專利名稱：離心式pcr分析儀的制作方法
技術領域：
離心式PCR分析儀技術領域-本實用新型是生物、醫(yī)學領域用于分析聚合酶鏈反應(PCR)原始靶基因 濃度的儀器。
背景技術：
本實用新型做出前，還沒有檢測與分析聚合酶鏈反應原始靶基因濃度的離心式分析儀器。傳統(tǒng)的方法是先將靶基因置于標準的48孔或者96孔的加 熱/制冷熱循環(huán)裝置，完成PCR要求的變性、復性和延伸，使靶基因擴增數(shù)百 萬倍，然后對產(chǎn)物進行熒光檢測，判斷是否具有某種靶基因。這種方法有如下缺點第一熒光檢測模塊不固定，電機帶動光纖探頭運動，在進行掃描 的同時，光纖的震動會影響光路的穩(wěn)定，從而影響檢測精確度；第二儀器掃描部分機械結構復雜，成本高、質量大。掃描探頭在電機的帶動下，在x和Y方向上掃描，需要兩個電機協(xié)同工作，不利于小型化。實用新型內容本實用新型的目的是提供一種能完成對靶基因檢測的離心式PCR分析 儀。通過創(chuàng)新的離心式設計與光路固定方法，實現(xiàn)了產(chǎn)品小型化，避免了機 械振動帶來的檢測誤差。本實用新型的技術方案是在利用DSP電路控制變溫金屬模塊對靶基因 進行擴增的同時，對被測反應物發(fā)出的熒光進行檢測。一種離心式PCR分析儀，其特征在于，包括光學檢測模塊，離心式熱循 環(huán)模塊，DSP控制電路和計算機；光學檢測模塊固定在離心式熱循環(huán)模塊的 上方，光學檢測模塊、離心式熱循環(huán)模塊分別連接DSP控制電路，然后傳送 至計算機；所述的離心式熱循環(huán)模塊包括變溫金屬體，變溫金屬體上方設有均勻分 布的插孔，插放在插孔中的試管，試管上蓋有熱蓋，貼在變溫金屬體內側的 半導體加熱片，在變溫金屬體和熱蓋上都設有溫度傳感器；變溫金屬體下面 設有驅動輪，驅動輪通過同歩帶連接步進電機；步進電機、溫度傳感器分別 連接DSP控制電路；步進電機正反向轉動帶動同步帶，進而帶動變溫金屬體下面的驅動輪，從而控制變溫金屬體順時針和逆時針的轉動；所說的光學檢測模塊自上而下依次設有激發(fā)光源，濾光片，透鏡，與水平方向呈45度角的二向分色鏡，激發(fā)物鏡，且上述激發(fā)光源，濾光片，透鏡， 與水平方向呈45度角的二向分色鏡，激發(fā)物鏡均與試管在同一豎直軸線上；在二向分色鏡所在的水平軸線上，依次設有窄帶濾光片，接收物鏡，針孔，光電倍增管；光電倍增管連接DSP控制電路。DSP控制電路包括通過接口與PC相連的DSP控制器(TMS320F2812)， 通過DSP的A/D轉換模塊，分別將來自步進電機、溫度傳感器和光電倍增管 的輸出信號轉換成數(shù)字信號。DSP輸出的驅動信號輸入步進電機驅動器，控 制電機運動；DSP輸出的溫度控制信號，調節(jié)半導體加熱片的溫度；DSP輸 出的增益控制信號，調節(jié)光電倍增管的放大倍數(shù)。本實用新型實現(xiàn)了產(chǎn)品小型化，避免了機械振動帶來的檢測誤差。同時， 成本的降低有利于這種先進檢測技術的推廣，滿足社區(qū)醫(yī)療與遠郊區(qū)縣衛(wèi)生 部門的檢測需求。


以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述 圖1是本實用新型的離心式PCR分析儀的框圖； 圖2是離心式熱循環(huán)模塊的示意圖； 圖3是光學檢測模塊示意圖；具體實施方式
參照圖1，本實用新型的離心式PCR分析儀包括光學檢測模塊，離心式 熱循環(huán)模塊，DSP控制電路和計算機。其光學檢測模塊固定在離心式熱循環(huán) 模塊的上方，檢測到的信號送入DSP控制電路進行數(shù)據(jù)處理，然后傳送至計 算機分析與顯示。離心式熱循環(huán)模塊和光學檢測模塊的結構如圖2、圖3所示。所述的光學檢測模塊自上而下依次設有激發(fā)光源，濾光片，透鏡，與水 平方向呈45度角的二向分色鏡，激發(fā)物鏡，且上述激發(fā)光源，濾光片，透鏡， 與水平方向呈45度角的二向分色鏡，激發(fā)物鏡均與試管在同一豎直軸線上。 在二向分色鏡所在的水平軸線上，依次是窄帶濾光片，接收物鏡，針孔，光 電倍增管，采集電信號的DSP。采用LED作為激發(fā)光源，既滿足光源要求又 降低成本，減輕產(chǎn)品重量，適用于便攜設備。激發(fā)光源發(fā)出的激發(fā)光通過濾光片成為特定波長(532nm)的單色光，再由透鏡匯集為平行光照射在二向分 色鏡上，再通過激發(fā)物鏡匯聚到試管，使試管內的反應物在激發(fā)光的作用下 發(fā)出熒光，熒光通過激發(fā)物鏡照射在二向分色鏡上，經(jīng)過二向分色鏡的透射 與反射，再由窄帶濾光片過濾成為特定波長(570nm)的單色光，再通過接收 物鏡與針孔匯聚，被光電倍增管接收變?yōu)殡娦盘杺鬏斀oDSP。離心式熱循環(huán)模塊包括變溫金屬體，變溫金屬體上面的一圈均勻分布的 插孔，插放在插孔中的試管，試管上蓋有熱蓋，貼在變溫金屬體內側的半導 體加熱片，在變溫金屬體和熱蓋上都設有溫度傳感器。步進電機正反向轉動 帶動同步帶，進而帶動變溫金屬體下面的驅動輪，從而控制變溫金屬體順時 針和逆時針的轉動。其中，變溫金屬體的材質是金屬銀，外層鍍金，防止氧 化；插孔的形狀為Eppendorf反應管形狀，大小固定，共16個插孔；在實驗 前，先將裝好被測物的試管放入插孔，然后啟動儀器。運行過程中，光學檢 測模塊固定不動，而變溫金屬體上插孔中的試管隨著變溫金屬體正向和反向 轉動，從而實現(xiàn)對各個試管的逐一檢測。光學檢測模塊和離心式熱循環(huán)模塊由DSP控制電路控制，實現(xiàn)對熒光的 采集與處理，并上傳至計算機分析顯示。工作中，計算機輸出的控制指令， 一方面經(jīng)過DSP控制電路轉換為控制 信號，控制半導體加熱片工作，滿足PCR擴增的溫度要求；另一方面，控制 步進電機轉動，實現(xiàn)變溫金屬體的旋轉，從而依次完成對所有試管內被測物 的檢驗。同時，離心式熱循環(huán)模塊中的溫度傳感器輸出的溫度信號和步進電 機輸出的位置信號，以及光學檢測模塊輸出的電信號，分別由DSP的A/D接 口轉換為數(shù)字信號，經(jīng)過處理傳輸給計算機，并由計算機發(fā)出控制信號；同 時計算機對數(shù)據(jù)進行分析及顯示。本實用新型的離心式PCR分析儀，在利用離心式熱循環(huán)模塊對靶基因進行擴 增的同時，采用了固定的光學檢測模塊對熒光進行檢測，實現(xiàn)了產(chǎn)品小型化， 避免了機械振動帶來的檢測誤差，可以使以前的檢測誤差由(20% 50%)下 降到(10% 30%)。
權利要求1、一種離心式PCR分析儀，其特征在于，包括光學檢測模塊(I)，離心式熱循環(huán)模塊(II)，DSP控制電路(III)和PC機(IV)；光學檢測模塊(I)固定在離心式熱循環(huán)模塊(II)的上方，光學檢測模塊(I)、離心式熱循環(huán)模塊(II)分別連接DSP控制電路(III)，然后傳送至計算機(IV)；所述的離心式熱循環(huán)模塊(II)包括變溫金屬體(1)，變溫金屬體(1)上方設有均勻分布的插孔(3)，插放在插孔(3)中的試管(5)，試管(5)上蓋有熱蓋(4)，貼在變溫金屬體(1)內側的半導體加熱片(6)，在變溫金屬體(1)和熱蓋(4)上都設有溫度傳感器(9)；變溫金屬體(1)下面設有驅動輪(2)，驅動輪(2)通過同步帶(8)連接步進電機(7)；步進電機(7)、溫度傳感器(9)分別連接DSP控制電路(III)；所說的光學檢測模塊(I)自上而下依次設有激發(fā)光源(10)，濾光片(11)，透鏡(12)，與水平方向呈45度角的二向分色鏡(13)，激發(fā)物鏡(14)，且上述激發(fā)光源(10)，濾光片(11)，透鏡(12)，與水平方向45度角的二向分色鏡(13)，激發(fā)物鏡(14)均與試管(5)在同一豎直軸線上；在二向分色鏡(13)所在的水平軸線上，依次設有窄帶濾光片(18)，接收物鏡(17)，針孔(16)，光電倍增管(15)；光電倍增管(15)連接DSP控制電路(III)。
專利摘要離心式PCR分析儀屬于生物、醫(yī)學領域。傳統(tǒng)用于分析聚合酶鏈反應(PCR)原始靶基因濃度方法缺點第一熒光檢測模塊不固定從而影響檢測精確度；第二儀器掃描部分機械結構復雜，成本高、不利于小型化。本實用新型在利用DSP電路控制變溫金屬模塊對靶基因進行擴增的同時，對被測反應物發(fā)出的熒光進行檢測。本實用新型通過創(chuàng)新的離心式設計與光路固定方法，實現(xiàn)了產(chǎn)品小型化，避免了機械振動帶來的檢測誤差。一種離心式PCR分析儀，其特征在于，包括光學檢測模塊(I)，離心式熱循環(huán)模塊(II)，DSP控制電路(III)和PC機(IV)；光學檢測模塊(I)固定在離心式熱循環(huán)模塊(II)的上方，光學檢測模塊(I)、離心式熱循環(huán)模塊(II)分別連接DSP控制電路(III)，然后傳送至計算機(IV)。
文檔編號C12Q1/68GK201107269SQ20072017288
公開日2008年8月27日 申請日期2007年8月31日 優(yōu)先權日2007年8月31日
發(fā)明者馮繼宏, 張清悅, 毅 曾 申請人:北京工業(yè)大學