一种带有温控机构的荧光检测装置以及温控方法与流程

技术领域

本发明涉及一种带有温控机构的荧光检测装置以及温控方法，属于荧光检测领域。

背景技术：

中国专利（申请号201220408285.9）涉及一种新型荧光检测仪器，包含结果分析处理装置、图像接收装置、分光棱镜、聚焦透镜、汞灯源、稳压电源、物镜、待测物台，所述结果分析处理装置与图像接收装置连接，图像接收装置与分光棱镜连接，分光棱镜下方还设置有物镜，物镜设置于待测物台的上方，分光棱镜一端还设置有聚焦透镜，聚焦透镜的一端设置有汞灯源，汞灯源与稳压电源连接，通过整个装置的改进设计，荧光仪可以方便携带外出使用，荧光仪的使用率提高，有非常好的效果，通过增加了图像接收装置及结果分析，避免了人工观察出现过多的误差。但是此技术方案没有涉及到荧光检测时温度控制，待测物一般是病毒类，需要长时间放置在试管件中，进而荧光仪对装有待测物的试管件进行光照并进行拍照检测。病毒的活性对温度非常敏感，并且不同温度下，待测物的荧光反射变量不同，在不同温度下进行拍照检测，会影响检测的精确度。因此需要保持一种恒温环境，特别是多个待测物并排放置时，如何确保每个待测物的温度一致并保持不变是难点。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种能够使得多个待测物温度相同并保持恒温的检测精确度高的带有温控机构的荧光检测装置以及温控方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种带有温控机构的荧光检测装置，包括控制分析模块以及用于放置装有待测物试管件的装载机构，所述装载机构包括用于插装试管件的插装组件、用于对插装组件以及试管件保持恒温的温控机构。本发明设置温控机构能够保证装有待测物的试管件的温度恒定，避免因为温度的变化，影响待测物的活性，进而导致检测不准确。

作为优选技术措施，所述温控机构包括用于产生冷气的制冷组件、用于加速冷气流动的吹风器、用于排出气体的排气组件，所述制冷组件架设于一基座架上方，所述基座架中间安装吹风器，两侧安装所述排气组件。冷空气较重，会向下流动，吹风器安装制冷组件下方，能够有效吹动冷空气向上流动，使得冷空气聚集在试管件周边，保持试管件的温度，减少冷气的流失，节省能源。

作为优选技术措施，所述制冷组件包括若干制冷片，所述制冷片均匀排铺于插装组件下方。本发明能够根据不同区域的温度情况，分别控制不同区域的制冷片制冷，使得不同区域试管件的温度能够保持一致，使得本发明的温度控制更为精确。

作为优选技术措施，所述吹风器上方架设一用于引导风向的通风腔，所述套筒内壁为光滑圆壁面，其高度小于或与排气组件下端持平，设置通风腔限制风的流向，避免风力浪费，进而减少吹风器的能源消耗。

作为优选技术措施，所述排气组件包括排气腔体以及嵌设排气腔体端部的排气栅板，所述排气腔体为喇叭状，排气栅板倾斜排列于排气腔体端口，避免风直接吹向用户，提升用户体验度。

作为优选技术措施，所述插装组件包括用于插接试管件的第一管板、用于安装一光纤组件的第二管板、用于压紧光纤组件的第三管板、用于罩设试管件的第四管板，所述第一管板、第二管板、第三管板、第四管板依次层叠布置，插装组件由若干管板构成，减少了插装组件的制造难度，降低工艺要求。

作为优选技术措施，所述第一管板排设管腔件，所述管腔件为圆柱形腔体，其侧壁开设用于容纳光纤组件探头的缺口；所述第二管板开设若干穿设孔，相邻穿设孔开设用于容纳光纤组件的铺线槽，所述铺线槽与缺口贯通。光纤组件放置于铺线槽中，能够有效避免光纤组件损坏，延长光纤组件的使用寿命。

作为优选技术措施，所述荧光检测装置设置激发光源模块，所述激发光源模块连接一用于传输发光体发出的光的光纤组件，所述光纤组件包括一端相邻激发光源模块另一端相邻待测物的激发光纤以及一端相邻待测物另一端相邻控制分析模块的接收光纤；所述控制分析模块包括用于拍摄接收光纤传输待测物荧光反射量的摄像机器、用于处理图片数据以及判定待测物性质的处理器；所述激发光纤与接收光纤分别包括若干光纤束，所述光纤束的数量与待测物的数量相同；所述激发光源模块与激发光纤之间设有激发滤光片，所述摄像机器与接收光纤之间设有接收滤光片；所述发光体安装于一光源罩合件上，所述激发滤光片嵌设于一滤光安装件内部空腔内，所述光源罩合件与滤光安装件扣合在一起并使得发光体与激发滤光片保持一定距离；所述激发光源模块连接一用于驱动激发光源模块往复移动的传送机构；所述传送机构包括与激发光源模块固定连接的丝杠螺母、与丝杠螺母螺纹连接的丝杠、驱动丝杠旋转的驱动源。光纤组件一次能够传递多组荧光反射量，可同时对多组待测物进行检测，并且能够避免不同试管反射光的干扰，进而提升检测准确度。传送机构驱动激发光源模块在不同的光源中转换，一方面能够对同一待测物进行不同的荧光反射进行检测对比，另一方面能够适用不同的待测物，增加本发明的实用性。

一种带有温控机构的荧光检测装置的温控方法包括以下步骤：

第一步，设定温度：根据待测物的需要，设定试管件环境的温度；

第二步，测温：利用高精度测温探头对装有待测物的试管件进行测温，获取温度值传输给控制分析模块；

第三步，制冷：控制分析模块根据温控算法控制制冷片制冷，调节试管件的温度，将装有待测物的试管件控制在设定温度；

所述温控算法为OUT= KC * (SPn — P Vn)+KC * TS / TI * (SPn — P Vn) + MX+KC * TD / TS * (SPn — P Vn — S Pn-1 +PVn-1)

其中OUT 是最终的输出，

KC 是回路增益，即比例系数，

SPn 是在采样时间n时设定点的温度值，

SPn--1 是在采样时间n--1时设定点的温度值 ，

PVn 是在采样时间n时过程变量的温度值，

PVn--1 是在采样时间n--1时过程变量的温度值，

MX 是在采样时刻n--1时的积分项的数值，

TD 是回路的微分周期，也称为微分时间或速率，

TS 是回路采样时间，

TI 是回路的积分周期，也称为积分时间或复位，

KC的值为常数，需要边测试边调整，

MX的值为常数，需要边测试边调整，

TD的值为常数，需要边测试边调整，

TI的值为常数，需要边测试边调整，

第四步，修正系数：利用高精度测温探头对试管件进行测量校准，调整温控算法所涉及到的系数；

第五步，保持恒温：当试管件达到预设温度，控制分析模块控制制冷片制冷量，使试管件保持恒温。本发明的温控方法简单实用，方案切实可行。

作为优选技术措施，经过实验，KC=1.65~1.85；MX=0.50~0.63；TD=1.24~1.36； TI=0.80~0.94。通过实验可知，以上参数带入温控算法中能够准确控制各制冷片的制冷量，使得待测物的温度保持恒定。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明设置温控机构能够保证装有待测物的试管件的温度恒定，避免因为温度的变化，影响待测物的活性，进而导致检测不准确。

本发明能够根据不同区域的温度情况，分别控制不同区域的制冷片制冷，使得不同区域试管件的温度能够保持一致，使得本发明的温度控制更为精确。

本发明的光纤组件一次能够传递多组荧光反射量，可同时对多组待测物进行检测，并且能够避免不同试管反射光的干扰，进而提升检测准确度。传送机构驱动激发光源模块在不同的光源中转换，一方面能够对同一待测物进行不同的荧光反射进行检测对比，另一方面能够适用不同的待测物，增加本发明的实用性。

本发明的温控方法简单实用，能够准确控制各制冷片的制冷量，使得待测物的温度保持恒定，方案切实可行。

附图说明

图1为本发明结构示意图（包括部分罩设组件）；

图2为本发明部分结构爆炸视图；

图3为本发明结构示意图（不包括罩设组件）；

图4为本发明激发光源模块与传送机构装配示意图；

图5为本发明滤光安装件的结构示意图；

图6为本发明光源罩合件的结构示意图；

图7为本发明温控机构部分结构示意图；

图8为本发明温控机构部分结构爆炸示意图；

图9为本发明温控机构局部结构爆炸示意图；

图10为本发明第二管板结构示意图。

附图标记说明：

1-激发光源模块，2-光纤组件，3-传送机构，4-摄像机器，5-插装组件，6-制冷组件，7-吹风器，8-排气组件，9-罩设组件，10-基座架，11-安装板，12-发光体，13-光源罩合件，14-滤光安装件，21-激发光纤管，22-接收光纤管，23-光纤板，31-丝杠；32-丝杠螺母；33-驱动板；34-安装座；35-连接板；351-通孔；51-第一管板；52-第二管板；53-第三管板；54-第四管板；531-铺线槽；532-铺线接槽；533-穿设孔；541-管腔件；542-缺口；71-通风腔；81-排气腔体；82-排气栅板；91-底座，92-护板组件，93-第一遮光罩，94-第二遮光罩，95-中隔板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

如图1-10所示具体实施例，一种带有温控机构的荧光检测装置，包括控制分析模块以及用于放置装有待测物试管件的装载机构，所述装载机构包括用于插装试管件的插装组件5、用于对插装组件5以及试管件保持恒温的温控机构。

所述温控机构包括用于产生冷气的制冷组件6、用于加速冷气流动的吹风器7、用于排出气体的排气组件8，所述制冷组件6架设于一基座架10上方，所述基座架10中间安装吹风器7，两侧安装所述排气组件8。所述制冷组件6包括若干制冷片，所述制冷片均匀排铺于插装组件5下方，制冷片分区域独立控制制冷量，方便控制各区域的待测物温度。

所述制冷组件6包括若干制冷片，所述制冷片均匀排铺于插装组件5下方。所述吹风器7上方架设一用于引导风向的通风腔71，所述套筒内壁为光滑圆壁面，其高度小于或与排气组件8下端持平。所述排气组件8包括排气腔体81以及嵌设排气腔体81端部的排气栅板82，所述排气腔体81为喇叭状，排气栅板82倾斜排列于排气腔体81端口。

所述插装组件5包括用于插接试管件的第一管板51、用于安装一光纤组件2的第二管板52、用于压紧光纤组件2的第三管板53、用于罩设试管件的第四管板54，所述第一管板51、第二管板52、第三管板53、第四管板54依次层叠布置。所述第一管板51排设管腔件541，所述管腔件541为圆柱形腔体，其侧壁开设用于容纳光纤组件2探头的缺口542。所述第二管板52开设若干穿设孔533，相邻穿设孔533开设用于容纳光纤束的铺线槽531，若干铺线槽531设有用于固定光纤束的铺线接槽532，所述铺线槽531与缺口542贯通。

所述荧光检测装置设置激发光源模块1。所述激发光源模块1连接一用于传输发光体12发出的光的光纤组件2，所述光纤组件2包括一端相邻激发光源模块1另一端相邻待测物的激发光纤以及一端相邻待测物另一端相邻控制分析模块的接收光纤；所述控制分析模块包括用于拍摄接收光纤传输待测物荧光反射量的摄像机器4、用于处理图片数据以及判定待测物性质的处理器。

本发明设有用于保护内部零部件的罩设组件9。所述罩设组件包括罩设在荧光检测装置外端的护板组件92、罩设在所述激发光源模块1外端的用于遮挡外部光线的遮光组件，遮光组件包括第一遮光罩93、第二遮光罩94以及中隔板95，所述第一遮光罩93、第二遮光罩94与中隔板95扣合在一起。遮光组件由三部分组成，方便拆卸，节省工时，同时遮光组件能够避免外部光线干扰，提示荧光检测的准确性。

所述激发光纤与接收光纤分别包括若干光纤束，所述光纤束的数量与待测物的数量相同。所述激发光源模块1与激发光纤之间设有激发滤光片，所述摄像机器4与接收光纤之间设有接收滤光片；所述发光体12安装于一光源罩合件13上，所述激发滤光片嵌设于一滤光安装件14内部空腔内，所述光源罩合件13与滤光安装件14扣合在一起并使得发光体12与激发滤光片保持一定距离。所述激发光源模块1包括若干不同波长的发光体12、若干与发光体12相匹配的激发滤光片以及接收滤光片。

所述激发光源模块1连接一用于驱动激发光源模块1往复移动的传送机构3；所述传送机构3包括与激发光源模块1固定连接的丝杠螺母32、与丝杠螺母32螺纹连接的丝杠31、驱动丝杠旋转的驱动源。所述丝杠螺母连接一用于安装激发光源模块1的安装组件，所述安装组件包括用于安装激发光源模块1的安装板11、被丝杠螺母驱动往复运动的驱动板33、用于一端连接安装板11另一端连接驱动板33并配合摄像机器4拍照的连接板35；所述驱动板33设有供一光纤板23穿过的通槽，所述光纤板23上端穿设光纤组件2，下端固定于一底座91上。

光纤板23上端开设用于穿设一激发光纤管21的第一通孔351，下端开设用于穿设接收光纤管22的第二通孔351，所述第一通孔351的高度与发光体12的高度相同，所述第二通孔351的高度与摄像机器4的高度相同。所述激发光纤穿过激发光纤管21，用于传输发光体12的光；接收光纤穿过接收光纤管22，用于传输待测物反射的荧光供摄像机器4拍照。

所述连接板35开设用于透光的透光孔，所述透光孔的位置与摄像机器的位置一一对应。

丝杠两端架设安装座34，所述安装座34开设用于穿设丝杠的连接孔，所述安装座34上端部固定连接一用于供驱动板33往复滑动的滑轨，驱动板33下端固连滑块，丝杠螺母设有一用于推动滑块往复移动的伸出板，结构简单实用。

一种带有温控机构的荧光检测装置的温控方法包括以下步骤：

第一步，设定温度：根据待测物的需要，设定试管件环境的温度。

第二步，测温：利用高精度测温探头对装有待测物的试管件进行测温，获取温度值传输给控制分析模块。

第三步，制冷：控制分析模块根据温控算法控制制冷片制冷，调节试管件的温度，将装有待测物的试管件控制在设定温度。

所述温控算法为OUT= KC * (SPn — P Vn)+KC * TS / TI * (SPn — P Vn) + MX+KC * TD / TS * (SPn — P Vn — S Pn-1 +PVn-1)

其中OUT 是最终的输出，

KC 是回路增益，即比例系数，

SPn 是在采样时间n时设定点的温度值，

SPn--1 是在采样时间n--1时设定点的温度值 ，

PVn 是在采样时间n时过程变量的温度值，

PVn--1 是在采样时间n--1时过程变量的温度值，

MX 是在采样时刻n--1时的积分项的数值，

TD 是回路的微分周期，也称为微分时间或速率，

TS 是回路采样时间，

TI 是回路的积分周期，也称为积分时间或复位，

KC的值为常数，需要边测试边调整，

MX的值为常数，需要边测试边调整，

TD的值为常数，需要边测试边调整，

TI的值为常数，需要边测试边调整，

第四步，修正系数：利用高精度测温探头对试管件进行测量校准，调整温控算法所涉及到的系数。经过实验，KC=1.65~1.85。MX=0.50~0.63。TD=1.24~1.36。 TI=0.80~0.94。

第五步，保持恒温：当试管件达到预设温度，控制分析模块控制制冷片制冷量，使试管件保持恒温。

现有技术的温控效果：

升温速率:

A)平均升温速率：从50℃~90℃，≥1.5℃/S；

B)最大升温速率：从50℃~90℃，≥2.5℃/S。

降温速率：

A）平均降温速率：从50℃~90℃，≥1.5℃/S；

B）最大降温速率：从50℃~90℃，≥2.0℃/S。

控温精度：≤0.5℃；

温度准确度：测定值与设置温度差值绝对值应≤0.5℃。

模块温度均匀性：

温度差值应在±1℃范围内。

通过本发明的温控算法后，使温控大大领先于现有技术，具体参数如下：

升温速率:

A)平均升温速率：从50℃~90℃，≥2.5℃/S；

B)最大升温速率：从50℃~90℃，≥4℃/S。

降温速率：

A）平均降温速率：从50℃~90℃，≥2.1℃/S；

B）最大降温速率：从50℃~90℃，≥5℃/S。

控温精度：

≤0.3℃；

温度准确度：

测定值与设置温度差值绝对值应≤0.4℃。

模块温度均匀性：温度差值应在±0.2℃范围内。

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