基于量子点荧光标记的便携式生化快速检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生化样品检测仪器领域，尤其是涉及了一种基于量子点荧光标记的便携式生化快速检测系统，将量子点荧光标记分析方法结合机械电子控制形成一套自动化检测装置系统。
【背景技术】
[0002]荧光是一种光致发光的现象。当光源照射某些物质，也就是所谓的荧光素时，荧光素会发出不同波长的被激发光；当撤去光源后，荧光素发出的被激发光也会消失。用荧光素通过一定手段标记待测物，然后以荧光素所发射的荧光强度与待测物浓度之间的线性关系为依据，就是所谓的荧光光谱分析法的检测原理。
[0003]荧光光谱分析法相较于其他方法虽然有灵敏度高、特异性好以及检测快速等优点，但荧光素本身的性质会对检测结果造成比较大的影响，荧光寿命较短或者与背景光波长相近，都会对最后的检测结果产生负面影响。
[0004]量子点作为一种新兴的荧光标记材料，相较于传统材料，有许多优点。比如它具有很宽的激发光谱和较窄的发射光谱，因此可以使用同一激发光源同时激发多种量子点，各自发射出不同波长的荧光，然后同时进行检测。量子点同时有比较大的斯托克斯位移，能明显避免激发光与发射光之间的光谱峰值重叠。另外，量子点有比较长的荧光寿命，而且有比较好的生物相容性。
[0005]例如在多元食源性病菌的快速检测中，利用量子点作为标记物，采用荧光免疫分析的方法已取得比较好的实验室成果。比如Yang和Li (2006)利用两种发射波长分别为525nm和705nm的量子点分别标记大肠杆菌和沙门氏菌抗体进行检测，Wang等(2011)用发射光波长为530nm，580nm，620nm的三种量子点作为焚光标记物，同时对鼠伤寒沙门氏菌、大肠杆菌0157:H7和单增李斯特菌检测，都有比较好的检测效果。
【发明内容】
[0006]本发明的目的，在于针对现有技术的不足，提供一种以量子点为标记物，基于荧光分析方法，结合机械电子与计算机软件控制技术，实现自动化的对一种或多种生化混合样品进行快速检测的装置系统。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案主要包含:
[0008]本发明包括荧光检测模块、光纤控制模块、自动进样模块、旋转检测台模块、电机控制模块和上位机模块，荧光检测模块、光纤控制模块、自动进样模块、旋转检测台模块和电机控制模块组成检测台装置，电机控制模块分别与与光纤控制模块、自动进样模块和旋转检测台模块相连，荧光检测模块与光纤控制模块连接，上位机模块分别与荧光检测模块和电机控制模块连接，上位机模块采用计算机。
[0009]所述的旋转检测台模块包括一次性注射器固定盘、圆柱连接件、一次性试管固定盘、旋转检测台定位销、第二光电开关、第二光电开关固定座、旋转驱动块、推力球轴承、推力球轴承钢球保持架固定环和旋转检测台驱动电机；旋转检测台驱动电机固定安装在检测台底座中部底面，旋转检测台驱动电机的输出轴向上穿过检测台底座的通孔与呈方体的旋转驱动块同轴固定连接，旋转驱动块套装在一次性试管固定盘底面中心的方孔中，一次性试管固定盘与检测台底座顶面之间连接有推力球轴承，推力球轴承外周围通过推力球轴承钢球保持架固定环径向限位固定；一次性试管固定盘顶部沿圆周间隔均布竖直装有多根一次性试管，一次性试管固定盘顶部中心经圆柱连接件与一次性注射器固定盘同轴固定连接，一次性注射器固定盘上沿圆周间隔均布竖直装有与各个一次性试管对应的一次性注射器，一次性注射器针头向下插入到一次性试管中；第二光电开关位于一次性试管固定盘一侧方，第二光电开关通过第二光电开关固定座固定装在检测台底座上，旋转检测台定位销沿径向固定安装在一次性试管固定盘底部的周面，旋转检测台定位销与第二光电开关配合，光纤控制模块和自动进样模块安装在一次性试管固定盘周围侧方的检测台底座上。
[0010]所述的自动进样模块包含直线导轨、升降滑块、一次性注射器压缩推进板、升降滑块定位触发板、第三光电开关、第三光电开关固定盘、第四光电开关、第四光电开关固定盘、自动进样模块驱动电机和丝杆；自动进样模块驱动电机固定安装在检测台底座底面，自动进样模块驱动电机的输出轴向上穿过检测台底座的通孔与丝杆同轴固定连接，丝杆侧方竖直平行安装有直线导轨，丝杆上套有升降滑块嵌入直线导轨中上下移动，升降滑块侧面固定连接有升降滑块定位触发板与一次性注射器压缩推进板；第三光电开关、第四光电开关分别通过第三光电开关固定盘、第四光电开关固定盘固定安装在检测台机架上，并位于升降滑块定位触发板同一侧方，升降滑块定位触发板与第三光电开关和第四光电开关配合；一次性注射器压缩推进板顶部朝向旋转检测台模块设有延伸杆，延伸杆正下方为一次性注射器所在的工位，延伸杆用于挤压一次性注射器。
[0011]所述的光纤控制模块包括第一光电开关、第一光电开关固定座、光纤检测头安装座、光纤、光纤检测头安装座定位螺栓和光纤检测头驱动电机，光纤检测头驱动电机固定安装在检测台底座底面，光纤检测头驱动电机的输出轴向上穿过检测台底座的通孔与光纤检测头安装座同轴固定连接，光纤检测头安装座上部通过光纤检测头安装座水平安装有光纤，光纤检测头安装座下部水平安装有与光纤平行的光纤检测头安装座定位螺栓，第一光电开关通过第一光电开关固定座安装在光纤检测头安装座侧方，光纤检测头安装座定位螺栓与第一光电开关配合。
[0012]当所述光纤检测头安装座定位螺栓由光纤检测头驱动电机带动旋转到第一光电开关所在的检测口时，光纤对准旋转检测台模块上的一次性试管。
[0013]所述焚光检测模块包含焚光激发光源、焚光检测器，焚光激发光源和焚光检测器与光纤控制模块的光纤连接。
[0014]所述光纤控制模块的光纤为Y型光纤，光纤分叉的两端分别连接荧光激发光源与荧光检测器，集合的一端对准旋转检测台模块上盛放待测液的一次性试管底部。
[0015]所述的电机控制模块包括电机控制器和三个电机驱动器，电机控制器与三个电机驱动器相连，三个电机驱动器分别与本发明光纤控制模块、自动进样模块和旋转检测台模块中的三台电机相连。
[0016]所述的电机控制器输出PffM脉冲至电机驱动器进而控制电机的运动状态。
[0017]上位机模块作为整个检测体统的主要软件组成部分，通过USB或者UART等方式与检测台装置进行通信，控制整个检测流程的进行，并接收检测得到的光谱数据，然后对此进行分析处理，最后得出检测结果。上位机模块一方面通过控制电机控制模块进而控制自动进样模块、光纤控制模块和旋转检测台模块中的三个电机工作。另一方面，控制荧光检测模块动作，包括采集光谱信号，然后接收所得光谱数据并进行滤波、寻峰等分析处理，得出检测结果实时显示并生成检测结果输出。
[0018]本发明具有的有益效果是:
[0019]1、本发明实现了量子点荧光标记法检测流程的自动化。操作简单便捷，减少了人为操作可能带来的误差与交叉感染。
[0020]2、本发明所使用的注射器和试管均为一次性，避免了生化检测中因为清洗彻底较为困难而容易留下残留的问题，提高了检测的准确度。
[0021]3、本发明旋转检测台模块可实现多份样品共同检测，提高了检测效率。
[0022]4、本发明以激发光谱很宽而发射光谱较窄的量