CN217733062U - 一种高通量快速pcr旋转荧光采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及检测仪器的技术领域，公开了一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置，包括：支撑组件、旋转组件以及光纤组件；本实用新型通过在支撑组件上安装旋转组件和光纤组件，旋转组件中的电机结构驱动转盘结构旋转，设置在转盘结构上的检测结构随之旋转，旋转的检测结果通过设置在转盘结构外侧的光纤组件对多组反应试剂轮流发射光线和接收荧光，以此对反应试剂进行目标病原体的检测，检测结构集成了多组发射模块和接收模块，因此采集装置可以一次对多组反应试剂进行检测，解决了现有技术中检测效率低下的问题。

Description

一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置

技术领域

本实用新型涉及检测仪器的技术领域，尤其是一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置。

背景技术

实时荧光定量PCR技术是在PCR反应体系中加入荧光染料或荧光基团，这些荧光物质有其特定的波长，仪器可以通过感光元件检出，利用荧光信号积累，实时监测整个PCR进程，在PCR循环中，测量的信号将作为荧光阈值的坐标。

大规模核酸采样检测样本数量多，同时要求出结果时间尽量短，现有设备在提高通量和缩短检测时间上存在瓶颈。现有PCR检测技术，大多采用旋转装置发射和采集荧光信号，旋转盘上有96通道，一次PCR反应，可以同时检测96的样本。

要检测更多的样本，用增加旋转盘上的通道方式，需要马达转动一圈的时间，需要不高于PCR一次循环反应时间，马达转速过快也会影响荧光检测的稳定性和一致性。而为缩减检测时间开发的快速反应试剂，一次升降温时间在10秒以内，在扩增停留的时间只有几秒，马达转动一圈的时间超过一次PCR反应的间隔时间时，无法满足采集需求，通常只能通过增加多个PCR旋转荧光采集装置，来提高快速检测的通量。

本方案用正常马达采集速度，通过一个旋转荧光采集装置上安装多组检测模块，以提高检测通量，实现快速高通量的分子核酸检测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置，旨在解决现有技术中检测效率低下的问题。

本实用新型是这样实现的，本实用新型提供一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置，包括：

支撑组件、旋转组件以及光纤组件；

所述支撑组件包括底座和若干支撑柱，所述若干支撑柱分别垂直设置在所述底座的角部位置，且朝向所述底座的下方，用于对所述底座进行支撑；

所述旋转组件包括电机结构、转盘结构以及检测结构，所述电机结构贯通所述底座设置在所述底座上，所述转盘结构通过与所述电机结构固定以安装在所述底座的下面，所述电机结构用于驱动所述转盘结构旋转，所述检测结构设置在所述转盘结构上，所述检测结构包括均匀交错设置的若干发射模块和若干接收模块，所述若干发射模块均匀设置在所述转盘结构的外侧，所述若干接收模块均匀设置在所述转盘结构的内侧；

所述光纤组件设置在所述底座上，且位于所述旋转组件的外侧，所述光纤组件包括第一光纤固定环和第二光纤固定环，所述第一光纤固定环和所述第二光纤固定环均匀水平设置有若干光纤固定孔，分别用于固定安装若干发射光纤和若干接收光纤，所述若干发射光纤的端口朝向所述若干发射模块，所述若干接收光纤的端口朝向所述若干接收模块，所述发射光纤用于将所述发射模块发出的光线传输至反应试剂中，以对所述反应试剂中的目标病原体进行标记，令所述目标病原体产生荧光，所述接收光纤用于将所述反应试剂中的荧光传输至所述接收模块中。

在其中一个实施例中，所述底座的中心位置设置有一个安装孔和环绕所述安装孔的若干固定孔。

在其中一个实施例中，所述电机结构包括步进电机、转接件以及若干固定螺丝；

所述步进电机通过所述若干固定螺丝与所述若干固定孔的固定连接安装在所述底座上；

所述步进电机具有一个旋转轴，所述旋转轴通过所述安装孔贯通所述底座；

所述转接件设置在所述旋转轴的末端，所述转接件上设置有若干转接孔。

在其中一个实施例中，所述转盘结构包括旋转光学盘、导电滑环以及控制主板；

所述旋转光学盘为底面呈圆环状的平板，所述旋转光学盘上设置有与所述若干转接孔位置对应的若干转盘孔，所述旋转轴通过所述圆环的内圆伸出，通过使用螺丝固定所述若干转接孔和所述若干转盘孔，以实现所述转接件和所述旋转光学盘的固定连接；

所述控制主板外形呈圆环状平板，所述控制主板设置在所述旋转光学盘的中间位置，所述导电滑环设置在旋转光学盘的中间位置，所述控制主板和所述旋转光学盘通过所述导电滑环实现电连接。

在其中一个实施例中，所述发射模块的数目与所述接收模块的数目一致，所述发射模块和所述接收模块的数目为9-12个。

在其中一个实施例中，所述发射模块为LED灯。

在其中一个实施例中，所述接收模块为光敏二极管。

在其中一个实施例中，所述发射光纤和所述接收光纤的数目一致，所述发射光纤和所述接收光纤的数目为144-192个。

本实用新型提供了一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置，具有以下有益效果：

1、本实用新型通过在支撑组件上安装旋转组件和光纤组件，旋转组件中的电机结构驱动转盘结构旋转，设置在转盘结构上的检测结构随之旋转，旋转的检测结果通过设置在转盘结构外侧的光纤组件对多组反应试剂轮流发射光线和接收荧光，以此对反应试剂进行目标病原体的检测，检测结构集成了多组发射模块和接收模块，因此采集装置可以一次对多组反应试剂进行检测，解决了现有技术中检测效率低下的问题。

2、本实用新型中的检测结构被划分为若干检测子结构，每个检测子结构中若干发射模块用于发出波长不同的光线，每一种波长的光线用于检测一种目标病原体，通过旋转光学盘的旋转，检测子结构中的若干发射模块将轮流向同一组反应试剂照射波长不同的光线，并由若干接收模块接收，实现对反应试剂进行多种目标病原体的检测。

3、本实用新型中在底座上设置了第一光纤固定环和第二光纤固定环，第一固定环和第二固定环分别设置了144-192个光纤孔，分别用于安装发射光纤和接收光纤，而在旋转光学盘上设置了9-12个发射模块和接收模块，即一组发射模块和接收模块同一时间内可以对多个反应试剂进行检测。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置的正面视角示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置的上方视角示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置的正上方视角示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置的拆解结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置的结构连接示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置的光纤安装孔结构示意图。

附图标记：1-支撑组件、2-旋转组件、3-光纤组件、11-底座、12-支撑柱、21-电机结构、22-转盘结构、23-检测结构、231-发射模块、232-接收模块、31-第一光纤固定环、32-第二光纤固定环、33-光纤固定孔、111-安装孔、112-固定孔、211-步进电机、212-转接件、213-固定螺丝、214-旋转轴、2120-转接孔、221-旋转光学盘、222-导电滑环、223-控制主板、224-转盘孔。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。

参照图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，为本实用新型提供较佳实施例。

本实用新型提供一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置，包括：

支撑组件1、旋转组件2以及光纤组件3。

具体地，支撑组件1包括底座11和若干支撑柱12，若干支撑柱12设置在底座11的角部位置，且若干支撑柱12均设置在底座11的同一面，若干支撑柱12用于对底座11进行支撑，令其稳定在平面上。

具体地，旋转组件2包括电机结构21、转盘结构22以及检测结构23，电机结构21贯通底座11设置在底座11上，转盘结构22与电机结构21固定连接，以实现转盘结构22固定在底座11的下面，可以理解的是，转盘结构22与底座11之间并不固定，电机结构21可以驱动转盘结构22进行旋转，检测结构23设置在转盘结构22上；更具体地，检测结构23包括若干发射模块231和若干接收模块232，若干发射模块231和若干接收模块232均匀交错设置在转盘结构22上，若干发射模块231均匀设置在转盘结构22的外侧，若干接收模块232均匀设置在转盘结构22的内侧。

具体地，光纤组件3包括第一光纤固定环31和第二光纤固定环32，第一光纤固定环31和第二固定环均呈底面为圆环状的平板，光纤组件3设置在底座11上，且与旋转组件2设置在底座11上的同一个面，第一光纤固定环31和第二光纤固定环32均设置在旋转组件2的外侧，第一光纤固定环31和第二光纤固定环32均匀水平设置有若干光纤固定孔11233，分别用于固定安装若干发射光纤和若干接收光纤，若干发射光纤的端口朝向若干发射模块231，若干接收光纤的端口朝向若干接收模块232，发射光纤用于将发射模块231发出的光线传输至反应试剂中，以对反应试剂中的目标病原体进行标记，令目标病原体产生荧光，接收光纤用于将反应试剂中的荧光传输至接收模块232中。

更具体地，环绕采集装置的外侧设置若干个反应装置，反应装置与采集装置之间采用发射光纤和接收光纤进行连接，发射光纤的端口与发射模块231发射光线的高度一致，即发射模块231能够通过发射光纤将光线传输至采集装置中，接收光纤的端口与接收模接收光线的高度一致，即接收模块232可以通过接收光纤接收采集装置中的荧光；更具体地，反应装置用于储存反应试剂并令其发生PCR反应，PCR反应是一种病原体增殖技术，可以令反应试剂中的目标病原体的数量翻倍，以便能够更容易地检测到反应试剂中目标病原体的存在；更具体地，采集装置用于检测反应装置中的目标病原体，首先由发射模块231通过发射光纤对反应装置照射用于标记目标病原体的光线，反应试剂中的目标病原体被照射后在一定的时间内将产生荧光，此时采集装置保持旋转，在产生荧光的时间结束之前，接收模块232将会位于之前发射模块231的位置，通过接收光纤接收反应试剂中的荧光，若能接收到荧光，则代表反应试剂中存在目标病原体，若未能接收到荧光，则代表反应试剂中没有目标病原体。

更具体地，转盘结构22上设置有多组发射模块231与接收模块232，因此可以同时对多组反应装置进行检测，并且检测结构23被划分为数个检测子结构，每个检测子结构包括连续相邻的若干发射模块231和若干接收模块232，在一个检测子结构中发射模块231和接收模块232的数目一致，每一个检测子结构的发射模块231和接收模块232的数目一致，在一个检测子结构中，每一个发射模块231发出的光线波长不同，每一种不同波长的光线用于标记一种类型的目标病原体，随着转盘结构22的旋转，一个检测子结构中的多种不同波长的发射模块231将会对同一组反应试剂进行不同光线的照射，并分别由检测子结构中的若干接收模块232对荧光进行接收，即对同一组反应试剂进行多次检测；更具体地，为确保检测的准确性，由转盘结构22上的若干检测子结构对同一组反应试剂进行多次检测，由于PCR反应时间有限，因此需要确保在反应试剂的一次PCR反应时间内，至少有一组检测子结构完成对反应实际的目标病原体检测。

本实用新型提供了一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置，具有以下有益效果：

1、本实用新型通过在支撑组件1上安装旋转组件2和光纤组件3，旋转组件2中的电机结构21驱动转盘结构22旋转，设置在转盘结构22上的检测结构23随之旋转，旋转的检测结果通过设置在转盘结构22外侧的光纤组件3对多组反应试剂轮流发射光线和接收荧光，以此对反应试剂进行目标病原体的检测，检测结构23集成了多组发射模块231和接收模块232，因此采集装置可以一次对多组反应试剂进行检测，解决了现有技术中检测效率低下的问题。

2、本实用新型中的检测结构23被划分为若干检测子结构，每个检测子结构中若干发射模块231用于发出波长不同的光线，每一种波长的光线用于检测一种目标病原体，通过旋转光学盘221的旋转，检测子结构中的若干发射模块231将轮流向同一组反应试剂照射波长不同的光线，并由若干接收模块232接收，实现对反应试剂进行多种目标病原体的检测。

3、本实用新型中在底座11上设置了第一光纤固定环31和第二光纤固定环32，第一固定环和第二固定环分别设置了144-192个光纤孔，分别用于安装发射光纤和接收光纤，而在旋转光学盘221上设置了9-12个发射模块231和接收模块232，即一组发射模块231和接收模块232同一时间内可以对多个反应试剂进行检测。

在一些实施例中，底座11的中心位置设置有一个安装孔111和环绕安装孔111的若干固定孔112。

在一些实施例中，电机结构21包括步进电机211、转接件212以及若干固定螺丝213。

具体地，步进电机211具有一个旋转轴214，旋转轴214通过安装孔111贯通底座11，步进电机211设置在底座11的上面，通过若干固定螺丝213和底座11的若干固定孔112进行固定安装，以将步进电机211固定安装在底座11上。

更具体地，转接件212设置在旋转轴214的末端，并且转接件212上设置有若干转接孔2120。

在一些实施例中，转盘结构22包括旋转光学盘221、导电滑环222以及控制主板223。

具体地，旋转光学盘221为底面呈圆环状的平板，圆环的内圆与安装孔111外形一致，旋转轴214通过内圆伸出，即旋转光学盘221设置在旋转轴214上，且位于底座11和转接件212之间；更具体地，在旋转光学盘221上设置有若干转盘孔224，若干转盘孔224位置与若干转接孔2120位置对应，使用若干螺丝贯通在若干转盘孔224和若干转接孔2120之中，可以实现旋转光学盘221和转接件212之间的固定连接，可以理解的是，步进电机211驱动旋转轴214旋转，设置在旋转轴214末端的转接件212随之旋转，与转接件212固定连接的旋转光学盘221也随之旋转。

具体地，控制主板223外形呈圆环形平板，其内圆大于转接件212的外形，因此控制主板223能够设置在旋转光学盘221的中间位置，导电滑环222设置在旋转光学盘221的中间位置，控制主板223和旋转光学盘221通过导电滑环222实现电连接。

更具体地，旋转光学盘221上的发射模块231由导电滑环222进行供电，旋转光学盘221上的接收模块232接收的荧光由控制主板223进行数据接收和结果判断。

在一些实施例中，发射模块231的数目与接收模块232的数目一致，发射模块231和接收模块232的数目为9-12个。

具体地，若干发射模块231和若干接收模块232在旋转光学盘221上交错间隔设置，一个发射模块231和一个接收模块232组成一对，发射模块231通过发射光纤向反应试剂发射光线，经过旋转，接收模块232通过接收光纤接收反应试剂中的荧光。

更具体地，发射模块231和接收模块232的数目为9-12个，优选地，发射模块231的数目为12个，每个发射模块231围绕圆心间隔30°进行设置，发射模块231均匀设置在旋转光学盘221的外侧，一个圆为360°，因此每个发射模块231围绕圆心间隔30°设置，更具体地，在采集装置中，发射模块231和接收模块232成组设置，因此接收模块232的数目与发射模块231的数目一致，因此接收模块232的数目为12个，且每个接收模块232围绕圆心间隔30°设置。

在一些实施例中，发射模块231为LED灯。

具体地，发射模块231为LED灯，LED灯可以发出光线，更具体地，发射模块231可以设置为发出不同类型光线的LED灯，以实现对不同目标病原体进行检测。

在一些实施例中，接收模块232为光敏二极管。

具体地，光敏二极管是一种将光信号变成电信号的半导体器件，其核心部分是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米；光敏二极管是在反向电压作用之下工作：没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流；当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，称为光生载流子；光生载流子在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。

更具体地，发射模块231通过发射光纤向反应试剂照射光线，反应试剂接收照射后其中的目标病原体将会产生荧光，荧光将会顺着接收光纤返回，此时经过旋转接收模块232将移动至原先发射模块231的方位上，即接收模块232将会接收荧光。

更具体地，接收模块232为光敏二极管，当光敏二极管接收荧光，将会产生电流，光敏二极管通过导电滑环222与控制主板223连接设置，当光敏二极管产生电流时，控制主板223将会接收到电流，由此可以判断出对应的反应试剂中存在目标病原体。

在一些实施例中，发射光纤和接收光纤的数目一致。

具体地，第一固定环和第二固定环上水平均匀设置了若干光纤孔，光纤孔用于安装发射光纤和接收光纤，可以理解的是，一根发射光纤和一根接收光纤组成一对，对一组反应试剂进行检测，因此，发射光纤和接收光纤的数目一致。

更具体地，发射光纤和接收光纤的数目为144-192个，优选地，发射光纤和接收光纤的数目为192个，此时每个发射光纤和每个接收光纤之间围绕圆心间隔1.875°；可以理解的是，发射模块231和接收模块232的数目为9-12个，因此，一个发射模块231同时对多个发射光纤发射光线，一个接收模块232同时从多个接收光纤接收光线。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置，其特征在于，包括：

支撑组件、旋转组件以及光纤组件；

所述支撑组件包括底座和若干支撑柱，所述若干支撑柱分别垂直设置在所述底座的角部位置，且朝向所述底座的下方，用于对所述底座进行支撑；

所述旋转组件包括电机结构、转盘结构以及检测结构，所述电机结构贯通所述底座设置在所述底座上，所述转盘结构通过与所述电机结构固定以安装在所述底座的下面，所述电机结构用于驱动所述转盘结构旋转，所述检测结构设置在所述转盘结构上，所述检测结构包括均匀交错设置的若干发射模块和若干接收模块，所述若干发射模块均匀设置在所述转盘结构的外侧，所述若干接收模块均匀设置在所述转盘结构的内侧，所述检测结构包括若干检测子结构，所述检测子结构由连续相邻的若干所述发射模块和若干所述接收模块组成，所述检测子结构中的若干发射模块用于发出波长不同的光线；

所述光纤组件设置在所述底座上，且位于所述旋转组件的外侧，所述光纤组件包括第一光纤固定环和第二光纤固定环，所述第一光纤固定环和所述第二光纤固定环均匀水平设置有若干光纤固定孔，分别用于固定安装若干发射光纤和若干接收光纤，所述若干发射光纤的端口朝向所述若干发射模块，所述若干接收光纤的端口朝向所述若干接收模块，所述发射光纤用于将所述发射模块发出的光线传输至反应试剂中，以对所述反应试剂中的目标病原体进行标记，令所述目标病原体产生荧光，所述接收光纤用于将所述反应试剂中的荧光传输至所述接收模块中。

2.如权利要求1所述的一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置，其特征在于，所述底座的中心位置设置有一个安装孔和环绕所述安装孔的若干固定孔。

3.如权利要求2所述的一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置，其特征在于，所述电机结构包括步进电机、转接件以及若干固定螺丝；

所述步进电机通过所述若干固定螺丝与所述若干固定孔的固定连接安装在所述底座上；

所述步进电机具有一个旋转轴，所述旋转轴通过所述安装孔贯通所述底座；

所述转接件设置在所述旋转轴的末端，所述转接件上设置有若干转接孔。

4.如权利要求3所述的一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置，其特征在于，所述转盘结构包括旋转光学盘、导电滑环以及控制主板；

所述旋转光学盘为底面呈圆环状的平板，所述旋转光学盘上设置有与所述若干转接孔位置对应的若干转盘孔，所述旋转轴通过所述圆环的内圆伸出，通过使用螺丝固定所述若干转接孔和所述若干转盘孔，以实现所述转接件和所述旋转光学盘的固定连接；

所述控制主板外形呈圆环状平板，所述控制主板设置在所述旋转光学盘的中间位置，所述导电滑环设置在旋转光学盘的中间位置，所述控制主板和所述旋转光学盘通过所述导电滑环实现电连接。

5.如权利要求1所述的一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置，其特征在于，所述发射模块的数目与所述接收模块的数目一致，所述发射模块和所述接收模块的数目为9-12个。

6.如权利要求1所述的一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置，其特征在于，所述发射模块为LED灯。

7.如权利要求1所述的一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置，其特征在于，所述接收模块为光敏二极管。

8.如权利要求1所述的一种高通量快速PCR旋转荧光采集装置，其特征在于，所述发射光纤和所述接收光纤的数目一致，所述发射光纤和所述接收光纤的数目为144-192个。

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