CN208517434U - 一种多通道点探测的pcr实时荧光检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多通道点探测的PCR实时荧光检测系统，包括热循环装置，样本切换组件包括电机固定盘、步进电机、及电机转盘，步进电机固定电机固定盘上，电机转盘与步进电机传动连接，电机固定盘设有与样品反应池数目一致的激发光光纤固定孔位和发射光光纤固定孔位，激发光光纤固定孔位和发射光光纤固定孔位相对应且分别沿电机固定盘周向布置，每一个样品反应池侧壁设有激发光传输光纤和发射光传输光纤，激发光传输光纤和发射光传输光纤连接至相互对应的激发光光纤固定孔位和发射光光纤固定孔位；多个激发光源组件设置在电机转盘上；多个荧光检测组件设置在电机转盘上；及控制装置。本实用新型提供的多通道点探测的PCR实时荧光检测系统，结构紧凑，检测精度高，重复性好。

Description

一种多通道点探测的PCR实时荧光检测系统

技术领域

本实用新型涉及生物检测技术领域，特别涉及一种多通道点探测的PCR实时荧光检测系统。

背景技术

聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，PCR)是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，它可看作是生物体外的特殊DNA扩增，由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个温度循环周期，使目的得以迅速扩增，具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时等特点，是基因扩增技术的一次重大革新。PCR技术可将极微量的靶特异地扩增上百万倍，从而大大提高对DNA分子的分析和检测能力。无论是化石中的古生物、历史人物的残骸，还是几十年前凶杀案中凶手所遗留的毛发、皮肤或血液，只要能分离出微量的DNA，就能用PCR技术加以放大，进行比对。这也是“微量证据”的威力之所在。

荧光定量PCR技术是在常规PCR基础上加入相应的荧光染料或荧光标记探针，在PCR反应过程中通过荧光信号变化，对整个PCR进程进行实时检测，以荧光化学物质测每次聚合酶链式反应(PCR)循环后产物总量的方法，通过内参或外参法对待测样品中的特定DNA序列进行定量分析的方法。

一般来讲，荧光定量PCR仪是实时检测反应的仪器，有两个功能模块保证PCR反应进行的热循环仪和荧光实时检测系统。这种仪器主要由基因扩增热循环组件、微量荧光检测光学系统、微电路控制系统、计算机及应用软件组成。其中基因扩增热循环组件工作原理与传统基因扩增仪基本相同，可采用空气加热、压缩机制冷、半导体加热制冷等工作方式。荧光检测系统主要有由荧光激发部件、光信号传输部件、荧光检测部件、控制系统组成。

现有技术中采用电机带动连接样品反应池的荧光检测光纤旋转，从而实现对不同样品的检测，这种仪器的结构复杂，多个荧光检测光纤容易发生混乱。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种多通道点探测的PCR实时荧光检测系统，结构紧凑，检测精度高。

基于上述问题，本实用新型提供的技术方案是：

一种多通道点探测的PCR实时荧光检测系统，包括热循环装置，所述热循环装置上设有若干个样品反应池；

还包括：

样本切换组件，包括电机固定盘、步进电机、及电机转盘，所述步进电机固定在所述电机固定盘一端且输出轴延伸至所述电机固定盘另一端，所述电机转盘与所述步进电机传动连接并在所述电机带动下旋转，所述电机固定盘设有与所述样品反应池数目一致的激发光光纤固定孔位和发射光光纤固定孔位，所述激发光光纤固定孔位和发射光光纤固定孔位相对应且分别沿所述电机固定盘周向布置，每一个所述样品反应池侧壁设有激发光传输光纤和发射光传输光纤，所述激发光传输光纤和发射光传输光纤连接至相互对应的所述激发光光纤固定孔位和发射光光纤固定孔位；

多个激发光源组件，其设置在所述电机转盘上，当所述电机转盘旋转后，所述激发光源组件与所述激发光光纤固定孔位对应以向样品反应池内传输激发光；

多个荧光检测组件，其设置在所述电机转盘上，当所述电机转盘旋转后，所述荧光检测组件与所述发射光光纤固定孔位对应以采集样品反应池内的发射光；

及控制装置，所述热循环装置、电机、激光光源组件、荧光检测组件与所述控制装置电连接。

在其中的一些实施方式中，所述激发光源组件包括第一镜筒、设置在所述第一镜筒内的荧光激发光源、及沿出光方向依次设置的第一准直透镜、第一滤光片和第一聚焦透镜，所述第一镜筒一端设有出光孔，所述电机转盘上设有与所述出光孔匹配的激光光源孔。

在其中的一些实施方式中，所述第一镜筒包括第一镜筒本体和第一底盘，所述第一镜筒本体包括连接的第一柱状本体部和第一盘状本体部，所述第一柱状本体部的端部设置所述出光孔，所述荧光激发光源、第一准直透镜、第一滤光片、第一聚焦透镜设置在所述第一镜筒本体内，所述第一底盘固定在所述第一盘状本体部上。

在其中的一些实施方式中，所述荧光激发光源为LED光源。

在其中的一些实施方式中，所述荧光检测组件包括第二镜筒、设置在所述第二镜筒内的且沿入光方向依次设置的第二准直透镜、第二滤光片、光电转换元件，所述第二镜筒一端设有入光孔，所述电机转盘上设有与所述入光孔匹配的发射光入孔。

在其中的一些实施方式中，所述第二镜筒包括第二镜筒本体和第二底盘，所述第二镜筒本体包括连接的第二柱状本体部和第二盘状本体部，所述第二柱状本体部的端部设置所述入光孔，所述光电转换元件、第二准直透镜、第二滤光片设置在所述第二镜筒本体内，所述第二底盘固定在所述第二盘状本体部上。

在其中的一些实施方式中，所述光电转换元件为光电二极管、光电倍增管或光电雪崩二极管。

在其中的一些实施方式中，所述控制装置包括荧光控制电路板和电机驱动器，所述荧光控制电路板通过所述电机驱动器控制所述步进电机工作，所述热循环装置、激光光源组件、荧光检测组件分别连接至所述荧光控制电路板。

在其中的一些实施方式中，所述电机固定盘上设有定位传感器，以用于所述电机复位时的定位，所述定位传感器与所述控制装置信号连接。

在其中的一些实施方式中，所述电机固定盘上设有光纤固定部，所述光纤固定部呈圆盘状，所述激发光传输光纤、发射光传输光纤经所述光纤固定部延伸至所述激发光光纤固定孔位、发射光光纤固定孔位。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

1、采用本实用新型的技术方案，通过电机带动激发光源组件和荧光检测组件旋转，设置在样品反应池侧壁上的激发光传输光纤和发射光传输光纤是固定不动的，通过将激发光源组件和荧光检测组件旋转至与样品反应池对应的传输光纤的孔位完成荧光的采集和检测，避免了现有技术中由于传输光纤旋转导致荧光检测重复性差的问题；

2、采用本实用新型的技术方案，在电机转盘上设置多个激发光源组件和荧光检测组件，可通过设置不同的波长来实现多通道检测，相比于现有技术中通过切换滤光片来实现多通道检测的结构，节省了大量空间，便于系统的小型化和便携化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型一种多通道点探测的PCR实时荧光检测系统实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中样本切换组件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中激发光源组件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中荧光检测组件的结构示意图

其中：

1、热循环装置；1-1、样品反应池；

2、样本切换组件；2-1、电机固定盘；2-2、步进电机；2-3、电机转盘；2-4、光纤固定部；

3、激发光源组件；3-1、第一镜筒本体；3-1a、第一柱状本体部；3-1b、第一盘状本体部；3-1c、出光孔；3-2、第一底盘；3-3、荧光激发光源；3-4、第一准直透镜；3-5、第一滤光片；3-6、第一聚焦透镜；

4、荧光检测组件；4-1、第二镜筒本体；4-1a、第二柱状本体部；4-1b、第二盘状本体部；4-1c、入光孔；4-2、第二底盘；4-3、第二准直透镜；4-4、第二滤光片；4-5、光电转换元件；

5、控制装置；5-1、荧光控制电路板；5-2、电机驱动器；

6、激发光传输光纤；

7、发射光传输光纤；

8、定位传感器。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本实用新型而不限于限制本实用新型的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规工作中的条件。

参见图1-4，为本实用新型实施例的结构示意图，提供一种多通道点探测的PCR实时荧光检测系统，包括热循环装置1，热循环装置1上设有若干个样品反应池1-1，热循环装置1为现有技术，本实用新型不再赘述。

还包括样本切换组件2、多个激光光源组件3、多个荧光检测组件4和控制装置5，热循环装置1、样本切换组件2、激光光源组件3、荧光检测组件4与控制装置5电连接。控制装置5包括荧光控制电路板5-1和电机驱动器5-2，荧光控制电路板5-1通过电机驱动器5-2控制步进电机2-2工作，热循环装置1、激光光源组件3、荧光检测组件4分别连接至荧光控制电路板5-1。

样本切换组件2包括电机固定盘2-1、步进电机2-2及电机转盘2-3，步进电机2-2固定在电机固定盘2-1一端且输出轴延伸至电机固定盘2-1另一端，电机转盘2-3与步进电机2-2传动连接并在步进电机2-2带动下旋转，电机固定盘2-1设有与样品反应池1-1数目一致的激发光光纤固定孔位和发射光光纤固定孔位，激发光光纤固定孔位和发射光光纤固定孔位相对应且分别沿电机固定盘2-1周向布置，每一个样品反应池1-1侧壁设有激发光传输光纤6和发射光传输光纤7，激发光传输光纤6和发射光传输光纤7连接至相互对应的激发光光纤固定孔位和发射光光纤固定孔位。

多个激发光源组件3设置在电机转盘2-3上，并沿电机转盘2-3周向均匀布置，当电机转盘2-3旋转后，激发光源组件3与激发光光纤固定孔位对应使激光光源与激发光传输光纤6耦合以向样品反应池1-1内传输激发光。

多个荧光检测组件4设置在电机转盘2-3上，并沿电机转盘2-3周向均匀布置，当电机转盘2-3旋转后，荧光检测组4件与发射光光纤固定孔位对应使荧光检测组件4与发射光传输光纤7耦合以采集样品反应池1-1内的发射光，从而完成检测。

其中，激发光源组件3包括第一镜筒、设置在第一镜筒内的荧光激发光源3-3、及沿出光方向依次设置的第一准直透镜3-4、第一滤光片3-5和第一聚焦透镜3-6，在第一镜筒一端设有出光孔3-1c，在电机转盘2-3上设有与出光孔3-1c匹配的激光光源孔。优选的，荧光激发光源3-3采用LED光源，第一滤光片3-5为精密窄带滤光片。LED光源发出的光经第一准直透镜3-4后出射光为平行光，平行光经第一滤光片3-5后达到所需的波长范围，然后经第一聚焦透镜3-6耦合至激发光传输光纤6，最终到达样品反应池1-1，完成激发过程。

本例中，第一镜筒包括第一镜筒本体3-1和第一底盘3-2，第一镜筒本体3-1包括连接的第一柱状本体部3-1a和第二盘状本体部3-1b，第一柱状本体部3-1a的端部设置出光孔3-1c，荧光激发光源3-3、第一准直透镜3-4、第一滤光片3-5、第一聚焦透镜3-6设置在第一镜筒本体3-1内，第一底盘3-2固定在第一盘状本体部3-1b上，荧光激发光源3-3、第一准直透镜3-4、第一滤光片3-5、第一聚焦透镜3-6同轴布置。

荧光检测组件4包括第二镜筒、设置在第二镜筒内且沿入光方向依次设置的第二准直透镜4-3、第二滤光片4-4、光电转换元件4-5，第二准直透镜4-3、第二滤光片4-4、光电转换元件4-5同轴布置，第二镜筒一端设有入光孔4-1c，电机转盘2-3上设有与入光孔4-1c匹配的发射光入孔。优选的，光电转换元件4-5为光电二极管、光电倍增管或光电雪崩二极管。样品反应池1-1内的样品在进行PCR反应时，试剂受到特定波长范围的激发光照射时会发射出更长波段的另一特定波长范围的发射光，这一特定波段的发射光被固定在样品反应池1-1侧壁的发射光传输光纤7接收后，传输至荧光检测组件4，荧光检测组件4在接收到荧光信号后，经第二准直透镜4-3准直后，经第二滤光片4-4滤除杂光信号后到光电转换元件4-5上实现光电信号的转换，转换出的微弱电信号在经过初步放大传输至电路板上，完成荧光的采集。

本例中，第二镜筒包括第二镜筒本体4-1和第二底盘4-2，第二镜筒本体4-1包括连接的第二柱状本体部4-1a和第二盘状本体部4-1b，第二柱状本体部4-1a的端部设置入光孔4-1c，光电转换元件4-5、第二准直透镜4-3、第二滤光片4-4设置在第二镜筒本体4-1内，第二底盘4-2固定在第二盘状本体部4-1b上。

为了进一步优化本实用新型的实施效果，在电机固定盘2-1上设有定位传感器8，以用于步进电机2-2复位时的定位，该定位传感器8与控制装置5信号连接。

在电机固定盘2-1上设有光纤固定部2-4，光纤固定部2-4呈圆盘状，激发光传输光纤6、发射光传输光纤7经光纤固定部2-4延伸至激发光光纤固定孔位、发射光光纤固定孔位。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多通道点探测的PCR实时荧光检测系统，包括热循环装置(1)，所述热循环装置(1)上设有若干个样品反应池(1-1)；

其特征在于，还包括：

样本切换组件(2)，包括电机固定盘(2-1)、步进电机(2-2)、及电机转盘(2-3)，所述步进电机(2-2)固定在所述电机固定盘(2-1)一端且输出轴延伸至所述电机固定盘(2-1)另一端，所述电机转盘(2-3)与所述步进电机(2-2)传动连接并在所述步进电机(2-2)带动下旋转，所述电机固定盘(2-1)设有与所述样品反应池(1-1)数目一致的激发光光纤固定孔位和发射光光纤固定孔位，所述激发光光纤固定孔位和发射光光纤固定孔位相对应且分别沿所述电机固定盘(2-1)周向布置，每一个所述样品反应池(1-1)侧壁设有激发光传输光纤(6)和发射光传输光纤(7)，所述激发光传输光纤(6)、发射光传输光纤(7)连接至相互对应的所述激发光光纤固定孔位、发射光光纤固定孔位；

多个激发光源组件(3)，其设置在所述电机转盘(2-3)上，当所述电机转盘(2-3)旋转后，所述激发光源组件(3)与所述激发光光纤固定孔位对应以向样品反应池(1-1)内传输激发光；

多个荧光检测组件(4)，其设置在所述电机转盘(2-3)上，当所述电机转盘(2-3)旋转后，所述荧光检测组件(4)与所述发射光光纤固定孔位对应以采集样品反应池(1-1)内的发射光；

及控制装置(5)，所述热循环装置(1)、样本切换组件(2)、激光光源组件(3)、荧光检测组件(4)与所述控制装置(5)电连接。

2.根据权利要求1所述的多通道点探测的PCR实时荧光检测系统，其特征在于：所述激发光源组件(3)包括第一镜筒、设置在所述第一镜筒内的荧光激发光源(3-3)、及沿出光方向依次设置的第一准直透镜(3-4)、第一滤光片(3-5)和第一聚焦透镜(3-6)，所述第一镜筒一端设有出光孔(3-1c)，所述电机转盘(2-3)上设有与所述出光孔(3-1c)匹配的激光光源孔。

3.根据权利要求2所述的多通道点探测的PCR实时荧光检测系统，其特征在于：所述第一镜筒包括第一镜筒本体(3-1)和第一底盘(3-2)，所述第一镜筒本体(3-1)包括连接的第一柱状本体部(3-1a)和第一盘状本体部(3-1b)，所述第一柱状本体部(3-1a)的端部设置所述出光孔(3-1c)，所述荧光激发光源(3-3)、第一准直透镜(3-4)、第一滤光片(3-5)、第一聚焦透镜(3-6)设置在所述第一镜筒本体(3-1)内，所述第一底盘(3-2)固定在所述第一盘状本体部(3-1b)上。

4.根据权利要求2所述的多通道点探测的PCR实时荧光检测系统，其特征在于：所述荧光激发光源(3-3)为LED光源。

5.根据权利要求1所述的多通道点探测的PCR实时荧光检测系统，其特征在于：所述荧光检测组件(4)包括第二镜筒、设置在所述第二镜筒内的且沿入光方向依次设置的第二准直透镜(4-3)、第二滤光片(4-4)、光电转换元件(4-5)，所述第二镜筒一端设有入光孔(4-1c)，所述电机转盘(2-3)上设有与所述入光孔(4-1c)匹配的发射光入孔。

6.根据权利要求5所述的多通道点探测的PCR实时荧光检测系统，其特征在于：所述第二镜筒包括第二镜筒本体(4-1)和第二底盘(4-2)，所述第二镜筒本体(4-1)包括连接的第二柱状本体部(4-1a)和第二盘状本体部(4-1b)，所述第二柱状本体部(4-1a)的端部设置所述入光孔(4-1c)，所述第二准直透镜(4-3)、第二滤光片(4-4)、光电转换元件(4-5)顺次设置在所述第二镜筒本体(4-1)内，所述第二底盘(4-2)固定在所述第二盘状本体部(4-1b)上。

7.根据权利要求5所述的多通道点探测的PCR实时荧光检测系统，其特征在于：所述光电转换元件(4-5)为光电二极管、光电倍增管或光电雪崩二极管。

8.根据权利要求1所述的多通道点探测的PCR实时荧光检测系统，其特征在于：所述控制装置(5)包括荧光控制电路板(5-1)和电机驱动器(5-2)，所述荧光控制电路板(5-1)通过所述电机驱动器(5-2)控制所述步进电机(2-2)工作，所述热循环装置(1)、激光光源组件(3)、荧光检测组件(4)分别连接至所述荧光控制电路板(5-1)。

9.根据权利要求1所述的多通道点探测的PCR实时荧光检测系统，其特征在于：所述电机固定盘(2-1)上设有定位传感器(8)，以用于所述步进电机(2-2)复位时的定位，所述定位传感器(8)与所述控制装置(5)信号连接。

10.根据权利要求1所述的多通道点探测的PCR实时荧光检测系统，其特征在于：所述电机固定盘(2-1)上设有光纤固定部(2-4)，所述光纤固定部(2-4)呈圆盘状，所述激发光传输光纤(6)、发射光传输光纤(7)经所述光纤固定部(2-4)延伸至所述激发光光纤固定孔位、发射光光纤固定孔位。