CN217651219U - 一种荧光pcr设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种荧光PCR设备，包括荧光PCR核酸光电检测装置，以及与所述荧光PCR核酸光电检测装置相连的若干台荧光PCR核酸扩增装置，所述荧光PCR核酸光电检测装置和荧光PCR核酸扩增装置通过光纤束相连，所述光纤束用于将所述荧光PCR核酸扩增装置内的荧光引导至所述荧光PCR核酸光电检测装置内。本实用新型目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种荧光PCR设备，它能大幅降低总的设备购置成本，并不会影响检测效率以及检测结果的准确性。

Description

一种荧光PCR设备

技术领域

本实用新型涉及生物检测技术领域，具体涉及一种荧光PCR设备。

背景技术

实时荧光PCR检测系统和实时等温荧光PCR检测系统中有两大核心部件：温度控制核心部件和荧光检测核心部件。PCR设备中的温度控制核心部件需要对所有的检测试管做准确的温度的控制。只有通过准确的温度的控制，才能够确保每一个被检测试管中核酸片段的迅速扩增。PCR设备中的荧光检测核心部件负责对每一个被检测试管中的荧光做多个通道的检测。由于荧光非常非常微弱，因此PCR设备中的荧光检测核心部件需要非常高的检测灵敏度，一般的相机根本无法完成相关的荧光检测。人们一般需要使用科学仪器级的高灵敏度的光电倍增管或雪崩二极管扫描探测器，制冷型CCD成像探测器，和具有大像素高灵敏度的大尺寸平板型光电探测器等，才能胜任荧光检测的任务。

目前实时荧光PCR检测系统和实时等温荧光PCR检测系统中，一般都将两大核心部件整合在一台设备中，这就导致了以下的弊端：

实时荧光PCR检测系统和实时等温荧光PCR检测系统中因为均含有荧光检测核心部件而导致成本高居不下，推升了大规模使用的成本。

实时荧光PCR检测系统和实时等温荧光PCR检测系统在运行时，很多时间花在了试管的温度控制上，在做试管的温度升温或者降温时，一般设备中的荧光检测核心部件处于等待检测的状态，并没有时时刻刻在不停地工作，因此每台设备配一套荧光检测核心部件显然不是一种高效的选择。

实用新型内容

1、实用新型要解决的技术问题

本实用新型目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种荧光PCR设备，它能大幅降低总的设备购置成本，并不会影响检测效率以及检测结果的准确性。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：

一种荧光PCR设备，包括荧光PCR核酸光电检测装置，以及与所述荧光PCR核酸光电检测装置相连的若干台荧光PCR核酸扩增装置，所述荧光PCR核酸光电检测装置和荧光PCR核酸扩增装置通过光纤束相连，所述光纤束用于将所述荧光PCR核酸扩增装置内的荧光引导至所述荧光PCR核酸光电检测装置内。

可选地，所述荧光PCR核酸扩增装置包括试管座，所述试管座上分布有若干试管槽，所述试管槽的一侧开口，所述试管槽上设有激发光进口和荧光出口，所述光纤束包括若干用于连接所述荧光出口和荧光PCR核酸光电检测装置的出射光纤。

可选地，所述荧光PCR核酸扩增装置还包括设于所述试管座上的试管盖，所述试管盖设于所述试管槽的开口侧。

可选地，所述试管盖的内壁上设有温控装置。

可选地，所述荧光PCR核酸光电检测装置包括光纤连接板，以及用于检测荧光的光电检测器，所述光纤连接板上贯穿设置有若干光纤连接孔。

可选地，所述光电检测器为制冷型CC成像装置。

可选地，所述光电检测器为平板型光电成像装置。

可选地，所述光纤连接板上设有活动板，以及用于驱使所述活动板在所述光纤连接板上相对滑动的扫描运动控制结构，所述光电检测器设于所述动板上且朝向所述光纤连接孔的一侧。

可选地，所述扫描运动控制结构包括沿所述活动板滑动方向延伸的螺杆，以及用于驱使所述螺杆转动的电机，所述活动板螺纹连接于所述螺杆上。

可选地，所述荧光PCR核酸光电检测装置还包括发光模块，所述发光模块用于向所述荧光PCR核酸扩增装置中的每个激发光进口提供激发光。

3、有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本荧光PCR设备中同一荧光PCR核酸光电检测装置对应多台荧光PCR核酸扩增装置，低成本的多台荧光PCR核酸扩增装置，加配一台荧光PCR核酸光电检测装置来大幅降低总的设备购置成本；且多台荧光PCR核酸扩增装置依次使用荧光PCR核酸光电检测装置完成荧光检测，通过控制多台荧光PCR核酸扩增装置的加温时间差，并不会影响检测结果的准确性，且检测速度也可以得到保障；荧光PCR核酸光电检测装置和荧光PCR核酸扩增装置通过光纤束连接，两者无需集成为一个整体，设备的维保也可以变得更加简单和高效。

附图说明

图1为本实用新型实施例提出的一种荧光PCR设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提出的一种荧光PCR设备中荧光PCR核酸光电检测装置的结构示意图(所述光电检测器为制冷型CC成像装置)；

图3为本实用新型实施例提出的一种荧光PCR设备中荧光PCR核酸光电检测装置的结构示意图(所述光电检测器为平板型光电成像装置)；

图4为本实用新型实施例提出的一种荧光PCR设备中荧光PCR核酸光电检测装置的结构示意图(所述光电检测器为扫描式结构)；

1、荧光PCR核酸光电检测装置；11、光纤连接板；12、光电检测器；13、活动板；14、螺杆；15、电机；2、荧光PCR核酸扩增装置；21、试管座；22、试管槽；23、试管盖；3、光纤束。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”、“固设于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。进一步地，当一个元件被认为是“固定连接”另一个元件，二者可以是可拆卸连接方式的固定，也可以不可拆卸连接的固定，如套接、卡接、一体成型固定、焊接等，在现有技术中可以实现，在此不再累赘。当元件与另一个元件相互垂直或近似垂直是指二者的理想状态是垂直，但是因制造及装配的影响，可以存在一定的垂直误差。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型中涉及的“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

结合附图1-4，本实施例的一种荧光PCR设备，包括荧光PCR核酸光电检测装置1，以及与所述荧光PCR核酸光电检测装置1相连的若干台荧光PCR核酸扩增装置2，所述荧光PCR核酸扩增装置2用于固定试管并对试管进行加温以及将激发光导入做光激发，所述荧光PCR核酸光电检测装置1用于接收经试剂发出的微弱荧光并做荧光检测，所述荧光PCR核酸光电检测装置1和荧光PCR核酸扩增装置2通过光纤束3相连，所述光纤束3用于将所述荧光PCR核酸扩增装置2内的荧光引导至所述荧光PCR核酸光电检测装置1内。

本荧光PCR设备中同一荧光PCR核酸光电检测装置1对应多台荧光PCR核酸扩增装置2，低成本的多台荧光PCR核酸扩增装置2，加配一台荧光PCR核酸光电检测装置1来大幅降低总的设备购置成本；且多台荧光PCR核酸扩增装置2依次使用荧光PCR核酸光电检测装置1完成荧光检测，通过控制多台荧光PCR核酸扩增装置2的加温时间差，并不会影响检测结果的准确性，且检测速度也可以得到保障；荧光PCR核酸光电检测装置1和荧光PCR核酸扩增装置2通过光纤束3连接，两者无需集成为一个整体，设备的维保也可以变得更加简单和高效。

本荧光PCR设备在一般情况下，能够为4台外接的荧光PCR核酸扩增装置2提供激发光和荧光检测服务是比较理想的状态：如果所述荧光PCR核酸光电检测装置1只为1-2台外接的荧光PCR核酸扩增装置2提供激发光和荧光检测服务，性价比相对较低；如果所述荧光PCR核酸光电检测装置1为太多的外接的荧光PCR核酸扩增装置2提供激发光和荧光检测服务，会导致设备的检测速度变慢。而当所述荧光PCR核酸光电检测装置1为4台左右的荧光PCR核酸扩增装置2提供激发光和荧光检测服务，整体的性价比不错而且检测速度也不会变慢。

由于本荧光PCR设备将核酸的温度控制和核酸的荧光检测完全分离，而目前常见的实时荧光PCR检测设备和等温荧光PCR检测设备只在温度控制方面有区别，因此，本荧光PCR设备的一对多的检测方式同时适用于目前常见的实时荧光PCR检测设备和等温荧光PCR检测设备。

作为本实用新型的可选方案，所述荧光PCR核酸扩增装置2包括试管座21，所述试管座21上分布有若干试管槽22，所述试管槽22的一侧开口(本实施例中，所述试管槽22的上侧开口以便于试管的放入)，所述试管槽22上设有激发光进口和荧光出口，所述光纤束3包括若干用于连接所述荧光出口和荧光PCR核酸光电检测装置1的出射光纤，激发光经激发光进口进入试管槽22内并通过荧光出口处的出射光纤导入至荧光PCR核酸光电检测装置1中进行荧光检测，所述激发光进口可以为所述试管槽22上用于放置试管的开口，也可以为开设于所述试管槽22侧壁上的新增的开孔，只要使外部的光能够进入试管槽22内仅可，同理，所述荧光出口也可以采用与所述激发光进口同样的设置方式。

作为本实用新型的可选方案，所述荧光PCR核酸光电检测装置还可以含有发光模块，所述发光模块可以通过激发光光纤将激发光导到每一个所述荧光PCR核酸扩增装置中的试管来激发其中试剂的荧光。常见的发光模块一般选用470纳米的蓝色的高亮度LED，使用大功率的LED的优点是寿命长，免维修。选择将所述发光模块放置在所述荧光PCR核酸光电检测装置中，也可以选择放置在所述荧光PCR核酸扩增装置中。将发光模块放置在所述荧光PCR核酸扩增装置中优点是减少了设备之间连接的光纤数量，节约了光纤的使用数量；将发光模块放置在所述荧光PCR核酸光电检测装置中优点是多台所述荧光PCR核酸扩增装置只需要一个所述发光模块，节约了发光模块的使用量，当然地，也可以将发光模块分别设置在每个所述荧光PCR核酸扩增装置上。由于使用高亮度LED的发光模块成本不高，光纤的成本也较低，设备制造商可以根据实际情况的需要来选择在哪台设备中放置所述发光模块。

作为本实用新型的可选方案，所述荧光PCR核酸扩增装置2还包括设于所述试管座21上的试管盖23，所述试管盖23的一侧可转动连接于所述试管座21上，所述试管盖23设于所述试管槽22的开口侧且不透光，以便于开启全部的试管槽22的开口，在进行检测时，通过所述试管盖23可避免外部干扰。

作为本实用新型的可选方案，所述试管盖23的内壁上设有温控装置，从而让试管盖23和试管座21中的所有试管的顶部有接触的部分的温度保持在高于试管中液体的温度。

作为本实用新型的可选方案，所述荧光PCR核酸光电检测装置1包括光纤连接板11，以及用于检测荧光的光电检测器12，所述光纤连接板11上贯穿设置有若干光纤连接孔，所述出射光纤一一连接于所述光纤连接板11上对应的光纤连接孔内，所述出射光纤可直接插接于所述光纤连接孔内，也可以通过先将若干出射光纤连接于同一光纤连接头上之后，再与若干出射光纤进行对接，此时，所述光纤连接头上开设有若干与所述光纤连接孔相对应的辅助光纤连接孔，以便于完成所述出射光纤的插接，而光纤连接头与光纤连接板11的连接方式可通过现有的快速连接结构实现，只要所述光纤连接头与光纤连接板11连接后，使若干辅助光纤连接孔和光纤连接孔一一对应起来即可，使用者可以自行实现光纤的连接，而不需要在生产时就必需完成连接，便于设备的维修；但是多通道的光纤连接头的成本不低，而且光纤连接头一般也会产生些不可避免的光强损失。在实际应用中，人们可以按需选择光纤的连接方式。

如图2所示，所述光电检测器12为使用镜头的制冷型CC成像装置，对光纤连接板11上的所有光纤进行一次性快速成像，每次检测相当于对光纤连接板11上的所有光纤拍了一张照片。得到的照片上会有每一根光纤所对应的光斑，所述光斑的亮度就代表了对应光纤中荧光信号的强弱，光斑的亮度越亮，就代表了对应光纤中荧光信号的越强。使用现有的制冷型CC成像装置的最大优点是成像速度即检测速度快，可以同时对对光纤连接板11上的所有光纤进行一次性快速成像，大幅减少核酸检测的时间，对快速核酸检测意义重大。但是现有的制冷型CC成像装置也有以下这些问题：如果光纤排列过密，容易导致邻近光纤之间的光窜扰问题，影响检测精度；制冷型CCD容易导致芯片和镜头结雾问题，可以导致设备无法正确成像的故障；制冷型CC成像装置一般需要成像镜头，而镜头会带来中间成像光强较强，边缘较弱，和相场畸变等问题。在检测时经常需要使用参考试剂来做校正，同时设备本身也经常需要校正。

如图3所示，所述光电检测器12为平板型光电成像装置，平板型光电成像装置对光纤连接板11上的所有光纤进行一次性快速成像，每次检测相当于对光纤连接板11上的所有光纤拍了一张照片。平板型光电成像装置和制冷型CC成像装置相比较有以下的明显的不同点：平板型光电成像装置的成像面积可以非常大，很常见的平板型光电成像装置的成像面积就可以做到430X430毫米的方形，所有可以完全不借助镜头对物体做缩小后成像，因此平板型光电成像装置没有镜头，也就没有了和镜头成像相关的弊端，如中间成像光强较强，边缘较弱，和相场畸变等问题；由于平板型光电成像装置的成像面积可以非常大，光纤排列在其成像表面就不会过密过近，由于每一根光纤和邻近的光纤都能够轻松保持较大的间距，因此不容易导致邻近光纤之间的光窜扰问题；平板型光电成像装置的像素尺寸可以非常大，常用的像素尺寸一般在100-200微米左右，需要时还可以更大，因此平板型光电成像装置的感光度比普通的CCD或者CMOS相机成像芯片的感光度可以高出几百到几万倍，因此平板型光电成像装置不需要制冷，自然就没有了CCD制冷可能带来的芯片的结雾问题，仍然可以达到比制冷型CCD更高的灵敏度，这点对检测荧光非常有利。总之，平板型光电成像装置解决了制冷型CCD成像装置的所有主要问题。此外，如图3所示的光电检测器12为平板型光电成像装置为了显示光纤连接板11上的光纤，示意图中将所述平板型光电成像装置12和光纤连接板11做了分开显示。在实际应用时，所述平板型光电成像装置12和光纤连接板11是合在一起的。因为平板型光电成像装置不需要镜头来成像，而镜头成像必然是需要间距的，所以使用镜头的制冷型CC成像装置需要相应的间距，如图2所示，所述平板型光电成像装置12和光纤连接板11是合在一起的，两者之间没有间距，特此说明。

如图4所示，所述光纤连接板11上设有活动板13，以及用于驱使所述活动板13在所述光纤连接板11上相对滑动的扫描运动控制结构，所述光电检测器12设于所述动板13上且朝向所述光纤连接孔的一侧，所述扫描运动控制结构包括沿所述活动板31滑动方向延伸的螺杆14，以及用于驱使所述螺杆14转动的电机15，所述活动板13螺纹连接于所述螺杆14上，通过所述活动板13相对于所述光纤连接板11的滑动即可使得所述活动板13上的光电检测器12对所有光纤连接板11上的光纤连接孔内的荧光完成荧光检测。所述扫描运动控制结构除了螺纹螺杆外，还可以选择其他常见的扫描运动装置如电动推杆，和在扫描仪和打印机中使用的同步带或者拉绳结构。

作为本实用新型的可选方案，光电检测器12需要具有很高的灵敏度，同时还要有较好的检测线性度，和较大的检测范围，一般常见的光电二极管，光电三极管，光敏电阻，光电池虽然都能够将光信号转换为电信号，但由于灵敏度，检测线性度，和检测范围等原因均不适用。光电检测器12一般需要使用高灵敏度的光电倍增管(PMT)或者新型的高灵敏度的雪崩二极管(APD)。一般来说，光电倍增管(PMT)的灵敏度比雪崩二极管更高一些，但其寿命较短，更加娇贵，也比较容易损坏，成本也更高。新型的高灵敏度的雪崩二极管(APD)已经做得越来越好，其灵敏度已经基本够用，寿命长，不娇贵，也较不易损坏，成本也更低。因此，光电检测器12可以根据实际应用的需求来选择高灵敏度的光电倍增管(PMT)，或者新型的高灵敏度的雪崩二极管(APD)，光电检测器12还可以选用新型的高灵敏度的混合光电探测器(Hybrid Photo Detector)，或者选用更加便宜一些的新型的高灵敏度的PIN二极管，和其他类型的高灵敏度的光敏探测器件，事实上，只要人们能够使用足够亮的激发光的光源，就完全有可能在保证设备的检测灵敏度的前提下，使用更加廉价的光电检测器12来达到高灵敏度的检测目的。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种荧光PCR设备，其特征在于：包括荧光PCR核酸光电检测装置，以及与所述荧光PCR核酸光电检测装置相连的若干台荧光PCR核酸扩增装置，所述荧光PCR核酸光电检测装置和荧光PCR核酸扩增装置通过光纤束相连，所述光纤束用于将所述荧光PCR核酸扩增装置内的荧光引导至所述荧光PCR核酸光电检测装置内。

2.根据权利要求1所述的一种荧光PCR设备，其特征在于：所述荧光PCR核酸扩增装置包括试管座，所述试管座上分布有若干试管槽，所述试管槽的一侧开口，所述试管槽上设有激发光进口和荧光出口，所述光纤束包括若干用于连接所述荧光出口和荧光PCR核酸光电检测装置的出射光纤。

3.根据权利要求2所述的一种荧光PCR设备，其特征在于：所述荧光PCR核酸扩增装置还包括设于所述试管座上的试管盖，所述试管盖设于所述试管槽的开口侧。

4.根据权利要求3所述的一种荧光PCR设备，其特征在于：所述试管盖的内壁上设有温控装置。

5.根据权利要求2-3任意一项所述的一种荧光PCR设备，其特征在于：所述荧光PCR核酸光电检测装置包括光纤连接板，以及用于检测荧光的光电检测器，所述光纤连接板上贯穿设置有若干光纤连接孔。

6.根据权利要求5所述的一种荧光PCR设备，其特征在于：所述光电检测器为制冷型CC成像装置。

7.根据权利要求5所述的一种荧光PCR设备，其特征在于：所述光电检测器为平板型光电成像装置。

8.根据权利要求5所述的一种荧光PCR设备，其特征在于：所述光纤连接板上设有活动板，以及用于驱使所述活动板在所述光纤连接板上相对滑动的控制结构，所述光电检测器设于所述动板上且朝向所述光纤连接孔的一侧。

9.根据权利要求8所述的一种荧光PCR设备，其特征在于：所述控制结构包括沿所述活动板滑动方向延伸的螺杆，以及用于驱使所述螺杆转动的电机，所述活动板螺纹连接于所述螺杆上。

10.根据权利要求1-4任意一项所述的一种荧光PCR设备，其特征在于：所述荧光PCR核酸光电检测装置还包括发光模块，所述发光模块用于向所述荧光PCR核酸扩增装置中的每个激发光进口提供激发光。

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