CN215828790U - 一种核酸检测仪及其光学检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核酸检测仪及其光学检测装置。该光学检测装置包括支架、设于支架上的发射光路和激发光路，光学检测装置具有用于面向核酸检测仪的芯片槽的下端部的发射光出射部和激发光接收部；发射光路包括沿第一光轴顺序设置的光源和第一导光件，第一导光件具有第一端部和第二端部，第一端部邻近光源，发射光出射部形成于第二端部上；激发光路包括沿第二光轴顺序设置透镜和荧光传感器，激发光路还包括具有第一端部和第二端部的第二导光件，激发光接收部形成于第二导光件的第一端部上，第二导光件的第二端部邻近透镜；第一光轴和第二光轴之间构成大于0且小于180度的夹角。本实用新型有利于使核酸检测仪结构紧凑而体积较小。

Description

一种核酸检测仪及其光学检测装置

技术领域

本实用新型属于核酸检测技术领域，涉及一种核酸检测仪及其光学检测装置。

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。在进行核酸扩增反应时，需要对反应体系进行加热。此外，核酸检测仪能够集核酸扩增检测于一体，当检测芯片(通常为微流控芯片)放入核酸检测仪后，能够对检测芯片的反应腔(通常为扩增反应腔)进行加热、光照、检测等。然而，现有的核酸检测仪大多针对卧式微流控芯片，结构复杂，体积较大而占用较多的空间，比较笨重，成本贵，操作复杂。

实用新型内容

鉴于上述技术问题，本实用新型提供一种核酸检测仪及其光学检测装置，其有利于使核酸检测仪结构紧凑而体积较小。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种核酸检测仪的光学检测装置，所述光学检测装置包括支架、设于所述支架上的发射光路和激发光路，所述光学检测装置具有用于面向核酸检测仪的芯片槽的下端部的发射光出射部和激发光接收部；所述发射光路包括沿第一光轴顺序设置的光源和第一导光件，所述第一导光件具有第一端部和第二端部，所述第一端部邻近所述光源，所述发射光出射部形成于所述第二端部上；所述激发光路包括沿第二光轴顺序设置透镜和荧光传感器，所述激发光路还包括具有第一端部和第二端部的第二导光件，所述激发光接收部形成于所述第二导光件的第一端部上，所述第二导光件的第二端部邻近所述透镜；所述第一光轴和所述第二光轴之间构成大于0且小于180度的夹角。

在一些优选的实施例中，所述光源检测装置包括沿左右方向并列设置的多个所述发射光路、及沿左右方向并列设置的多个所述激发光路。

更优选地，所述光源为LED灯，多个所述发射光路的光源构成沿左右方向延伸的LED灯条。

在一些优选的实施例中，所述第一导光件包括导光柱，所述支架上设有安装孔，所述导光柱插于所述安装孔中，所述导光柱的上端面位于所述芯片槽的下方而形成所述发射光出射部。

更优选地，所述导光柱为实心玻璃柱。

在一些优选的实施例中，所述第二导光件为光纤，所述光纤的上端面位于所述芯片槽的下方而形成所述激发光接收部，所述光纤设于所述支架中。

在一些优选的实施例中，所述支架包括第一支架和第二支架，所述发射光路和所述第二导光件设置于所述第一支架的上部，所述透镜及所述荧光传感器设置于所述第二支架内，所述第二支架可拆卸地连接于所述第一支架并位于所述第一支架的上部的下方。

更优选地，所述透镜能够沿所述第二光轴移动地设置于所述第二支架内。

在一些优选的实施例中，所述第一光轴与水平面倾斜相加，所述第二光轴与水平面垂直相交。

本实用新型还采用如下技术方案：

一种核酸检测仪，包括芯片安装组件，所述核酸检测仪还包括如上所述光学检测装置，所述芯片安装组件具有芯片槽，所述光学检测装置设置于所述芯片槽的下方。

在一些优选的实施例中，所述芯片安装组件包括盒体，所述盒体内形成有用于容置微流控芯片的芯片槽，所述芯片槽具有面向上方的槽口；所述盒体的下端部具有能够允许发射光进入所述芯片槽及允许激发光射出所述芯片槽的镂空部。

在一些优选的实施例中，所述盒体的下端部镂空设置，且所述盒体内壁的中部具有向内延伸的支撑凸块。

更优选地，所述盒体具有相对的前侧壁和后侧壁、及相对的左侧壁和右侧壁，所述前侧壁、左侧壁、后侧壁及右侧壁围合构成所述芯片槽，所述左侧壁和所述右侧壁的底端部连接于所述底座上，所述后侧壁的底部位于所述底座上方一段距离处，从而所述发射光出射部和所述激发光接收部能够通过所述后侧壁的下方而位于所述芯片槽的下方；和/或，所述后侧壁上设有所述加热装置通过而能够和所述微流控芯片接触的贯通窗口；和/或，所述前侧壁和所述后侧壁分别设有便于插拔芯片的操作槽，所述操作槽自述前侧壁或所述后侧壁的上边缘向下延伸。

本实用新型采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：

本实用新型的光学检测装置，发射光路和激发光路呈夹角设置，且能够设于芯片槽的下方，有利于使核酸检测结构紧凑，体积小巧。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，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为根据本实用新型实施例的核酸检测仪在插入微流控芯片后的结构示意图，其中未示出罩体；

图2为图1所示核酸检测仪在另一视角下的结构示意图；

图3为图1所示核酸检测仪未插入微流控芯片时的结构示意图；

图4为微流控芯片的结构示意图；

图5为芯片安装组件在一视角下的结构示意图；

图6为芯片安装组件在另一视角下的结构示意图；

图7为芯片安装组件的右视图；

图8为加热装置在一视角下的结构示意图；

图9为加热装置在另一视角下的结构示意图；

图10为导热块的结构示意图；

图11为光学检测装置的结构示意图；

图12为光学检测装置的剖视图；

图13为第一机械臂的结构示意图；

图14为第二机械臂的结构示意图。

其中，

1、底座；2、芯片安装组件；3、加热装置；4、机械臂组件；5、光学检测装置；

21、盒体；211、前侧壁；212、后侧壁；213、左侧壁；214、右侧壁；22、芯片槽；23、贯通窗口；24、操作槽；24、支撑凸块；25、缺口；

31、安装座；311、定位凸起；32、导热块；321、本体；322、加热面；323、连接销；33、加热膜；34、弹性件；35、螺母；

41、安装；411、滑轨；42a、第一机械臂；42b、第二机械臂；421、叉形件；422、接合槽；423、滑槽；43、丝杆；44、电机；

51、支架；51a、第一支架；51b、第二支架；51c、端盖；52、光源；53、第一导光件；531、发射光出射部；54、第二导光件；541、激发光接收部；55、透镜；56、滤光片；57、荧光传感器；

100、微流控芯片；101、活塞；101a、颈部。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。

根据本实用新型的一个实施例，提供一种核酸检测仪及其光学检测装置，该核酸检测仪能够自动进行核酸提取、扩增及检测。图1至图3示出了该核酸检测仪，图4示出了适用于该核酸检测仪的微流控芯片100，该微流控芯片100为一种立式微流控芯片，即其高度至少大于其宽度，整体为竖直放置的板状。进样口位于微流控芯片100的上部，液体大体自上而下在微流控芯片100内流通。微流控芯片100还包括两个可沿左右方向水平移动的活塞101，活塞101的右端部位于微流控芯片100之外并具有外径较小的颈部101a，通过该颈部101a和机械臂组件4接合。活塞101的移动可以促使微流控芯片100内的试剂混合或使液体在腔室之间流通。微流控芯片100的下部并列设置有多个反应腔，具体到本实施例中，反应腔的数量为四个且沿前后方向并列设置，从而提供四个检测通道。

参照图1至3所示，该核酸检测仪包括底座1、芯片安装组件2、加热装置3、机械臂组件4和光学检测装置5。其中，芯片安装组件2设置于底座1的左侧部上，加热装置3设置于芯片安装组件2的后侧，光学检测装置5设置于芯片安装组件2的下方，机械臂组件4设置于芯片安装组件2的右侧。该核酸检测仪还包括罩于底座1上方的罩体(图中未示出)，芯片安装组件2、加热装置3、光学检测装置5及机械臂组件4位于罩体内，罩体上开设有供微流控芯片100插入芯片安装组件2的插槽。

芯片安装组件2用于安装并固定微流控芯片100。结合图5至图7所示，芯片安装组件2包括盒体21，盒体21内形成有用于容置微流控芯片100的芯片槽22，芯片槽22具有面向上方的槽口，罩体上的插槽位于芯片槽22的正上方并和其槽口对齐。

盒体21具有相对的前侧壁211和后侧壁212、及相对的左侧壁213和右侧壁214，前侧壁211、左侧壁213、后侧壁212及右侧壁214围合构成芯片槽22，左侧壁213和右侧壁214的底端部连接于底座1上，前侧壁211和后侧壁212的底部位于底座1上方一段距离处，从而光学检测装置5能够通过后侧壁212的下方而位于芯片槽22的下方。右侧壁214上设有自其上边缘向下延伸的缺口25，以供微流控芯片100上的活塞101的右端部插入并使其延伸至盒体21之外。具体地，缺口25包括第一缺口和第二缺口，第一缺口位于第二缺口的前侧，第一缺口向下延伸的深度小于第二缺口向下延伸的深度。在插入微流控芯片100的过程中，芯片上部的活塞101的右端部插入第一缺口中，芯片下部的活塞101的右端部插入第二缺口中。后侧壁212上设有允许加热装置3通过而能够和微流控芯片100的反应腔接触的贯通窗口23。前侧壁211和后侧壁212分别设有便于插拔芯片的操作槽24，操作槽24自述前侧壁211或后侧壁212的上边缘向下延伸。

盒体21的下端部镂空设置，且盒体21内壁的中部具有向内延伸的支撑凸块24，支撑凸块24具体和前侧壁211、后侧壁212的下边缘持平。当微流控芯片插入后，其下表面位于支撑凸块24之上，通过支撑凸块24对微流控芯片100进行支撑和定位。

加热装置2用于对微流控芯片100的反应腔进行加热。参照图8至图10所示，该加热装置3包括安装座31、导热块32和加热器。安装座31的底部连接于底座1上，如通过螺钉固定于底座1上。导热块32设置于安装座31上，导热块32具有与微流控芯片100的反应腔对应设置的加热面322。加热器用于对导热块32进行加热，其设置于导热块32上，所述加热面322可与所述微流控芯片100的反应腔接触设置，也可间隔一定的间隙设置，只要可以把热量传递给所述微流控芯片100的反应腔即可，在本实施例中，所述加热面322与所述微流控芯片100的反应腔接触设置。

导热块32能够移动地设置于安装座31上。该加热装置3还包括弹性件34，弹性件34设置于导热块32和安装座31之间，且其两端分别与所述导热块32和所述安装座31抵触。即，导热块32和安装座31的间距可以适当调整，即使在装配误差较大的情形下，也能保证加热面322始终贴合微流控芯片100的反应腔。其中，导热块32包括本体321及连接于本体321的连接销323，安装座31上设有与连接销323相配合的连接孔，连接销323能够沿其长度方向滑动地穿于连接孔中；弹性件34为套设于连接销323上的压簧。连接销323上设有螺纹(图中未示出)，连接销323穿过连接孔后插于一螺母35中，螺母35和连接销323螺纹连接。具体而言，连接销323自本体321的后侧面向后延伸而穿过安装座31上的连接孔，并锁附螺母35；通过转动所述螺母35，可以调节所述弹性件34的弹性变形量，从而实现导热块32和安装座31的间距调节。本体321的左侧具有一向前延伸的凸起，加热面322即为该凸起的左侧面，其整体呈条状，并沿左右方向延伸。加热面322进一步为竖直延伸的竖直平面。导热块32为铝块，其由铝或铝合金一体成型。该凸起插入芯片安装组件22上的盒体21后侧面上的贯通窗口23，进而能够和其中的微流控芯片100的反应腔贴合，而对其进行加热。

加热器具体为加热膜33，其贴合设置在导热块32的本体321的下侧面上。加热膜33上设有用于连接电源的电源连接端。通电后，加热膜33发热并将热量传递给导热块32，由导热块32对微流控芯片100的反应腔进行均匀加热。进一步地，加热膜33粘贴于导热块32的本体321上。

安装座31的上部形成有定位凸起311，导热块32抵在定位凸起311上。具体而言，定位凸起311向左延伸，导热块32的右侧部抵在该定位凸起311的下侧面上，通过设置定位凸起311进行定位，能够方便装配。

机械臂组件4用于带动活塞沿左右方向移动。参照图1至图4，图13和图14所示，该机械臂组件4包括安装架41、可滑动地设置于安装架41上的机械臂及用于驱动机械臂移动的驱动装置。安装架41固定设置于底座1，例如通过螺钉紧固连接。机械臂具有叉形件421，叉形件421具有用于供微流控芯片100的活塞101端部(具体为活塞101的颈部101a)卡入的接合槽422，接合槽422具有面向上方的槽口。具体到本实施例中，结合图13和图14所示，该机械臂组件4包括多个机械臂，至少包括第一机械臂42a和第二机械臂42b，第一机械臂42a高于第二机械臂42b，第一机械臂42a和第二机械臂42b分别具有叉形件421，各叉形件421分别具有接合槽422。第一机械臂42a的叉形件421和第二机械臂42b的叉形件421位于微流控芯片100的同一侧，具体为右侧。在俯视时，第一机械臂42a的叉形件421偏离第二机械臂42b的叉形件421一段距离，也就是说第一机械臂42a和第二机械臂42b前后间隔设置，以能够同时和两个活塞101结合。具体而言，第二机械臂42b位于第一机械臂42a的下后方，即第二机械臂42b位于第一机械臂42a后侧一端距离，以和图4中的两个活塞101的位置相配合。

安装架41具有沿水平方向延伸的滑轨411，机械臂能够沿水平方向移动地设置于滑轨411上。其中，滑轨411有两个且上下设置。参照图13所示，上侧的滑轨411对应第一机械臂42a，第一机械臂42a上设有与该滑轨411相配合的滑槽423，该滑轨411插接于第一机械臂42a的滑槽423中。参照图14所示，下侧的滑轨411对应第二机械臂42b，第二机械臂42b上设有与该滑轨411相配合的滑槽423，该滑轨411插接于第二机械臂42b的滑槽423中。

驱动装置的数量为两个，分别对应第一机械臂42a和第二机械臂42b。各驱动装置分别包括电机44、由该电机44驱动而沿左右方向往复移动的丝杆43，机械臂连接于该丝杆43的端部。电机44固定设置于安装架41上。电机44运行时，丝杆43沿左右方向向左或向右移动，机械臂随之沿滑轨411向左或向右移动，从而带动微流控芯片100的活塞101左右移动，进而向微流控芯片100内的液体提供正压或负压，从而提供液体流通的动力。

该机械臂组件4具有初始位置，在初始位置时，微流控芯片100向下插入芯片安装组件2中，在插入的过程中，前上侧的活塞101的颈部101a插入至第一机械臂42a的叉形件421的接合槽422中，后下侧的活塞101的颈部101a插入至第二机械臂42b的叉形件421的接合槽422中，同时和两个活塞101连接；接合后，随着电机44运行，机械臂相应向左或向右移动，从而将活塞101推入或抽出，进而驱动微流控芯片100内的液体流动，为微流控芯片100内的液体流动提供动力或促使试剂混匀，且结构简单，体积小巧。

光学检测装置5用于对微流控芯片100下部的反应腔进行照射并接收反应腔内的扩增产物激发出的荧光，进而根据荧光颜色、强度等进行检测。结合图11和图12所示，该光学检测装置5具有用于面向微流控芯片100的下端部的发射光出射部531和激发光接收部541，上述的盒体21的下端部具有能够允许发射光进入芯片槽22及允许激发光射出芯片槽22的镂空部，具体而言，盒体21的下端开放设置而能够允许发射光进入盒体21及激发的荧光射出盒体21。

该光学检测装置5包括支架51、设于支架51上的发射光路和激发光路。发射光路包括沿第一光轴顺序设置的光源52和第一导光件53，第一导光件53具有第一端部和第二端部，第一端部邻近光源52，上述的发射光出射部531即形成于第一导光件53的第二端部上。激发光路包括沿第二光轴顺序设置透镜55和荧光传感器57，该激发光路还包括具有第一端部和第二端部的第二导光件54，上述的激发光接收部541形成于第二导光件54的第一端部上，第二导光件54的第二端部邻近透镜55。第一光轴和第二光轴之间构成大于0且小于180度的夹角。具体到本实施例中，该夹角小于90度，且第一光轴和水平面倾斜相交，第二光轴和水平面垂直相交。上述的发射光出射部531形成于第一导光件53的上端面上，上述的激发光接收部541形成于第二导光件54的上端面上。

每个检测通道对应一个发射光路和一个激发光路。因此，上述的光源52检测装置包括沿左右方向并列设置的多个发射光路、及沿左右方向并列设置的多个激发光路。光源52为LED灯，多个发射光路的光源52构成沿左右方向延伸的LED灯条。

第一导光件53包括导光柱，支架51上设有安装孔，导光柱插于安装孔中，导光柱的上端面位于芯片槽22的下方而形成发射光出射部531。导光柱为实心有机玻璃柱。导光柱整体为倾斜设置的圆柱状，其中心线和第一光轴重合。导光柱的上端部的局部被截而形成平面状的发射光出射部531，且面向位于其上侧及后侧的芯片槽22。

第二导光件54为光纤，光纤的上端面位于芯片槽22的正下方而形成激发光接收部541，光纤设于支架51中，以将荧光引至透镜55上方。

支架51包括第一支架51a和第二支架51b，第一支架51a的下端部连接于底座1，发射光路和第二导光件54设置于第一支架51a的上部，透镜55及荧光传感器57设置于第二支架51b内，第二支架51b可拆卸地连接于第一支架51a并位于第一支架51a的上部的下方，以便于维修。透镜55能够沿第二光轴移动地设置于第二支架51b内，以便调焦。具体地，透镜55螺纹连接于第二支架51b内，在调焦时，将第二支架51b取下，旋转其中的透镜55，进而调节透镜55的高度，实现调焦。

该激发光路还包括位于透镜55和荧光传感器57之间的滤光片56，以滤除特定波长范围之外的杂光。

光学检测装置还包括端盖51c，端盖51c设于荧光传感器57的下方并和第二支架51b密封连接，以防尘防水。

该核酸检测仪的工作过程如下：

将微流控芯片插入芯片安装组件中，电机运行驱动机械臂移动，带动活塞移动，以使微流控芯片的样本、试剂混合或使试剂流通至目标腔室中，直至进入反应腔中进行扩增反应；对加热装置上电，使其对反应腔加热；反应结束后，停止加热，光学检测装置上电，对反应腔照射并接收激发出的荧光，根据荧光颜色、强度进行定性、定量检测。

该核酸检测结构紧凑，体积小巧，能够自动实现核酸提取、扩增和检测，操作简单，使用方便。

如本说明书和权利要求书中所示，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。

进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限定本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型的原理所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种核酸检测仪的光学检测装置，所述光学检测装置包括支架、设于所述支架上的发射光路和激发光路，其特征在于：所述光学检测装置具有用于面向核酸检测仪的芯片槽的下端部的发射光出射部和激发光接收部；所述发射光路包括沿第一光轴顺序设置的光源和第一导光件，所述第一导光件具有第一端部和第二端部，所述第一端部邻近所述光源，所述发射光出射部形成于所述第二端部上；所述激发光路包括沿第二光轴顺序设置透镜和荧光传感器，所述激发光路还包括具有第一端部和第二端部的第二导光件，所述激发光接收部形成于所述第二导光件的第一端部上，所述第二导光件的第二端部邻近所述透镜；所述第一光轴和所述第二光轴之间构成大于0且小于180度的夹角。

2.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于：所述光源检测装置包括沿左右方向并列设置的多个所述发射光路、及沿左右方向并列设置的多个所述激发光路。

3.根据权利要求2所述的光学检测装置，其特征在于：所述光源为LED灯，多个所述发射光路的光源构成沿左右方向延伸的LED灯条。

4.根据权利要求1或2所述的光学检测装置，其特征在于：所述第一导光件包括导光柱，所述支架上设有安装孔，所述导光柱插于所述安装孔中，所述导光柱的上端面位于所述芯片槽的下方而形成所述发射光出射部。

5.根据权利要求4所述的光学检测装置，其特征在于：所述导光柱为实心玻璃柱。

6.根据权利要求1或2所述的光学检测装置，其特征在于：所述第二导光件为光纤，所述光纤的上端面位于所述芯片槽的下方而形成所述激发光接收部，所述光纤设于所述支架中。

7.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于：所述支架包括第一支架和第二支架，所述发射光路和所述第二导光件设置于所述第一支架的上部，所述透镜及所述荧光传感器设置于所述第二支架内，所述第二支架可拆卸地连接于所述第一支架并位于所述第一支架的上部的下方。

8.根据权利要求7所述的光学检测装置，其特征在于：所述透镜能够沿所述第二光轴移动地设置于所述第二支架内。

9.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于：所述第一光轴与水平面倾斜相加，所述第二光轴与水平面垂直相交。

10.一种核酸检测仪，包括芯片安装组件，其特征在于：所述核酸检测仪还包括如权利要求1至9任一项所述光学检测装置，所述芯片安装组件具有芯片槽，所述光学检测装置设置于所述芯片槽的下方。

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