件503和测光电路板504。测光光纤501、测光多通滤光片502、测光元件503和测光电路板504构成测光光路。

加热座201的侧面分别开设第一孔2012和第二孔2013，分别用于插入发光光纤405和测光光纤501。发光光纤405和测光光纤501对准加热组件2的加热座201内插入的试管1。

发光电路板401与多色发光元件402电气连接，发光电路板401和测光电路板504分别与控制电路板电气连接。

多色发光元件402，用于发出不同波谱范围的激发光。球形透镜403，用于将多色发光元件402发出的不同波谱范围的激发光汇聚至发光多通滤光片404。

发光多通滤光片404，用于将多色发光元件402的不同波谱范围的激发光，分离出不同波长的激发单色光。发光光纤405，用于将发光多通滤光片404分离出的不同波长的激发单色光传输至试管1，激发试管1内的反应体系T产生不同波长的荧光。

测光光纤501，用于将试管1内的反应体系T产生的不同波长的荧光传输至测光多通滤光片502。测光多通滤光片502，用于分离试管1内的反应体系T产生的不同波长的荧光。测光元件503，用于将测光多通滤光片502分离的不同波长的荧光转换为电信号发送至测光电路板504。测光电路板504，用于对不同波长的荧光转为电信号进行多色荧光检测。

根据本发明的实施例，多色发光元件402的波谱范围数与发光多通滤光片404的通带数相等，多色发光元件402的波谱范围数与测光多通滤光片502的通带数相等。

根据本发明的实施例，多色发光元件402的一个波谱范围对应发光多通滤光片404的一个通带。发光多通滤光片404的每一个通带与测光多通滤光片502的每一个通带彼此不重叠。发光多通滤光片404的所有通带之间彼此不重叠，测光多通滤光片502的所有通带之间彼此不重叠。

如图18所示，本实施例中示例的多色发光元件402发出三种不同波谱范围的激发光，发光多通滤光片404具有三个通带，测光多通滤光片502具有三个通带。试管1内的反应体系T具有三种不同染料和被测靶标(样本)，每种染料的荧光检测强度与被测靶标(样本)的浓度正相关。

多色发光元件402发出三种不同波谱范围的激发光分别为：第一波谱范围P1的激发光、第二波谱范围P2的激发光和第三波谱范围P3的激发光。

发光多通滤光片404具有的三个通带分别为：发光多通滤光片第一通带F1、发光多通滤光片第二通带F2和发光多通滤光片第三通带F3。发光多通滤光片404的三个通带将三种不同波谱范围的激发光分离出三种波长的激发单色光。

测光多通滤光片502具有的三个通带分别为：测光多通滤光片第一通带C1、测光多通滤光片第二通带C2和测光多通滤光片第三通带C3。测光多通滤光片502的三个通带将试管1内的反应体系T产生的三种波长的荧光分离。

多色发光元件402的一个波谱范围对应发光多通滤光片404的一个通带，即多色发光元件402的第一波谱范围P1对应发光多通滤光片404的发光多通滤光片第一通带F1，并且多色发光元件402的第一波谱范围P1与发光多通滤光片404的发光多通滤光片第二通带F2不重叠，多色发光元件402的第一波谱范围P1与发光多通滤光片404的发光多通滤光片第三通带F3不重叠。

同样地，多色发光元件402的第二波谱范围P2对应发光多通滤光片404的发光多通滤光片第二通带F2，并且多色发光元件402的第二波谱范围P2与发光多通滤光片404的发光多通滤光片第一通带F1不重叠，多色发光元件402的第二波谱范围P2与发光多通滤光片404的发光多通滤光片第三通带F3不重叠。

同样地，多色发光元件402的第三波谱范围P3对应发光多通滤光片404的发光多通滤光片第三通带F3，并且多色发光元件402的第三波谱范围P3与发光多通滤光片404的发光多通滤光片第一通带F1不重叠，多色发光元件402的第三波谱范围P3与发光多通滤光片404的发光多通滤光片第二通带F3不重叠。

发光多通滤光片404的每一个通带与测光多通滤光片502的每一个通带彼此不重叠，即发光多通滤光片404的发光多通滤光片第一通带F1与测光多通滤光片502的测光多通滤光片第一通带C1不重叠；发光多通滤光片404的发光多通滤光片第一通带F1与测光多通滤光片502的测光多通滤光片第二通带C2不重叠；发光多通滤光片404的发光多通滤光片第一通带F1与测光多通滤光片502的测光多通滤光片第三通带C3不重叠。

并且，发光多通滤光片404的发光多通滤光片第二通带F2与测光多通滤光片502的测光多通滤光片第一通带C1不重叠；发光多通滤光片404的发光多通滤光片第二通带F2与测光多通滤光片502的测光多通滤光片第二通带C2不重叠；发光多通滤光片404的发光多通滤光片第二通带F2与测光多通滤光片502的测光多通滤光片第三通带C3不重叠。

并且，发光多通滤光片404的发光多通滤光片第三通带F3与测光多通滤光片502的测光多通滤光片第一通带C1不重叠；发光多通滤光片404的发光多通滤光片第三通带F3与测光多通滤光片502的测光多通滤光片第二通带C2不重叠；发光多通滤光片404的发光多通滤光片第三通带F3与测光多通滤光片502的测光多通滤光片第三通带C3不重叠。

发光多通滤光片404的所有通带之间彼此不重叠，测光多通滤光片502的所有通带之间彼此不重叠，即发光多通滤光片404的发光多通滤光片第一通带F1、发光多通滤光片第二通带F2和发光多通滤光片第三通带F3之间彼此不重叠，并且测光多通滤光片502的测光多通滤光片第一通带C1、测光多通滤光片第二通带C2和测光多通滤光片第三通带C3之间彼此不重叠。

根据本发明的实施例，提供一种多色荧光检测的检测方法，包括如下方法步骤：

多色发光元件402发出不同波谱范围的激发光。

球形透镜403，将多色发光元件402发出的不同波谱范围的激发光汇聚至发光多通滤光片404。

发光多通滤光片404，将多色发光元件402的不同波谱范围的激发光，分离出不同波长的激发单色光。

发光光纤405，将发光多通滤光片404分离出的不同波长的激发单色光传输至试管1，激发试管1内的反应体系T产生不同波长的荧光。

测光光纤501，将试管1内的反应体系T产生的不同波长的荧光传输至测光多通滤光片502。

测光多通滤光片502，分离试管1内的反应体系T产生的不同波长的荧光。

测光元件503，将测光多通滤光片502分离的不同波长的荧光转换为电信号发送至测光电路板504。

测光电路板504，用于对不同波长的荧光转为电信号进行多色荧光检测。

其中，多色发光元件402的一个波谱范围对应发光多通滤光片404的一个通带。发光多通滤光片404的每一个通带与测光多通滤光片502的每一个通带彼此不重叠。发光多通滤光片404的所有通带之间彼此不重叠，测光多通滤光片502的所有通带之间彼此不重叠。

以试管1内的反应体系T具有三种染料和被测靶标(样本)，第一种染料对应第一波谱范围P1的激发光，第二种染料对应第二波谱范围P2的激发光，第三种染料对应第三波谱范围P3的激发光。

多色发光元件402发出的三种波谱范围(第一波谱范围P1、第二波谱范围P2和第三波谱范围P3)的激发光。

球形透镜403，将多色发光元件402发出的三种波谱范围(第一波谱范围P1、第二波谱范围P2和第三波谱范围P3)的激发光汇聚至发光多通滤光片404。

发光多通滤光片404的发光多通滤光片第一通带F1将多色发光元件402的第一波谱范围P1的激发光分离出第一波长的激发单色光；

发光多通滤光片404的发光多通滤光片第二通带F2将多色发光元件402的第二波谱范围P2的激发光分离出第二波长的激发单色光；

发光多通滤光片404的发光多通滤光片第三通带F3将多色发光元件402的第三波谱范围P3的激发光分离出第三波长的激发单色光。

发光光纤405，将发光多通滤光片404分离出的三种波长的激发单色光(第一波长的激发单色光、第二波长的激发单色光和第三波长的激发单色光)传输至试管1。

三种波长的激发单色光(第一波长的激发单色光、第二波长的激发单色光和第三波长的激发单色光)，激发试管1内的反应体系T中对应第一波谱范围P1的激发光的第一种染料产生第一波长的荧光，以及对应第二波谱范围P2的激发光的第二种染料产生第二波长的荧光，以及对应第三波谱范围P1的激发光的第三种染料产生第三波长的荧光。

测光光纤501，将试管1内的反应体系T产生的三种波长的荧光(第一波长的荧光、第二波长的荧光和第三波长的荧光)传输至测光多通滤光片502。

测光多通滤光片502，分离试管1内的反应体系T产生的三种波长的荧光(第一波长的荧光、第二波长的荧光和第三波长的荧光)。

测光元件503，将测光多通滤光片502分离的三种波长的荧光(第一波长的荧光、第二波长的荧光和第三波长的荧光)转换为电信号发送至测光电路板504。

测光电路板504，用于对三种波长的荧光(第一波长的荧光、第二波长的荧光和第三波长的荧光)转为电信号进行多色荧光检测，实现对被测靶标(样本)多色荧光检测。

本发明多色发光元件402的不同波谱范围、发光滤光片404和测光滤光片502的通带之间的合理匹配，在实现多色荧光检测时，有效减小qPCR检测装置的整体体积。

本发明多色发光元件402的一个波谱范围对应发光多通滤光片404的一个通带。发光多通滤光片404的每一个通带与测光多通滤光片502的每一个通带彼此不重叠。发光多通滤光片404的所有通带之间彼此不重叠，测光多通滤光片502的所有通带之间彼此不重叠，避免了管1内的反应体系T中不同染料之间的交叉干扰。

有以下几点需要说明：

(1)本发明实施例附图只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。

(3)在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种便携式多色荧光检测的qPCR检测装置，其特征在于，所述qPCR检测装置包括：下壳组件，以及盖合于所述下壳组件的热盖组件；

所述下壳组件内安装qPCR检测系统，所述qPCR检测系统包括温控组件和检测组件；

所述温控组件包括加热组件和散热组件，所述加热组件置于所述散热组件上；当进行qPCR检测时，试管插入所述加热组件，通过所述加热组件对试管内的反应体系进行温度控制，通过所述散热组件对所述加热组件散热；

所述加热组件外周布置所述检测组件，所述检测组件包括发光组件和测光组件；

所述发光组件包括多色发光元件、发光多通滤光片和发光光纤；所述测光组件包括测光光纤、测光多通滤光片和测光电路板；所述发光光纤和所述测光光纤对准所述加热组件内插入的试管；

其中，所述多色发光元件的波谱范围数与所述发光多通滤光片的通带数相等，所述多色发光元件的波谱范围数与所述测光多通滤光片的通带数相等；

其中，所述多色发光元件的一个波谱范围对应所述发光多通滤光片的一个通带；

其中，所述发光多通滤光片的每一个通带与所述测光多通滤光片的每一个通带彼此不重叠；

其中，所述发光多通滤光片的所有通带之间彼此不重叠，所述测光多通滤光片的所有通带之间彼此不重叠。

2.根据权利要求1所述的qPCR检测装置，其特征在于，所述加热组件包括加热座、第一温度传感器、第二温度传感器、第一加热元件、第二加热元件和传热隔片；

所述第二加热元件置于散热组件上，所述第二加热元件上依次叠放所述传热隔片、所述第一加热元件和所述加热座；

所述加热座一侧引出所述第一温度传感器，所述传热隔片一侧引出所述第二温度传感器；

所述加热座顶部开设试管槽，用于容纳试管；所述加热座的侧面分别开设第一孔和第二孔，分别用于插入所述发光光纤和所述测光光纤。

3.根据权利要求2所述的qPCR检测装置，其特征在于，所述加热组件还包括加热组件罩壳；

依次叠放的所述传热隔片、所述第一加热元件、所述加热座和所述第二加热元件置于所述加热组件罩壳内；

所述加热组件罩壳置于散热组件上，发光组件和测光组件布置于所述加热组件罩壳外周；

所述加热组件罩壳上表面开设通孔，所述加热座嵌入到所述加热组件罩壳上表面的通孔。

4.根据权利要求3所述的qPCR检测装置，其特征在于，所述散热组件包括风道上挡板、风道下挡板、环形翅片散热器、散热电机定子和散热电机转子风扇；

所述环形翅片散热器的上表面固定所述风道上挡板，所述环形翅片散热器的下表面固定所述风道下挡板；

所述环形翅片散热器包括基板，以及环绕所述基板外周的多片散热片；多片所述散热片沿所述基板的轴线方向延伸；

多片散热片之间形成散热间隙，所述风道上挡板遮挡所述散热间隙的间隙顶部，所述风道下挡板遮挡所述散热间隙的间隙底部；

所述环形翅片散热器的基板底部固定所述散热电机定子，所述散热电机定子上安装所述散热电机转子风扇；

所述风道上挡板开设安装孔，所述第二加热元件穿过所述安装孔，置于所述环形翅片散热器的基板，并与所述环形翅片散热器的基板紧密贴合；

所述风道下挡板中部开设引风口，用于将空气引入所述散热组件内部。

5.根据权利要求1所述的qPCR检测装置，其特征在于，所述发光组件还包括球形透镜，用于将所述多色发光元件发出的不同波谱范围的激发光汇聚至所述发光多通滤光片。

6.根据权利要求1所述的qPCR检测装置，其特征在于，所述测光组件还包括测光元件，用于将所述测光多通滤光片分离的不同波长的荧光转换为电信号发送至所述测光电路板。

7.根据权利要求1所述的qPCR检测装置，其特征在于，所述下壳组件包括下内壳和下外壳；

所述下内壳的直径小于所述下外壳的直径，并且所述下内壳和所述下外壳呈阶梯状固定连接；

所述热盖组件包括上内壳和上外壳，当所述热盖组件盖合于所述下壳组件时，所述下内壳嵌入到所述上内壳内部；

所述下内壳顶部开设试管通孔，试管通过所述试管通孔插入所述加热组件；所述热盖组件以旋拧的方式与所述下壳组件锁紧。

8.根据权利要求7所述的qPCR检测装置，其特征在于，所述上内壳嵌入到所述上外壳内部，并且所述上外壳被配置为相对所述上内壳旋转；

所述上内壳向所述热盖组件内部凹陷形成多个热盖导向条，并且在多个所述热盖导向条的凹陷槽对应的部分形成避位缺口；

所述上外壳内壁安装多个卡销柱，一个所述卡销柱对应一个所述热盖导向条，并且所述卡销柱嵌入到对应的所述热盖导向条的凹陷槽内；

当所述上外壳相对所述上内壳旋转时，所述上外壳带动所述卡销柱在所述热盖导向条的凹陷槽与所述避位缺口之间往复滑动/滚动；

所述下内壳向所述下壳组件内部凹陷形成多个卡口，当所述热盖组件盖合于所述下壳组件时，一个所述避位缺口对应一个所述卡口；

当所述上外壳带动所述卡销柱由所述热盖导向条的凹陷槽滑动/滚动至所述避位缺口时，所述卡销柱滑动/滚动至所述卡口内将所述下内壳锁紧。

9.根据权利要求7所述的qPCR检测装置，其特征在于，所述上内壳内部固定热盖盖板，所述上内壳顶部通过弹簧安装隔热护壳；

所述隔热护壳内部固定金属热盖，所述金属热盖与所述隔热护壳之间固定保温棉，所述金属热盖外壁与所述保温棉之间贴合加热膜；

当所述热盖组件未盖合于所述下壳组件时，所述弹簧通过预紧力将所述隔热护壳压紧在所述热盖盖板；

当所述热盖组件盖合于所述下壳组件时，插入所述加热组件内的试管挤压所述金属热盖，所述金属热盖带动所述隔热护壳向上运动，所述隔热护壳压缩所述弹簧，使所述金属热盖与试管紧密贴合。

10.根据权利要求9所述的qPCR检测装置，其特征在于，所述热盖盖板固定弹簧针头组件，所述弹簧针头组件包括多根弹簧针，下内壳顶部固定多个对应所述弹簧针的弹簧针座；

当所述热盖组件盖合于所述下壳组件时，多根所述弹簧针插入多个所述弹簧针座。