CN212293591U - 一种新型核酸扩增光学检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种新型核酸扩增光学检测系统，包含：扩增模块、光学检测头、运动机构、右侧光耦、光学滤光模块、信号处理分析模块、控制模块、左侧光耦、右侧遮光片、左侧遮光片其中：扩增模块，试管孔位呈错开排布；光学检测头为Y型光纤；运动机构包含：步进电机、丝杆、直线导轨、滑块；光学滤光模块包含：光学固定座、激发光滤光片、激发光透镜、检测滤光片、检测透镜；信号处理分析模块包含：光源、光电检测元件、信号处理分析电路板、屏蔽罩；控制模块，用于控制运动机构进行来回扫描运动；本发明可以大幅缩减采用逐个孔位扫描方式采集荧光数据的检测时间，降低系统成本，提高系统稳定性。

Description

一种新型核酸扩增光学检测系统

技术领域

本发明属于分子诊断领域，涉及一种新型核酸扩增光学检测系统。

背景技术

核酸扩增检测技术是通过为核酸片段提供体外扩增的条件，使之成指数大量扩增并在核酸扩增过程中加入荧光染料或荧光标记物，采用光学装置检测出荧光信号的强弱，通过对荧光信号的分析得出核酸扩增结果的过程。主要包括实时荧光定量PCR（polymerasechain reaction）技术，恒温核酸扩增检测技术等。

目前国内荧光核酸扩增检测技术主要有：

采用CCD拍照技术对扩增模块进行多次拍照检测扩增模块荧光信号；

采用在扩增模块底部采用光学检测元件对扩增反应孔进行逐个扫描获取荧光数据。

采用光学检测元件逐个孔位扫描的方式由于需要扫描扩增模块每个孔位，所需的荧光数据采集时间较长，导致检测的一致性较差且不能满足高分辨率溶解曲线实验等特定领域的技术要求，另外该方法需要实现X轴、Y轴两个方向的运动，因此运动扫描机构复杂，设备价格昂贵，体积庞大。同时X轴、Y轴两个方向的扫描检测方式对运动机构的定位精度要求很高，定位机构的精度误差会降低核酸扩增分析检测系统的稳定性和准确性。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种新型核酸扩增光学检测系统，可以大幅缩减采用逐个孔位扫描方式采集荧光数据的检测时间，降低系统成本，提高系统稳定性。

一种新型核酸扩增光学检测系统，其特征在于包括：

扩增模块，所述扩增模块的试管孔位呈多排错开交叉分布；

光学检测头，所述光学检测头为Y型导光光纤，一端检测试管孔位，另外一端分叉两处，一处接光源，一处接光电感应元件；

光学滤光模块，所述光学滤光模块包含激发光透镜、激发光滤光片、检测滤光片、检测透镜；

运动机构，所述运动机构包含步进电机、滑动导轨、丝杆、滑块、丝杆螺母；

信号处理分析模块，所述信号处理分析模块用于放大荧光信号并对荧光信号进行分析处理；

控制模块，所述控制部件用于控制运动机构的运动；

优选地，所述扩增模块每个试管反应孔的侧边设置有荧光检测孔。

优选地，所述荧光检测孔内设置有导光元件。

优选地，所述扩增模块的上方设置有用于隔绝反应模块与环境热传导的模块罩。

优选地，所述运动机构上设置有用于固定光学检测头的光学固定座。

优选地，所述信号处理分析模块内设置有用于光学信号的光电检测元件。

优选地，所述信号处理分析模块内设置有激发光源。

优选地，所述信号处理分析模块外侧设置有用于屏蔽环境噪声干扰的屏蔽罩。

优选地，所述光学固定座的两侧设置有用于遮挡光耦的光耦遮光片。

与现有技术相比，本发明的增益效果为：

在相同的扫描距离内可以检测的核酸样本数量增加了一倍，从而降低了整个实验的检测时间；

在采用相同反应孔数量的核酸扩增检测方案时，设备成本大幅降低；

在采用相同反应孔数量的核酸扩增检测方案时，设备体积大幅减小；

在检测时间，设备成本，设备体积大幅优化从而扩展了检测设备的使用范围。

附图说明

图1为新型核酸扩增光学检测系统整体结构立体图。

图2为新型核酸扩增光学检测系统整体结构侧视图。

图3为新型核酸扩增光学检测系统整体结构立体图,隐去了控制部件（6），以便观察下部结构。

图4为扩增模块剖视图。

图5位扩增模块三视图。

图6为光学检测头、光学滤光模块、信号处理分析模块组装件立体图。

图7为光学检测头、光学滤光模块、信号处理分析模块组装件剖视图。

图8为光信号传导原理图。

图9为运动机构主视图和仰视图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，将本发明的技术实施方案清楚、完整地描述。

如图1，3所示，本发明揭示一种新型核酸扩增光学检测系统，包含：扩增模块（1）、光学检测头（2）、运动机构（3）、右侧光耦（7）、光学滤光模块（4）、信号处理分析模块（5）、控制模块（6）、左侧光耦（10）、右侧遮光片（8）、左侧遮光片（9）。其中：

扩增模块（1），设置有试管孔位用于盛放反应试管，试管孔位如图5为两排呈错开排布，每个试管孔内设置有检测孔（15），扩增模块对试管进行温控实现核酸扩增反应。扩增模块（1）如图4所示设置有模块罩（11）、金属反应块（12）、导光棒（13）、透镜（14）。

光学检测头（2），如图6所示光学检测头（2）所示为Y型光纤，一端用于检测反应模块（1）孔内的荧光信号，另外一端分两处，一处接激发光源，另外一处接光电检测元件。

运动机构（3），如图9运动机构所示包含：步进电机（27）、丝杆（28）、直线导轨（29）、滑块（30），运动机构（3）用于带动光学检测头（2）、光学滤光模块（4）、信号处理分析模块（5）进行来回直线扫描运动，检测扩增模块（1）的荧光信号。

光学滤光模块（4），如图7所示包含：光学固定座（17）、激发光滤光片（18）、激发光透镜（19）、检测滤光片（21）、检测透镜（22），光学滤光模块（4）用于滤除无用的激发信号和检测信号。

信号处理分析模块（5），如图7所示包含：光源（20）、光电检测元件（23）、信号处理分析电路板（24）、屏蔽罩（25）。

控制模块（6），用于控制运动机构（3）进行来回扫描运动。

下面参照图3进一步详细描述新型核酸扩增光学检测系统的流程。

新型核酸扩增光学检测系统启动，控制模块（6）发出信号控制运动机构（3）开始向左直线运动，运动机构（3）带动光学检测头（2）、光学滤光模块（4）、信号处理分析模块（5）一起运动，运动机构（3）运动到最左侧位置时左侧遮光片（9）插入左侧光耦（10）槽内时左侧光耦（10）向控制模块（6）发出位置信号，控制模块（6）控制运动机构（3）反向运动，光学检测头（2）开始对反应模块（1）内的试管孔位进行第一排，第二排交叉逐孔检测，单次扫描可以将两排的荧光信号全部检测完毕。当运动机构（3）运到到图3的最右边位置时右侧遮光片（8）插入右侧光耦（7）槽内，右侧光耦（7）发出位置信号给控制模块（6），控制模块（6）控制运动机构（3）换向并回到原始位置，待下一次检测。

现在参照图8进一步详细描述信息核酸扩增光学检测系统的光信号传导过程。在新型核酸扩曾光学检测系统扫描检测的过程中，光源（20）点亮，激发光通过激发光透镜（19）聚焦后，通过激发光滤光片（18）滤光，通过光学检测头（16）的激发光接口处，然后照射至试管孔（26）内的反应试管（27），反应试管（27）内的反应体系受到激发光后发射出另外波长的光线，发射光线通过检测头（16）传导至检测接口，通过检测滤光片（21）滤波，通过检测透镜（22）聚焦，最终通过光电检测元件（23）将光信号转化成电信号，通过信号处理分析电路板（24）分析处理。

需要理解到的是：本实施例虽然对本发明作了比较详细的说明，但是这些说明，只是对发明的简单说明，而不是对发明的限制，任何不超出本发明实质精神内的发明创造，均落入发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型核酸扩增光学检测系统，其特征在于包括：

扩增模块，所述扩增模块的试管孔位呈多排错开交叉分布；

光学检测头，所述光学检测头为Y型导光光纤，一端检测试管孔位，另外一端分叉两处，一处接光源，一处接光电感应元件；

光学滤光模块，所述光学滤光模块包含激发光透镜、激发光滤光片、检测滤光片、检测透镜；

运动机构，所诉运动机构包含步进电机、滑动导轨、丝杆、滑块、丝杆螺母；

信号处理分析模块，所述信号处理分析模块用于放大荧光信号并对荧光信号进行分析处理；

控制模块，所述控制模块用于控制运动机构的运动。

2.如权利要求1所述一种新型核酸扩增光学检测系统，其特征在于，所述扩增模块每个试管反应孔的侧边设置有荧光检测孔。

3.如权利要求2所述一种新型核酸扩增光学检测系统，其特征在于，所述荧光检测孔内设置有导光元件。

4.如权利要求1所述一种新型核酸扩增光学检测系统，其特征在于，所述扩增模块的上方设置有用于隔绝反应模块与环境热传导的模块罩。

5.如权利要求1所述一种新型核酸扩增光学检测系统，其特征在于，所述运动机构上设置有用于固定光学检测头的光学固定座。

6.如权利要求1所述一种新型核酸扩增光学检测系统，其特征在于，所述运动机构的左右两侧设置有用于检测两边位置信号的光耦。

7.如权利要求1所述一种新型核酸扩增光学检测系统，其特征在于，所述信号处理分析模块外侧设置有用于屏蔽环境噪声干扰的屏蔽罩。

8.如权利要求1所述一种新型核酸扩增光学检测系统，其特征在于，所述信号处理分析模块内设置有用于光学信号的光电检测元件。

9.如权利要求1所述一种新型核酸扩增光学检测系统，其特征在于，所述信号处理分析模块内设置有激发光源。

10.如权利要求4所述一种新型核酸扩增光学检测系统，其特征在于在光学固定座的两侧设置有用于遮挡光耦的光耦遮光片。

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