一种模块化小型PCR反应与检测装置的制作方法

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一种模块化小型pcr反应与检测装置
技术领域
1.本实用新型涉及pcr反应与检测装置技术领域，尤其涉及一种模块化小型pcr反应与检测装置。

背景技术：

2.聚合酶链反应(polymerase chain reaction，pcr)是利用一段dna为模板，在dna聚合酶和核苷酸底物的共同参与下，将该段dna扩增至足够数量，以便进行结构和功能分析的一种反应。pcr检测方法在临床上的应用对快速诊断细菌性传染病等方面具有极为重要的意义。
3.pcr反应由变性、退火、延伸三个基本步骤构成并循环进行，具体而言，需要先将温度上升到93-96℃，将模板双链dna的氢键断裂，从而形成单链，再将温度降至50-55℃，使得引物与单链dna结合，再将温度升至60-75℃，在dna聚合酶的作用下，将于单链结合的引物，重新聚合成一条dna链，此过程反复进行，可实现初始dna链的指数增长。
4.pcr荧光检测是通过激发光照射样品，激发dna双链中的染料或者探针，产生荧光，进而通过感光元件，探测荧光的强度，从而反映样品中目标dna的浓度。现有技术下的pcr荧光检测仪通常采用96孔板作为样品载体(如：cn202111529964.1-一种高效荧光定量pcr仪)，虽然具有高通量、高稳定性的优点，但其整体成本较高，难以应用于各种需要即时检测的场景，此外，对于多个样品的同时检测需求，如上文提到的96孔板，虽然可以同时检测96个样品，但是在样品预处理、配液装备阶段，需要一次性批量处理再一起封膜，无法做到随到随检、完成配液即可载入仪器内部进行pcr荧光检测实验。

技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供了一种模块化小型pcr反应与检测装置，用以解决现有的pcr荧光检测仪制作成本高且难以应用于各种需要即时检测的场景的问题。
6.在本实用新型实施例中，该模块化小型pcr反应与检测装置包括转盘、温控组件、驱动组件、荧光检测组件以及控制模组；
7.所述转盘的上表面开设有多个ep管存放孔，用于存放盛有样品的ep管，所述温控组件用于加热所述ep管；所述荧光检测组件能够发出激发光，所述激发光用于激发样品，所述荧光检测组件还能够检测样品受到激发后发出的荧光；所述驱动组件的输出端与所述转盘连接，用于驱动所述转盘转动，从而将不同的所述ep管转动至所述荧光检测组件下方；所述控制模组能够控制所述驱动组件的打开与关闭。
8.作为所述模块化小型pcr反应与检测装置的进一步可选方案，所述荧光检测组件包括壳体、分光镜、滤波片、发光体以及雪崩二极管，所述分光镜与所述滤波片设置于所述壳体内；
9.所述壳体上开设有入射孔、出光孔以及检测孔，所述入射孔与所述出光孔之间、所述出光孔与所述检测孔之间能够形成完整的光通路，所述雪崩二极管设置于所述检测孔，
所述发光体设置于所述入射孔，所述发光体发出的激发光经过所述滤波片过滤后，由所述分光镜反射，从所述出光孔进入所述ep管内，所述ep管内的样品被激发后发出的荧光依次经过所述出光孔和所述分光镜后，通过所述检测孔进入所述雪崩二极管内。
10.作为所述模块化小型pcr反应与检测装置的进一步可选方案，所述检测孔设置于所述壳体的顶面，所述出光孔设置于所述壳体的底面，所述检测孔与所述出光孔构成贯通所述壳体的竖直通道，所述入射孔设置于所述壳体侧面，所述入射孔从侧面贯穿所述壳体至所述竖直通道，一个所述分光镜设置于所述竖直通道内，并位于由所述入射孔射入的激发光的光路上，所述分光镜与水平面成一定的角度，所述角度能够将所述激发光反射进所述出光孔内。
11.作为所述模块化小型pcr反应与检测装置的进一步可选方案，所述壳体包括上壳体与下壳体，所述上壳体能够盖合连接于所述下壳体形成所述壳体；所述上壳体与所述下壳体盖合连接的接触面设置为斜面，所述斜面上开设有凹槽，所述分光镜设置于所述凹槽内，从而与水平面成一定的角度。
12.作为所述模块化小型pcr反应与检测装置的进一步可选方案，所述转盘内开设有容置腔，所述温控组件设置于所述容置腔内，从而对所述ep管进行加热。
13.作为所述模块化小型pcr反应与检测装置的进一步可选方案，所述模块化小型pcr反应与检测装置还包括热盖，所述热盖盖设于所述转盘的上表面，所述热盖上开设有放样口和通光孔，所述通光孔用于通过样品受激发后发出的荧光，所述放样口用于将所述ep管放入所述ep管存放孔内。
14.作为所述模块化小型pcr反应与检测装置的进一步可选方案，所述荧光检测组件与所述热盖之间留有距离，所述荧光检测组件外侧设置有检测组件外壳，所述检测组件外壳包括遮光板与上盖，所述上盖上设置有舱门，所述上盖设置于所述荧光检测组件的上方，所述遮光板围合于所述上盖与所述热盖之间，从而形成密闭空间。
15.作为所述模块化小型pcr反应与检测装置的进一步可选方案，所述控制模组能够控制所述舱门在pcr反应处于某些温度区间内时关闭，并在处于另一些温度区间内时可以打开。
16.作为所述模块化小型pcr反应与检测装置的进一步可选方案，还包括底座以及底座外壳，所述底座外壳围合于所述底座的外侧，形成向上开口的容纳空间，所述驱动组件与所述转盘设置于所述容纳空间内，所述底座、所述上盖、所述遮光罩以及所述底座外壳共同构成封闭结构。
17.作为所述模块化小型pcr反应与检测装置的进一步可选方案，所述驱动组件包括电机以及联轴器，所述转盘的下端面上设置有转轴，所述电机的输出端通过所述联轴器与所述转轴连接。
18.实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：
19.利用ep管装载样品，而ep管自带密封，可以省去检测前对样品封膜的步骤，采用转盘承载装有样品的ep管，转盘旋转切换上样、检测位置，其整体机械结构简单，生产成本低，且检测模块固定，稳定性高；整体而言，该模块化小型pcr反应与检测装置实现了样品的随到随检。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.其中：
22.图1为本实用新型一实施例中该模块化小型pcr反应与检测装置的外部结构示意图；
23.图2为本实用新型一实施例中该模块化小型pcr反应与检测装置的主要元件装配结构示意图；
24.图3为本实用新型一实施例中荧光检测组件的结构爆炸示意图；
25.图4为本实用新型一实施例中该模块化小型pcr反应与检测装置的结构爆炸示意图；
26.主要元件符号说明：
27.10-转盘，11-ep管存放孔；
28.20-驱动组件，21-电机，22-联轴器；
29.30-荧光检测组件，311-上壳体，3111-检测孔，312-下壳体，3121-入射孔，32-分光镜，33-滤波片，34-发光体，35-雪崩二极管；
30.40-热盖，41-放样口，42-通光孔；
31.51-遮光板，52-上盖，521-舱门；
32.61-底座，62-底座外壳；
33.70-ep管。
具体实施方式
34.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以通过许多其他不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
35.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
36.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
37.本实用新型实施例提供了一种模块化小型pcr反应与检测装置，用以解决现有的pcr荧光检测仪制作成本高且难以应用于各种需要即时检测的场景的问题。
38.在本实用新型实施例中，请结合参考图1至图3，该模块化小型pcr反应与检测装置
包括转盘10、温控组件、驱动组件20、控制模组以及荧光检测组件30。其中，转盘10的上表面开设有若干个ep管存放孔11，用于存放盛有样品的ep管70，温控组件用于加热ep管70；荧光检测组件30能够发出激发光，该激发光用于激发样品，荧光检测组件30还能够检测样品受到激发后发出的荧光；驱动组件20的输出端与转盘10连接，用于驱动转盘10转动，从而将不同的ep管70转动至荧光检测组件30下方；控制模组能够控制驱动组件20的打开与关闭。
39.使用时，测试人员将ep管70放入ep管存放孔11内，温控组件控制ep管70的加热过程，使得ep管70内的模板dna能够循环进行变性、退火和延伸三个反应步骤，在ep管70处于退火温度区间时，控制模组通过控制驱动组件20驱动转盘10转动，从而将ep管70转动至荧光检测组件30的下方进行检测。
40.该模块化小型pcr反应与检测装置利用ep管70装载样品，而ep管70自带密封，可以省去检测前对样品封膜的步骤，采用转盘10承载装有样品的ep管70，转盘10旋转切换上样、检测位置，其整体机械结构简单，生产成本低，且检测模块固定，稳定性高；整体而言，该模块化小型pcr反应与检测装置实现了样品的随到随检。
41.可以理解的是，该模块化小型pcr反应与检测装置的供给对象并不仅限于pcr，而是对各类等温扩增体系的荧光探针法检测方案(如rca、lamp等)也同样适用。
42.在一种实施例中，请参考图4，荧光检测组件30包括壳体、分光镜32、滤波片33、发光体34以及雪崩二极管35。分光镜32与滤波片33设置于壳体内；壳体上开设有入射孔3121、出光孔(图中位于壳体底面，因视角限制未示出)以及检测孔3111，入射孔3121与出光孔之间、出光孔与检测孔3111之间能够形成完整的光通路，雪崩二极管35设置于检测孔3111，发光体34设置于入射孔3121，发光体34发出的激发光经过滤波片33过滤后，再由分光镜32反射进入出光孔，然后进入ep管70内，ep管70内的样品被激发后发出的荧光依次经过出光孔和分光镜32后进入雪崩二极管35内。
43.在上述实施例中，滤波片33用于将发光体34发出的光过滤掉某些波长后构成激发光，分光镜32的作用主要在于改变激发光的光路，因此可以通过改变滤波片33的种类和/或数量获得不同波长的激发光，通过改变分光镜32的数量以及激发光对分光镜32的入射角获得不同的光路，这些都应该认为属于本技术的保护范围。
44.在一种具体的实施例中，荧光检测组件30设置有多个，能够覆盖市面上绝大多数荧光探针的发射光谱，从而可以对不同的样本类型进行检测。
45.为简化荧光检测组件30的结构，在一种具体的实施例中，检测孔3111设置于壳体的顶面，出光孔设置于壳体的底面，检测孔3111与出光孔构成贯通壳体的竖直通道，入射孔3121设置于壳体的侧面，入射孔3121从侧面贯穿壳体直至检测孔3111与出光孔构成的竖直通道，一个分光镜32设置于竖直通道内，并位于由入射孔3121射入的激发光的光路上，分光镜32与水平面成一定的角度，该角度能够将激发光反射进出光孔内。
46.在一种更加具体的实施例中，壳体包括上壳体311与下壳体312，上壳体311能够盖合连接于下壳体312体形成完整的壳体；上壳体311与下壳体312盖合连接的接触面设置为斜面，位于上壳体311或位于下壳体312的斜面上开设有凹槽，分光镜32设置于凹槽内，从而与水平面成一定的角度。
47.在上述实施例中，检测孔3111开设于上壳体311上，出光孔与入射孔3121开设于下壳体312上，安装时，将分光镜32置上壳体311或下壳体312的凹槽内，将上壳体311与下壳体
312用螺栓等紧固件锁紧，将雪崩二极管35装入上壳体311的检测孔3111内，将滤波片33置于下壳体312的入射孔3121内，并安装发光体34(可采用螺纹连接或卡接等)，通过发光体34的一端压紧滤波片33。
48.在一种实施例中，该模块化小型pcr反应与检测装置还包括热盖40，热盖40盖设于转盘10的上表面，热盖40上开设有放样口41和通光孔42，通光孔42用于通过样品受激发后发出的荧光，放样口41用于将ep管70放入ep管存放孔11内。
49.在一种具体的实施例中，荧光检测组件30与热盖40之间留有距离，荧光检测组件30外侧设置有检测组件外壳，检测组件外壳包括遮光板51与上盖52，上盖52设置于荧光检测组件30的上方，遮光板51围合于上盖52与热盖40之间，从而形成密闭空间，用于隔绝外部杂光；上盖52上还设置有舱门521，使用者能够通过打开舱门521来放入ep管70。
50.在一种更加具体的实施例中，控制模组还能够控制舱门521在pcr反应处于某些温度区间内时关闭，并在处于另一些温度区间内时可以打开，能够打开的温度区间可以根据对人体安全的温度区间设置，从而保证使用者在放入ep管70时不会被烫伤，增加装置的安全性。
51.在一种进一步具体的实施例中，该模块化小型pcr反应与检测装置还包括底座61以及底座外壳62，底座外壳62围合于底座61的外侧，从而形成向上开口的容纳空间，驱动组件20与转盘10设置于该容纳空间内，底座61、底座外壳62、遮光板51以及上盖52共同构成封闭结构。
52.在一种实施例中，转盘10内开设有容置腔，温控组件设置于该容置腔内，从而对所述ep管70进行加热。
53.采用此种方案，可以让温控组件更加靠近ep管70，增强加热效果。
54.在一种具体的实施例中，容置腔被分隔成多个加热腔，每个加热腔内均设置有温控组件，每个温控组件可以独立工作，从而独立控制每个ep管70的反应阶段。
55.在一种实施例中，ep管存放孔11的构成材料采用高反射系数材料制成，或者在ep管存放孔11内涂覆有高反射系数材料涂层，从而将更多的荧光反射至雪崩二极管35处。
56.在一种实施例中，驱动组件20包括电机21以及联轴器22，转盘10的下端面上设置有转轴，电机21的输出端通过联轴器22与转轴连接。
57.在一种具体的实施例中，联轴器22与电机21的输出轴之间用顶丝锁紧。
58.在另一种具体的实施例中，转盘10的转轴通过螺栓安装到联轴器22上。
59.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
60.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

1.一种模块化小型pcr反应与检测装置，其特征在于，包括转盘、温控组件、驱动组件、荧光检测组件以及控制模组；所述转盘的上表面开设有多个ep管存放孔，用于存放盛有样品的ep管，所述温控组件用于加热所述ep管；所述荧光检测组件能够发出激发光，所述激发光用于激发样品，所述荧光检测组件还能够检测样品受到激发后发出的荧光；所述驱动组件的输出端与所述转盘连接，用于驱动所述转盘转动，从而将不同的所述ep管转动至所述荧光检测组件下方；所述控制模组能够控制所述驱动组件的打开与关闭。2.根据权利要求1所述的模块化小型pcr反应与检测装置，其特征在于，所述荧光检测组件包括壳体、分光镜、滤波片、发光体以及雪崩二极管，所述分光镜与所述滤波片设置于所述壳体内；所述壳体上开设有入射孔、出光孔以及检测孔，所述入射孔与所述出光孔之间、所述出光孔与所述检测孔之间能够形成完整的光通路，所述雪崩二极管设置于所述检测孔，所述发光体设置于所述入射孔，所述发光体发出的所述激发光经过所述滤波片过滤后，由所述分光镜反射，从所述出光孔进入所述ep管内，所述ep管内的样品被激发后发出的荧光依次经过所述出光孔和所述分光镜后，通过所述检测孔进入所述雪崩二极管内。3.根据权利要求2所述的模块化小型pcr反应与检测装置，其特征在于，所述检测孔设置于所述壳体的顶面，所述出光孔设置于所述壳体的底面，所述检测孔与所述出光孔构成贯通所述壳体的竖直通道，所述入射孔设置于所述壳体侧面，所述入射孔从侧面贯穿所述壳体至所述竖直通道，一个所述分光镜设置于所述竖直通道内，并位于由所述入射孔射入的激发光的光路上，所述分光镜与水平面成一定的角度，所述角度能够将所述激发光反射进所述出光孔内。4.根据权利要求3所述的模块化小型pcr反应与检测装置，其特征在于，所述壳体包括上壳体与下壳体，所述上壳体能够盖合连接于所述下壳体形成所述壳体；所述上壳体与所述下壳体盖合连接的接触面设置为斜面，所述斜面上开设有凹槽，所述分光镜设置于所述凹槽内，从而与水平面成一定的角度。5.根据权利要求1所述的模块化小型pcr反应与检测装置，其特征在于，所述转盘内开设有容置腔，所述温控组件设置于所述容置腔内，从而对所述ep管进行加热。6.根据权利要求1所述的模块化小型pcr反应与检测装置，其特征在于，还包括热盖，所述热盖盖设于所述转盘的上表面，所述热盖上开设有放样口和通光孔，所述通光孔用于通过样品受激发后发出的荧光，所述放样口用于将所述ep管放入所述ep管存放孔内。7.根据权利要求6所述的模块化小型pcr反应与检测装置，其特征在于，所述荧光检测组件与所述热盖之间留有距离，所述荧光检测组件外侧设置有检测组件外壳，所述检测组件外壳包括遮光板与上盖，所述上盖上设置有舱门，所述上盖设置于所述荧光检测组件的上方，所述遮光板围合于所述上盖与所述热盖之间，从而形成密闭空间。8.根据权利要求7所述的模块化小型pcr反应与检测装置，其特征在于，所述控制模组能够控制所述舱门在pcr反应处于某些温度区间内时关闭，并在处于另一些温度区间内时能够打开。9.根据权利要求7所述的模块化小型pcr反应与检测装置，其特征在于，还包括底座以及底座外壳，所述底座外壳围合于所述底座的外侧，形成向上开口的容纳空间，所述驱动组
件与所述转盘设置于所述容纳空间内，所述底座、所述上盖、所述遮光板以及所述底座外壳共同构成封闭结构。10.根据权利要求1所述的模块化小型pcr反应与检测装置，其特征在于，所述驱动组件包括电机以及联轴器，所述转盘的下端面上设置有转轴，所述电机的输出端通过所述联轴器与所述转轴连接。

技术总结

本实用新型实施例提供了一种模块化小型PCR反应与检测装置，该装置包括转盘、温控组件、驱动组件、荧光检测组件以及控制模组；所述转盘的上表面开设有多个EP管存放孔，用于存放盛有样品的EP管，所述温控组件用于加热所述EP管；所述荧光检测组件能够发出激发光，所述激发光用于激发样品，所述荧光检测组件还能够检测样品受到激发后发出的荧光；所述驱动组件的输出端与所述转盘连接，用于驱动所述转盘转动，从而将不同的所述EP管转动至所述荧光检测组件下方；所述控制模组能够控制所述驱动组件的打开与关闭。该模块化小型PCR反应与检测装置结构简单，生产成本低，且稳定性高能够实现样品的随到随检。样品的随到随检。样品的随到随检。