专利名称：基于高速伺服电机和光定位的荧光定量pcr检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及荧光定量PCR检测系统，尤其是基于高速伺服电机和光定位的荧光定 量PCR检测系统。
背景技术：
实时荧光定量PCR检测系统工作原理是使反应物在特定的变性温度、复性温度和
延伸温度之间进行温度循环，将靶DNA进行数百万倍的扩增；同时通过使用不同波长的激
发光(多激发)或单一波长的激发光(单激发)照射试管，当试管中的试剂被激发出荧光
时，通过光学传感器采集到荧光强度信号传送到计算机进行实时的数据分析。 目前主流荧光定量PCR检测系统的包括顶部激发检测、底部激发检测和顶部激发
侧面检测模式。 (1)底部激发检测模式需要在金属温块的底部加工通孔，并采用多孔的半导体制 冷加热片，但器件加工难度较大，由于多孔半导体制冷加热片功率和工艺限制造成升降温 速度慢、工艺复杂、故障率高等问题； (2)侧面检测模式由于温块底部封闭，可采用成熟的大功率半导体制冷加热片，升 降温速度快、扩增效率高，但侧面检测模式需要在温块中铺设光纤，光纤头易被污染，且难 以清洁，维修困难。 (3)传统的顶部检测模式温块底部封闭，可采用成熟的大功率半导体制冷加热片， 升降温速度快、扩增效率高，采用双轴步进电机驱动激发检测头或采用冷态CCD进行检测。 但步进电机驱动速度慢，检测效率低，尤其在多色实时定量PCR检测时，采用此模式的四色 /五色荧光定量PCR仪器全色扫描时间目前均在10几秒以上；采用冷态CCD扫描速度快， 单次扫描可达到l-3秒，但由于器件本身特性导致稳定性差、成本高、故障率高；同时常规 的顶部检测模式定位均采用定位销，由于定位精度低，导致光学激发检测的精度较低，一致 性差。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种基于高速伺服电 机和光定位的荧光定量PCR检测系统，该系统扩增效率高、激发检测效率和精度高。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案 —种基于高速伺服电机和光定位的荧光定量PCR检测系统，包括光学激发检测扫 描头、多孔防挥发加热盖和金属温块，金属温块上有可插放若干试管的孔，在金属温块的一 侧，设有精密光学定位机构，在金属温块的下方依次设置有半导体制冷器、散热器、散热风 扇、温块升降机构，其特征在于，所述的多孔防挥发加热盖上的孔位与金属温块的孔一一对 应，光学激发检测扫描头由多级机械定位机构上的Y轴高速伺服电机及传动机构以及X轴 高速伺服电机及传动机构驱动下，在金属温块的顶部运动，完成X、 Y两个方向的高速多色 的光学激发和荧光检测。
本发明可采用成熟的大功率半导体制冷片实现PCR扩增温度循环控制，升降温速 度快，扩增效率高。 本发明通过温块升降机构实现实验人员在金属温块插放待测若干试管后将金属 温块上升到待测位置，由光学激发检测扫描头检测多孔防挥发加热盖间的恒压，并对待测 若干试管进行多色光激发和荧光检测。 为了实现光学检测的高精度，本发明通过多级机械定位机构进行粗定位，然后通 过精密光学定位机构进行精确定位，精密光学定位机构通过光学激发检测扫描头检测定位 光，通过分析计算确定定位中心，实现运动检测机构的精确定位。 采用本发明激发效率高，检测荧光精度高，高速伺服电机的应用大大提高了激发
和检测速度，使得检测结构更加准确，检测效率大大提高。 本发明和现有的实时荧光定量PCR检测系统相比，具有以下优点 (1)采用基于X、 Y两个方向高速伺服电机的顶部扫描，可采用成熟大功率半导体
制冷片，升降温速度快，扩增效率高，扫描速度快、稳定性好，同时避免了常规顶部激发检测
模式采用步进电机和CCD的缺点。
(2)采用多级机械定位机构与精密光学定位机构相结合的方式，实现顶部扫描运
动机构与金属温块之间的精确定位，从而提高了激发检测的精度和一致性。
(3)通过高速伺服电机的高速精确控制，实现了激发检测的高效率、高升降温速度
和全色扫描时间的大幅度縮短，较目前主流多色实时定量PCR时间縮短40X以上，大幅度
的提高了实验效率。同时全色扫描时间的縮短对科研应用中熔解度分析具有重要的意义，
具备更好的精度和反应速度。
图1是本发明的基于高速伺服电机和光定位的荧光定量PCR检测系统结构示意 图； 图2是光学定位机构示意精密光学定位机构示意图； 图3是高精确的光学定位分析精密光学定位机构定位分析图。 以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施例方式
参照图1、图2、图3，本发明的基于高速伺服电机和光定位的荧光定量PCR检测系 统，包括光学激发检测扫描头1 、多孔防挥发加热盖2和金属温块4，金属温块4上有可插放 若干试管的孔，在金属温块4的一侧，设有精密光学定位机构3 (图2)，在金属温块4的下方 依次设置有半导体制冷器5、散热器6、散热风扇7、温块升降机构8，多孔防挥发加热盖2上 的孔位与金属温块4插放若干试管的的孔一一对应，光学激发检测扫描头1由多级机械定 位机构9上的Y轴高速伺服电机及传动机构10以及X轴高速伺服电机及传动机构11驱动 下，在金属温块4顶部(即多孔防挥发加热盖2上方)运动，完成X、Y两个方向的高速多色 的光学激发和荧光检测。 多孔防挥发加热盖2上的孔与金属温块4的孔一一对应，用于多孔防挥发加热盖 2上方的光学激发检测扫描头1产生的激发光入射和荧光发射的光学通路。通过多级机械定位机构9上的Y轴高速伺服电机及传动机构10以及X轴高速伺服电机及传动机构11与精密光学定位机构3共同组成光学传动和定位机构，用于光学激发检测扫描头1与金属温块4之间进行精确定位(图3)。 半导体制冷器和散热器件实现PCR扩增温度循环控制；温块升降机构8用于在金属温块4插放待测若干试管后将金属温块4上升待测位置，由光学激发检测扫描头1检测多孔防挥发加热盖2间的恒压，并实现由基于顶部的光学激发检测扫描头1对待测若干试管进行多色光激发和荧光检测。 本发明的基于高速伺服电机和光定位的荧光定量PCR检测系统，在X轴和Y轴高速伺服电机的驱动下进行各孔的光学激发与检测，防挥发加热盖采用多孔贯穿结构实现顶部的高速光学激发与检测；激发效率高，检测荧光灵敏度高，高速伺服电机的应用大大提高了激发和检测速度，使得检测结果更加精确，检测效率大大提高。在四色/五色多激发检测的配置下全色扫描时间可达到4秒以内，比常规采用步进电机的方法激发检测速度提高一倍以上。
权利要求
一种基于高速伺服电机和光定位的荧光定量PCR检测系统，包括光学激发检测扫描头(1)、多孔防挥发加热盖(2)和金属温块(4)，金属温块(4)上有可插放若干试管的孔，在金属温块(4)的一侧，设有精密光学定位机构(3)，在金属温块(4)的下方依次设置有半导体制冷器(5)、散热器(6)、散热风扇(7)、温块升降机构(8)，其特征在于，所述的多孔防挥发加热盖(2)上的孔位与金属温块(4)的孔一一对应，光学激发检测扫描头(1)由多级机械定位机构(9)上的Y轴高速伺服电机及传动机构(10)以及X轴高速伺服电机及传动机构(11)驱动下，在金属温块(4)的顶部运动，完成X、Y两个方向的高速多色的光学激发和荧光检测。
2. 如权利要求1所述的基于高速伺服电机和光定位的荧光定量PCR检测系统，其特征 在于，所述的多级机械定位机构(9)上的Y轴高速伺服电机及传动机构(10)以及X轴高速 伺服电机及传动机构(11)与精密光学定位机构(3)共同组成光学传动和定位机构，用于光 学激发检测扫描头(1)与金属温块(4)之间进行精确定位。
3. 如权利要求1所述的基于高速伺服电机和光定位的荧光定量PCR检测系统，其特征 在于，所述的多孔防挥发加热盖(2)上的孔与金属温块(4)插放若干试管的孔一一对应，用 于多孔防挥发加热盖(2)上方的光学激发检测扫描头(1)产生的激发光入射和荧光发射的 光学通路。
4. 根据权利要求1所述的基于高速伺服电机和光定位的荧光定量PCR检测系统，其特 征在于，所述的温块升降机构(8)用于在金属温块(4)插放待测若干试管后将金属温块(4) 上升到待测位置，由光学激发检测扫描头(1)检测多孔防挥发加热盖(2)间的恒压，并对待 测若干试管进行多色光激发和荧光检测。
全文摘要
本发明公了一种基于高速伺服电机和光定位的荧光定量PCR检测系统，包括光学激发检测扫描头、多孔防挥发加热盖和金属温块，金属温块上有可插放若干试管的孔，在金属温块的一侧，设有精密光学定位机构，在金属温块的下方依次设置有半导体制冷器、散热器、散热风扇、温块升降机构，其特征在于，所述的多孔防挥发加热盖上的孔位与金属温块的孔一一对应，光学激发检测扫描头由多级机械定位机构上的Y轴高速伺服电机及传动机构以及X轴高速伺服电机及传动机构驱动下，在金属温块的顶部运动，完成X、Y两个方向的高速多色的光学激发和荧光检测。该系统激发效率高，检测荧光灵敏度高，检测结果更加精确，检测效率大大提高。
文档编号C12M1/34GK101698823SQ200910218508
公开日2010年4月28日 申请日期2009年10月23日 优先权日2009年10月23日
发明者刘慧仙, 周成柱, 彭年才, 李壮, 李明, 梁光勤, 苗保刚 申请人:西安天隆科技有限公司