一种全自动PCR分析系统光信号扩增检测装置的制作方法

一种全自动pcr分析系统光信号扩增检测装置
技术领域
1.本实用新型属于体外诊断技术领域，具体涉及一种全自动pcr分析系统光信号扩增检测装置。


背景技术：

2.核酸分离纯化技术是生物化学与分子生物学的一项基本技术。随着分子生物学技术广泛应用于生物学、医学及其相关等领域，核酸分离纯化技术也得到进一步发展。各种新方法、经完善后的传统经典方法以及商品试剂方法的不断出现，极大地推动了分子生物学的发展。核酸是由许多核苷酸聚合成的生物大分子化合物，为生命的最基本物质之一。核酸广泛存在于所有动植物细胞、微生物体内，生物体内的核酸常与蛋白质结合形成核蛋白。近年来随着分子生物学的高速发展，以核酸为基础的分子诊断和检测技术在诸多领域中日益凸显出至关重要的作用。现有的核酸提纯以具有耗时短，提纯精度高，自动化处理大批量实验样本的优点；而荧光pcr分析系统是通过在pcr的基础上加入荧光基团，荧光信号的变化的实时监测pcr的反应过程，最后通过对未知模板进行定量分析的方法。目前，实时荧光定量pcr已成为不同样品间进行基因表达水平定量差异比较的权威性方法。
3.光信号发射检测模块发射出激发光，激发光照射到样本上的荧光物质，就会激发出另一种对应波长的光，这个被激发出来的光再通过光纤传输到检测模块上。检测模块通过对被激发光的强弱判定样本中含有相应物质的量。变温扩增模块用于增强被激发光的强度，便于检测装置接收接激发光。但是，在接收被激发光时，需要重新调整相应的接收光滤光片，操作麻烦。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种全自动pcr分析系统光信号扩增检测装置。
5.本实用新型所采用的技术方案为：
6.一种全自动pcr分析系统光信号扩增检测装置，包括光信号发射检测模块和变温扩增模块，光信号发射检测模块包括双向电机，双向电机的其中一个输出轴上连接有光源组件和发射光滤光盘，双向电机的另一个输出轴上连接有接收光滤光盘；所述发射光滤光盘旁设置有收光光锥，收光光锥与变温扩增模块的接收端通过光纤连接，接收光滤光盘旁设置有光纤聚光镜，光纤聚光镜与变温扩增模块的发射端通过光纤连接，接收光滤光盘远离光纤聚光镜的一侧设置有检测探头，检测探头上连接有检测电路板。
7.双向电机带动光源组件、发射光滤光盘和接收光滤光盘转动，当光源组件上的某个激发光光源对准收光光锥时，该光源发射的光线经对应其波长的发射光滤光片过滤掉杂光后经收光光锥传输到变温扩增模块。该光线在变温扩增模块中穿过试剂样本，变温扩增模块的温度在九十多度和六十多度之间保持稳定并循环切换，使得经过被样本激发的光增强。光线聚光镜接收被激发光后，经接收光滤光盘过滤掉杂光，再经检测探头检测，通过检
测电路板对被激发光进行分析。通过判定是否接收到光纤来判定样本中是否含有相应物质，通过判定接收的光纤的强弱来判定样本中相应物质的含量。依次使用不同波长的激发光进行上述步骤，可分别对样本中的多种物质进行检测。
8.双向电机同步驱动光源组件、发射光滤光盘和接收光滤光盘转动，则发射光滤光片与接收光滤光片是一一对应的。当光纤聚光镜接收被激发光后，需要单独调整接收光滤光盘。经双向电机调节光源组件后，与光纤聚光镜对准的接收光滤光片即与被接收光的波长对应。本实用新型使得接收光滤光盘的调节更加方便且准确。
9.作为本实用新型的优选方案，所述光源组件包括光源板，光源板安装于双向电机的输出轴上，光源板上均布有若干波长不同的激发光光源，发射光滤光盘上设置有若干与激发光光源对应的发射光滤光片，接收光滤光盘上设置有若干与激发光经变温扩增模块扩增后的接收光对应的接收光滤光片。六个激发光光源在光源板的圆周上的均匀分布，从而双向电机驱动光源板转动时，可使确定的激发光光源与收光光锥对准。
10.作为本实用新型的优选方案，所述激发光光源、发射光滤光片和接收光滤光片的数量均为六个。
11.作为本实用新型的优选方案，所述发射光滤光盘旁还设置有旋转定位传感器，旋转定位传感器电连接有控制电路板，控制电路板与双向电机电连接。旋转定位传感器能探测光源板的转动位置，从而判定相应激发光光源是否转动到位，并将信号发送至控制电路板。当激发光光源未转动到位时，控制电路板控制双向电机动作，使激发光光源转动到位。
12.作为本实用新型的优选方案，所述光信号发射检测模块还包括光信号壳体，双向电机、收光光锥、光纤聚光镜、检测探头和检测电路板均安装于光信号壳体上。
13.作为本实用新型的优选方案，所述变温扩增模块包括悬空加热块，收光光锥与悬空加热块的接收端通过光纤连接，光纤聚光镜与悬空加热块的发射端通过光纤连接，悬空加热块的两侧均设置有帕尔贴。试剂盒的微流控pcr芯片插入悬空加热块内，悬空加热块和帕尔贴可控制稳定在九十多度和六十多度之间保持稳定并循环切换，从而激发光经样本试剂后被激光的光线能呈指数增强，便于对被激发光进行检测。
14.作为本实用新型的优选方案，还包括模块外壳，悬空加热块和帕尔贴安装于模块外壳内。
15.作为本实用新型的优选方案，所述模块外壳的两侧均安装有散热器。
16.作为本实用新型的优选方案，所述散热器远离帕尔贴的一侧安装有散热风扇。
17.本实用新型的有益效果为：
18.本实用新型的双向电机同步驱动光源组件、发射光滤光盘和接收光滤光盘转动，则发射光滤光片与接收光滤光片是一一对应的。当光纤聚光镜接收被激发光后，需要单独调整接收光滤光盘。经双向电机调节光源组件后，与光纤聚光镜对准的接收光滤光片即与被接收光的波长对应。本实用新型使得接收光滤光盘的调节更加方便且准确。
附图说明
19.图1是全自动pcr分析系统的结构示意图；
20.图2是分析模块的结构示意图；
21.图3是分析模块的爆炸图；
22.图4是分析模块机芯的部分结构图；
23.图5是活塞升降模块和封膜刺破柱模块的主视图；
24.图6是活塞升降模块和封膜刺破柱模块的立体图；
25.图7是分析模块机芯的下部结构示意图；
26.图8是试剂盒的结构示意图；
27.图9是变温扩增模块、旋转阀驱动模块、磁体升降模块和加热裂解模块的结构示意图；
28.图10是磁体升降模块的结构示意图；
29.图11是旋转阀驱动模块的结构示意图；
30.图12是变温扩增模块的结构示意图；
31.图13是骨架的部分结构图；
32.图14是本实用新型的结构示意图；
33.图15是光信号发射检测模块的部分结构图；
34.图16是变温扩增模块的剖视图。
35.图中，1-分析模块；2-分析模块机芯；3-升降门组件；4-基座；5-人机交互模块；6-风扇；7-接口板；8-脚垫；9-指示灯板；10-指示灯导光柱；21-骨架；22-控制电路板；23-光信号发射检测模块；24-活塞升降模块；25-封膜刺破柱模块；26-变温扩增模块；27-旋转阀驱动模块；28-磁体升降模块；29-加热裂解模块；210-试剂盒；31-升降门电机；32-升降门丝杠；33-升降台；34-升降门；35-定位挡块；211-限位槽；231-双向电机；232-光源组件；233-发射光滤光盘；234-接收光滤光盘；235-收光光锥；236-光纤聚光镜；237-检测探头；238-检测电路板；239-旋转定位传感器；2310-光信号壳体；241-升降电机；242-升降丝杠；243-升降板；244-推杆；245-定位片；246-定位传感器；247-导筒；248-导柱；251-转动板；252-刺破架；253-刺破杆；254-复位弹簧；255-第一触压传感器；261-悬空加热块；262-帕尔贴；263-模块外壳；264-散热器；265-散热风扇；271-旋转电机；272-驱动杆；273-定位架；274-定位盘；275-阀门位置传感器；276-第三触压传感器；281-驱动电机；282-磁体；283-磁体插槽；284-第二触压传感器；2101-活塞孔；2102-刺破孔；2103-微流控pcr芯片；2104-旋转阀操作孔；2321-光源板；2322-激发光光源；2461-挤压活塞位置传感器；2462-中位传感器；2463-刺破位置传感器。
具体实施方式
36.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
37.如图12、图14～图15所示，本实施例的全自动pcr分析系统光信号扩增检测装置，包括光信号发射检测模块23和变温扩增模块26，光信号发射检测模块23包括光信号壳体2310，光信号壳体2310上安装有双向电机231，双向电机231的其中一个输出轴上连接有光源组件232和发射光滤光盘233，双向电机231的另一个输出轴上连接有接收光滤光盘234；所述发射光滤光盘233旁设置有收光光锥235，收光光锥235与变温扩增模块26的接收端通
过光纤连接，接收光滤光盘234旁设置有光纤聚光镜236，光纤聚光镜236与变温扩增模块26的发射端通过光纤连接，接收光滤光盘234远离光纤聚光镜236的一侧设置有检测探头237，检测探头237上连接有检测电路板238。所述光源组件232包括光源板2321，光源板2321安装于双向电机231的输出轴上，光源板2321上均布有六个波长不同的激发光光源2322，发射光滤光盘233上设置有六个与激发光光源2322对应的发射光滤光片，接收光滤光盘234上设置有六个与激发光经变温扩增模块26扩增后的接收光对应的接收光滤光片。
38.双向电机231带动光源组件232、发射光滤光盘233和接收光滤光盘234转动，当光源组件232上的某个激发光光源2322对准收光光锥235时，该光源发射的光线经对应其波长的发射光滤光片过滤掉杂光后经收光光锥235传输到变温扩增模块26。该光线在变温扩增模块26中穿过试剂样本，变温扩增模块26的温度在九十多度和六十多度之间保持稳定并循环切换，使得经过被样本激发的光增强。光线聚光镜接收被激发光后，经接收光滤光盘234过滤掉杂光，再经检测探头237检测，通过检测电路板238对被激发光进行分析。通过判定是否接收到光纤来判定样本中是否含有相应物质，通过判定接收的光纤的强弱来判定样本中相应物质的含量。依次使用不同波长的激发光进行上述步骤，可分别对样本中的多种物质进行检测。
39.双向电机231同步驱动光源组件232、发射光滤光盘233和接收光滤光盘234转动，则发射光滤光片与接收光滤光片是一一对应的。当光纤聚光镜236接收被激发光后，需要单独调整接收光滤光盘234。经双向电机231调节光源组件232后，与光纤聚光镜236对准的接收光滤光片即与被接收光的波长对应。本实用新型使得接收光滤光盘234的调节更加方便且准确。
40.更进一步，所述发射光滤光盘233旁还设置有旋转定位传感器239，旋转定位传感器239电连接有控制电路板，控制电路板与双向电机231电连接。旋转定位传感器239能探测光源板2321的转动位置，从而判定相应激发光光源2322是否转动到位，并将信号发送至控制电路板。当激发光光源2322未转动到位时，控制电路板控制双向电机231动作，使激发光光源2322转动到位。
41.如图16所示，所述变温扩增模块26包括模块外壳263，模块外壳263内安装有悬空加热块261，收光光锥235与悬空加热块261的接收端通过光纤连接，光纤聚光镜236与悬空加热块261的发射端通过光纤连接，悬空加热块261的两侧均设置有帕尔贴262。所述模块外壳263的两侧均安装有散热器264。所述散热器264远离帕尔贴262的一侧安装有散热风扇265。试剂盒的微流控pcr芯片插入悬空加热块261内，悬空加热块261和帕尔贴262可控制稳定在九十多度和六十多度之间保持稳定并循环切换，从而激发光经样本试剂后被激光的光线能呈指数增强，便于对被激发光进行检测。
42.本实用新型的光信号发射检测模块23和变温扩增模块26是全自动pcr分析系统的一部分。如图1～图4所示，使用微流控芯片进行分子诊断的全自动pcr分析系统，包括若干分析模块1，分析模块1包括分析模块机芯2；所述分析模块机芯2包括骨架21，骨架21上安装有控制电路板22，骨架21上还分别安装有均与控制电路板22电连接的光信号发射检测模块23、活塞升降模块24、封膜刺破柱模块25、变温扩增模块26、旋转阀驱动模块27、磁体升降模块28和加热裂解模块29；还包括试剂盒210，试剂盒210上设置有微流控pcr芯片2103，微流控pcr芯片2103分别插入变温扩增模块26、磁体升降模块28和加热裂解模块29，旋转阀驱动
模块27的输出端插入试剂盒210内，活塞升降模块24的输出端和封膜刺破柱模块25的输出端均插入试剂盒210内，光信号发射检测模块23与变温扩增模块26通过光纤连接。
43.需要说明的是，为了保证本实用新型的系统方便使用，本实用新型还包括基座4，若干分析模块1安装于基座4内，基座4上还安装有人机交互模块5，分析模块1分别与人机交互模块5电连接。
44.分析模块1还包括壳体，壳体上除了分析模块机芯2，还分别安装有风扇6、接口板7、脚垫8、指示灯板9、指示灯导光柱10，接口板7与分析模块机芯2内的控制电路板22电连接。
45.如图8和图4所示，试剂盒210上侧设置有活塞孔2101和刺破孔2102。活塞升降模块24的输出端可插入活塞孔2101内，封膜刺破柱模块25的输出端可插入刺破孔2102内。如图9所示，微流控pcr芯片2103分别插入到变温扩增模块26、磁体升降模块28和加热裂解模块29上。试剂盒210上还设置有旋转阀操作孔2104，旋转阀驱动模块27的输出端插入旋转阀操作孔2104内。
46.用户使用过程中，先接通电源并开机准备测试，用户录入样本和试剂盒210信息后，把样本加入试剂盒210样本位，然后关闭试剂盒210盖子，插入分析系统对应的检测位，点击开始测试。之后一切检测操作由分析系统自动完成，完成测试后分析系统对应舱门开启，等待用户取出试剂盒210并点击完成测试关闭舱门。
47.在分析系统自动操作的过程中，首先旋转阀驱动模块27驱动旋转阀到试剂盒210对应位置，封膜刺破柱模块25刺破试剂盒210内的液体试剂封口膜。然后活塞升降模块24驱动试剂盒210内的橡胶活塞运动，从而实现液体的移动。之后旋转阀驱动模块27驱动旋转阀到需要的位置，通过活塞抽取需要的试剂然后旋转阀再转动到需要的位置，挤压活塞排出试剂，如此往复操作多种试剂反应。通过磁体升降模块28和加热裂解模块29配合完成核酸的裂解与提取功能，最后通过变温扩增模块26和光信号发射检测模块23配合完成核酸的扩增和实时的光信号检测。试剂盒210安装到位后，由控制电路板22控制光信号发射检测模块23、活塞升降模块24、封膜刺破柱模块25、变温扩增模块26、旋转阀驱动模块27、磁体升降模块28和加热裂解模块29动作，从而实现自动分子诊断。
48.如图4所示，为了保证分子诊断时试剂盒210得到密封，所述骨架21上安装有升降门组件3，升降门组件3包括安装于骨架21上的升降门电机31，升降门电机31的输出轴上连接有升降门丝杠32，升降门丝杠32螺纹连接有升降台33，升降台33上转动连接有升降门34，升降门34搭接于骨架21的侧壁上。升降门电机31能驱动升降门丝杠32转动，升降门丝杠32驱动升降台33升降，从而升降台33带动升降门34升降。在安装试剂盒210前将升降门34升起，在安装试剂盒210后将升降门34降下。骨架21上还安装有用于对升降台33进行限位的定位挡块35。
49.以下介绍活塞升降模块24和封膜刺破柱模块25的具体结构：
50.如图5和图6所示，所述活塞升降模块24包括安装于骨架21上的升降电机241，升降电机241的输出端连接有升降丝杠242，升降丝杠242螺纹连接有升降板243，升降板243上连接有用于推动试剂盒210内的橡胶活塞运动的推杆244，推杆244插入试剂盒210的活塞孔2101内。升降电机241驱动升降丝杠242转动，升降丝杠242驱动升降板243上升或下降。升降板243下降时，升降板243上的推动伸进试剂盒210内，并带动试剂盒210内的橡胶活塞运动，
从而可通过驱动活塞动作抽取需要的试剂到需要的位置。
51.为了保证升降板243平稳移动，骨架21上还安装有两根导杆，升降板243上固定有两个导筒247，导筒247套设在导柱248上。升降板243被升降丝杠242驱动时，升降板243被两根导柱248限制转动，从而升降板243能平稳地直线升降。
52.所述封膜刺破柱模块25包括转动板251，转动板251铰接于骨架21上，转动板251的一端搭接于升降板243上，转动板251的另一端铰接有刺破架252，刺破架252上连接有若干用于刺破试剂盒210内的液体试剂封口膜的刺破杆253。升降板243上升时推动转动板251转动，从而转动板251上的刺破杆253能刺破试剂盒210内的液体试剂封口膜。
53.刺破杆253升起时，为了对刺破架252进行限位，在骨架21上安装第一触压传感器255。当刺破架252上升到挤压第一触压传感器255时，第一触压传感器255将信号发送至控制电路板22，控制电路板22控制升降电机241停机。
54.所述刺破架252上连接有若干用于将刺破架252弹起的复位弹簧254。当升降板243降下后，升降板243与转动板251分离，复位弹簧254在复位的过程中将刺破架252和刺破杆253向上推，避免刺破杆253停留在试剂盒210内。
55.所述升降板243上固定有定位片245，定位片245的移动路径上设置有三个定位传感器246，定位传感器246与控制电路板22电连接。定位传感器246包括挤压活塞位置传感器2461、中位传感器2462和刺破位置传感器2463。当定位片245移动到挤压活塞位置传感器2461位置时，推杆244移动到最下端，活塞内的试剂被完全挤出。当定位片245移动到中位传感器2462位置时，刺破杆253和推杆244均与试剂盒210分离。当定位片245移动到刺破位置传感器2463位置时，刺破杆253处于刺破液体试剂封口膜位置。挤压活塞位置传感器2461、中位传感器2462和刺破位置传感器2463均与控制电路板22电连接，当定位片245触发任意一个定位传感器246时，定位传感器246将信号发送至控制电路板22，再由控制电路板22控制升降电机241停机或启动。
56.以下介绍分析模块机芯2的下部的具体结构：
57.如图7～10所示，所述磁体升降模块28包括安装于骨架21上的驱动电机281，驱动电机281的输出轴上连接有磁体282，磁体282上设置有磁体插槽283，微流控pcr芯片2103穿过磁体插槽283。驱动电机281驱动磁体282升起时，微流控pcr芯片2103穿过磁体插槽283，从而实现试剂盒210内部磁珠的分离。
58.驱动电机281的安装架上还安装有用于检测磁体282是否降下到位的第二触压传感器284，第二触压传感器284与控制电路板22电连接。当磁体282降下并挤压第二触压传感器284时，第二触压传感器284将信号发送至控制电路板22，并由控制电路板22控制驱动电机281停机。
59.具体地，如图11所示，所述旋转阀驱动模块27包括安装于骨架21上的分设于试剂盒210两侧的两个旋转电机271，旋转电机271的输出轴连接有用于驱动旋转阀动作的驱动杆272，驱动杆272插入试剂盒210的旋转阀操作孔2104内。旋转电机271驱动驱动杆272转动，则驱动杆272驱动旋转阀拨转到相应位置，从而实现不同流道或试剂的选择。
60.所述骨架21上还安装有定位架273，驱动杆272上安装有定位盘274，定位盘274上设置有若干定位槽，定位盘274上套设有阀门位置传感器275，阀门位置传感器275安装于定位架273上。定位架273上的阀门位置传感器275通过探测定位盘274的转动角度来判定旋转
阀的开启位置，方便进行自动控制。
61.定位架273内侧安装有第三触压传感器276，当安装试剂盒210时，试剂盒210挤压第三触压传感器276时，第三触压传感器276将安装到位信号发送至控制电路板22。
62.如图9所示，加热裂解模块29上设置有供微流控pcr芯片2103插入的插槽，加热裂解模块29用于控制温度对芯片裂解仓进行加热。
63.如图13所示，所述骨架21上设置有用于对刺破架252进行限位的限位槽211。限位槽211能对刺破架252进行限位，保证刺破架252沿直线准确移动，从而保证刺破杆253能准确刺破封口膜。
64.本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。