一種PCR熒光檢測儀的制作方法

本發明涉及檢測裝置技術領域，尤其涉及一種PCR熒光檢測儀。

背景技術：

PCR(Polymerase Chain Reaction，聚合酶鏈式反應)技術是一種在生物體外放大擴增特定DNA(deoxyribonucleic acid，脫氧核糖核酸)序列的分子生物學技術。PCR技術具有特異性強、靈敏度高、純度要求低以及簡便、快速的特點，因而被廣泛應用于分子生物學檢測及分析。

一般的，PCR技術擴增DNA的過程為：在合適的緩沖溶液及耐熱DNA聚合酶的混合體系中，DNA在大約95℃的溫度下發生高溫解鏈反應，即DNA雙鏈間的氫鍵斷裂，形成2條互補的單鏈DNA；單鏈DNA在具有方向性和特異性的寡核苷酸鏈作為引物介導下發生退火(復性)反應，即將單鏈DNA的溫度迅速降至引物的設計溫度值(一般大約為50-65℃)的范圍內，單鏈DNA與引物遵循堿基互補配對原則結合；迅速將溫度再升高到72℃左右，單鏈DNA與引物結合后發生延伸反應，DNA聚合酶自引物3’端開始結合脫氧核苷三磷酸，根據模板上的相應堿基，以互補配對原則順次延伸，從而形成一條新的與模板互補的DNA片段。經過PCR技術擴增后，初始DNA分子數量增加一倍，是為一個循環；倍增后的DNA分子繼而成為下一個循環的模板，如此下去，經過30-40個循環之后，DNA分子數目將放大至初始值的近10⁹倍。

目前，現有的PCR檢測儀能夠同時對多個PCR反應管中的PCR反應液擴增。在PCR檢測儀擴增DNA時，樣品孔內放置已盛裝PCR反應液的PCR反應管，鹵鎢燈作為照射光源。鹵鎢燈發出的燈光通過五色光源濾光片后照射到每個PCR反應管上，每個PCR反應液中的熒光分子受到鹵鎢燈燈光的激發會產生熒光，熒光通過五色熒光濾光片后到達CCD(Charge-coupled Device，電荷耦合元件)相機，由CCD相機將熒光信號轉換為電信號，進而判斷PCR擴增DNA后的產物總量。由于每個PCR反應管到鹵鎢燈的距離不同，越靠近鹵鎢燈中心的PCR反應管，其內部的熒光分子就越容易受到激發，熒光就越強，而遠離鹵鎢燈中心的PCR反應管，其內部的熒光分子的熒光就越弱，因而同一次PCR擴增DNA后的熒光檢測存在差異。另外，在PCR檢測儀擴增DNA過程中，需要不斷迅速升溫、降溫，而升溫、降溫的時間較長，這大大延長一個擴增循環的時間，進而降低擴增效率。

技術實現要素：

本發明提供一種PCR熒光檢測儀，以解決現有PCR檢測儀檢測時間較長的問題。

本發明提供一種PCR熒光檢測儀，所述檢測儀包括電路裝置以及設置在所述電路裝置上表面上的光路裝置；

所述光路裝置的內部具有中空內腔，所述光路裝置的頂部具有與所述中空內腔相連通的第一通孔；

所述光路裝置的頂部設置有60℃加熱板，所述60℃加熱板的中心設置有第二通孔；

所述中空內腔中設置有95℃加熱板，所述95℃加熱板的中心設置有第三通孔；

所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔的中心在同一直線上。

優選地，所述電路裝置包括檢測電路板、光發射器和光接收器，所述光發射器與所述光接收器設置在所述檢測電路板上，且所述光發射器與所述檢測電路板中心之間的連線垂直于所述光接收器與所述檢測電路板中心之間的連線。

優選地，所述檢測電路板上設置四組所述光發射器和所述光接收器，四組所述光發射器和所述光接收器在所述檢測電路板上呈圓形分布；每兩組所述光發射器相鄰接，且與其余兩組所述光發射器相對設置。

優選地，所述光發射器為發光二極管，所述光接收器為光電二極管。

優選地，所述光路裝置包括均中空的第一殼體和第二殼體，其中，

所述第一殼體包括平行于所述檢測電路板的第一上殼體和垂直于所述檢測電路板的第一下殼體，所述第一上殼體和所述第一下殼體通過傾斜的第一反光鏡相連接；

所述第二殼體包括平行于所述檢測電路板的第二上殼體和垂直于所述檢測電路板的第二下殼體，所述第二上殼體和所述第二下殼體通過傾斜的第二反光鏡相連接；

所述第一上殼體和所述第二上殼體相互垂直，且所述第一上殼體和所述第二上殼體的端部不相連。

優選地，所述第一下殼體的內部設置第一濾鏡和第一透鏡，所述第一透鏡位于所述第一濾鏡和所述光發射器之間；

所述第二下殼體的內部設置第二濾鏡和第二透鏡，所述第二透鏡位于所述第二濾鏡和所述光接收器之間。

優選地，所述光路裝置包括四組所述第一殼體和所述第二殼體，四組所述第一殼體和所述第二殼體圍繞所述第一通孔周向均勻分布。

優選地，所述60℃加熱板包括由下而上依次設置的第一下板、第一電阻和第一上板；所述95℃加熱板包括由下而上依次設置的第二下板、第二電阻和第二上板。

優選地，檢測儀還包括光路裝置底座，所述光路裝置底座的內部結構與所述光路裝置的外部結構相吻合。

優選地，所述檢測儀還包括散熱板和散熱風扇，所述散熱板設置在所述60℃加熱板的頂部，所述散熱風扇設置在所述光路裝置底座的外表面，且所述散熱風扇與所述95℃加熱板位于同一水平面上。

本發明的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：

本發明提供的PCR熒光檢測儀中，將PCR反應管放置于第一通孔、第二通孔和第三通孔內，并使PCR反應管的底端位于第三通孔處，PCR反應管中PCR反應液的液面位于第一通孔處，以實現95℃加熱板對PCR反應管的底端加熱，60℃加熱板對PCR反應管中PCR反應液的液面處加熱，進而使得PCR反應管的上下端產生溫差。由于溫差的存在使得PCR反應管中的PCR反應液由底部的高溫區域流向頂部的低溫區域，進而形成對流。由于PCR反應管中存在溫差以及PCR反應液的對流，因而DNA能夠在PCR熒光檢測儀中不斷擴增，不需要為達到DNA擴增不同階段所需的溫度而在PCR檢測儀中不斷升溫、降溫，因此，本發明提供的PCR熒光檢測儀能夠節省擴增時間，進而縮短PCR檢測儀的檢測時間。

應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發明。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本發明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發明的原理。

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的PCR熒光檢測儀的分裝結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的PCR熒光檢測儀的組裝結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的PCR反應管的位置分布圖；

圖4為本發明實施例提供的60℃加熱板的結構示意圖；

圖5為本發明實施例提供的95℃加熱板的結構示意圖；

圖6為本發明實施例提供的四組光路通道示意圖；

符號表示：

1-電路裝置，2-光路裝置，3-中空內腔，4-第一通孔，5-60℃加熱板，6-第二通孔，7-95℃加熱板，8-第三通孔，9-檢測電路板，10-光發射器，11-光接收器，12-第一殼體，13-第二殼體，14-第一上殼體，15-第一下殼體，16-第一反光鏡，17-第二上殼體，18-第二下殼體，19-第二反光鏡，20-第一濾鏡，21-第一透鏡，22-第二濾鏡，23-第二透鏡，24-第一下板，25-第一電阻，26-第一上板，27-第二下板，28-第二電阻，29-第二上板，30-光路裝置底座，31-散熱板，32-散熱風扇，33-PCR反應管。

具體實施方式

這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本發明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本發明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

請參考附圖1和附圖2，附圖1示出了本發明實施例提供的PCR熒光檢測儀的分裝結構示意圖，附圖2示出了本發明實施例提供的PCR熒光檢測儀的組裝結構示意圖。

本發明實施例提供的PCR熒光檢測儀包括電路裝置1和光路裝置2，光路裝置2設置在電路裝置1上表面上，其中，電路裝置1用于發出PCR熒光檢測的光線及接收熒光，進而分析PCR擴增DNA后的產物總量；光路裝置2用于提供光線及熒光的行走路線，即提供光路。

具體地，電路裝置1包括檢測電路板9、光發射器10和光接收器11，檢測電路板9為基板，光發射器10和光接收器11均設置在檢測電路板9的上表面上。光發射器10用于發出照射到PCR反應管33上的光線，PCR反應管33內的熒光物質受到光線的激發后產生熒光，產生的熒光由光接收器11接收，光接收器11將接收的熒光轉化為電信號，進而分析出DNA擴增后的產物總量。

進一步，光發射器10和檢測電路板9中心之間的連線垂直于光接收器11和檢測電路板9中心之間的連線，以使光發射器10發出的光線激發熒光分子產生的熒光能夠被光接收器11接收，且不存在熒光信號強弱的差異。

在本發明實施例中，光路裝置2包括第一殼體12和第二殼體13，第一殼體12和第二殼體13均是中空的，以便于內部設置鏡片。具體地，第一殼體12包括平行于檢測電路板9的第一上殼體14以及垂直于檢測電路板9的第一下殼體15，第一上殼體14和第一下殼體15通過第一反光鏡16相連接；第二殼體13包括平行于檢測電路板9的第二上殼體17以及垂直于檢測電路板9的第二下殼體18，第二上殼體17和第二下殼體18通過第二反光鏡19相連接。第一反光鏡16和第二反光鏡19能夠將光發射器10發出的光線反射到PCR反應管33上，進而使得PCR反應管33內的熒光分子接收光照強弱相同的激發光，產生熒光強度相同的熒光，避免因熒光強弱不同而影響PCR檢測。

根據光發射器10和光接收器11在檢測電路板9上位置的設置，第一殼體12和第二殼體13也相互垂直，即第一上殼體14和第二上殼體17相互垂直，以配合光發射器10和檢測電路板9形成完整的發出光路和接收光路。由于光路裝置2的頂部具有第一通孔4，因而，第一上殼體14和第二上殼體17的端部相互垂直，且不相連。

進一步，第一下殼體15的內部設置第一濾鏡20和第一透鏡21，且第一透鏡21位于第一濾鏡20和光發射器10之間。第二下殼體18的內部設置第二濾鏡22和第二透鏡23，且第二透鏡23位于第二濾鏡22和光接收器11之間。第一濾鏡20和第二濾鏡22分別用于濾除光發射器10和熒光分子所發出的光照，進而得到使用所需要的光照顏色，如紅光、綠光或黃光等。第一透鏡21用于將光發射器10發出的光照凝聚后照射到第一反光鏡16上，便于產生較強的光照。第二透鏡23用于將通過第二反光鏡19分散的光束凝聚為一束較強的光照，進而便于光接收器11將熒光信號轉換為電信號。

在本發明實施例提供的PCR熒光檢測儀中，光路裝置2的內部具有中空內腔3，中空內腔3用于放置95℃加熱板7，以使95℃加熱板7對PCR反應管33的底部加熱，PCR反應管33中底部的PCR反應液具有95℃的溫度。光路裝置2的頂部設置有60℃加熱板5，以使60℃加熱板5對PCR反應管33的管口處加熱，PCR反應管33中PCR反應液液面處具有60℃的溫度。

光路裝置2的頂部具有與中空內腔3相連通的第一通孔4，60℃加熱板5的中心設置有第二通孔6，同樣的，95℃加熱板7的中心設置有第三通孔8。第一通孔4、第二通孔6以及第三通孔8均用于放置PCR反應管33，且95℃加熱板7位于PCR反應管33的底部，60℃加熱板5位于PCR反應管33的管口位置，具體請參考附圖3。為便于PCR反應管33的放置，第一通孔4、第二通孔6以及第三通孔8的中心在同一直線上。

由于PCR反應管33管口處的溫度為60℃，底部的溫度為95℃，因而PCR反應液在密閉的PCR反應管33中在重力方向上呈現溫度梯度。由于溫度梯度的存在使得上下兩層PCR反應液的密度不同，繼而形成密度梯度。密度梯度能夠產生對抗重力、內腔壁及內摩擦力的浮力，進而使得PCR反應管33底部的高溫PCR反應液向頂部的低溫PCR反應液流動，頂部的低溫PCR反應液向底部的高溫PCR反應液流動，形成一個循環。由于底部95℃加熱板7的加熱，使得上述循環不斷進行，PCR反應液也不斷經歷高溫、低溫，從而使PCR反應液中的DNA完成特定溫度下的擴增，而不需要頻繁改變加熱溫度以達到特定溫度下的擴增，這能夠加快PCR反應速度，縮短PCR檢測時間。

請參考附圖4和附圖5，附圖4和附圖5分別示出了60℃加熱板5和95℃加熱板7的結構示意圖。

60℃加熱板5包括由下而上依次設置的第一下板24、第一電阻25和第一上板26，其中，第一下板24和第一上板26為固定板，用于固定第一電阻25。第一電阻25采用埋阻方式設置在第一下板24和第一上板26之間，從而起到加熱的作用。第一電阻25圍繞第二通孔6均勻設置，進而通過第二通孔6加熱PCR反應管33中的PCR反應液。第一電阻25的數量可以根據電阻的大小具體設置。

95℃加熱板7包括由下而上依次設置的第二下板27、第二電阻28和第二上板29，其中，第二下板27和第二上板29為固定板，用于固定第二電阻28。第二電阻28采用埋阻方式設置在第二下板27和第二上板29之間，從而起到加熱的作用。第二電阻28圍繞第三通孔8均勻設置，進而通過第三通孔8加熱PCR反應管33中的PCR反應液。同樣的，第二電阻28的數量可以根據電阻的大小具體設置。

本發明實施例提供的PCR熒光檢測儀還包括光路裝置底座30，光路裝置底座30設置在光路裝置2的外表面，進而起到保護光路裝置2的作用。為便于光路裝置底座30能夠較好地保護光路裝置2，光路裝置底座30的內部結構與光路裝置2的外部結構相吻合。

由于光路裝置2的頂部設置有60℃加熱板5，第一反光鏡16和第二反光鏡19距離60℃加熱板5較近；且光路裝置2的內部設置有95℃加熱板7，第一濾鏡20、第一透鏡21、第二濾鏡22以及第二透鏡23均距離95℃加熱板7較近，因而經過長時間使用后，第一反光鏡16、第二反光鏡19以及第一濾鏡20等鏡片在高溫的作用下容易發生變形，而變形后的鏡片嚴重影響PCR熒光檢測。為防止第一反光鏡16、第二反光鏡19以及第一濾鏡20等鏡片發生變形，本發明實施例提供的PCR熒光檢測儀還包括散熱板31和散熱風扇32。散熱板31設置在60℃加熱板5的頂部，以帶走第一反光鏡16和第二反光鏡19附近的熱量，同時帶走95℃加熱板7產生的部分熱量。散熱風扇32設置在光路裝置底座30的外表面，且散熱風扇32與95℃加熱板7位于同一水平面上，以帶走95℃加熱板7產生的熱量，進而避免第一反光鏡16等鏡片發生變形。

本發明實施例提供的PCR熒光檢測儀的檢測過程為：將盛裝有混合好的PCR反應液的PCR反應管33放置于第一通孔4、第二通孔6以及第三通孔8內，啟動60℃加熱板5和95℃加熱板7加熱，以形成流體對流，DNA不斷擴增。同時，在DNA不斷擴增的過程中，光發射器10發出光束照射在第一透鏡21上，第一透鏡21凝聚光束后穿過第一濾鏡20，以得到所需要的光照顏色。確定光照顏色的光束照射在第一反光鏡16上，第一反光鏡16將光束經90°反射后照射在PCR反應管33上，PCR反應管33內的熒光分子接收光照強弱相同的激發光，進而產生熒光強度相同的熒光。PCR反應管33不同方位發出的熒光照射在第二反光鏡19上，第二反光鏡19將熒光90°反射后照射在第二濾鏡22上，以濾除其余光色的光束。經第二濾鏡22濾光的光束照射在第二透鏡23上，第二透鏡23聚光后由光接收器11接收，進而將熒光信號轉換為電信號，完成PCR熒光檢測。

在上述檢測過程中，熒光分子能夠接收光照強弱相同的激發光，進而產生熒光強度相同的熒光，避免因熒光強弱不同而影響PCR檢測。

在本發明實施例提供的PCR熒光檢測儀中，檢測電路板9上設置四組光發射器10和光接收器11，以形成四組光發出、接收組合。相應的，光路裝置2包括四組第一殼體12和第二殼體13，四組光發射器10和光接收器11和四組第一殼體12和第二殼體13形成四組光路通道，具體請參考附圖6，其中，1至4為光發射器10，1-1至4-4為光接收器11。

四組光發射器10和光接收器11在檢測電路板9上呈圓形分布，每兩組光發射器10相鄰設置，且與其余兩組光發射器10相對設置，如附圖6中的1與2相鄰設置，3與4相鄰設置，但1、2與3、4相對設置。由于光發射器10和檢測電路板9中心之間的連線垂直于光接收器11和檢測電路板9中心之間的連線，因而每兩組光接收器11相鄰設置，且與其余兩組光接收器11相對設置，如附圖6中的1-1與2-2相鄰設置，3-3與4-4相鄰設置，但1-1、2-2與3-3、4-4相對設置。當然，光發射器10和光接收器11并不局限于四組，第一殼體12和第二殼體13也不局限于四組，其它組數的設置也在本申請保護的范圍內。

在本發明實施例提供的PCR熒光檢測儀擴增、檢測DNA的過程中，PCR反應管33中放置四組不同的DNA分子，針對四組不同的DNA分子分別標記不同的熒光分子；四組光路通道能夠分別提供不同的光路以及激發熒光分子熒光的光束，進而本發明實施例提供的PCR熒光檢測儀能夠同時檢測四種不同的DNA分子。在檢測四組不同的DNA分子時，控制四組光發射器10和光接收器11的開啟及關閉時間，使相鄰兩組光發射器10和光接收器11的開啟及關閉時間之間存在時差，進而便于不同的光接收器11接收相應的熒光，避免PCR熒光檢測儀出現檢測誤差。

在本發明提供的上述各實施例中，光發射器10優選為發光二極管，光接收器11優選為光電二極管。

本領域技術人員在考慮說明書及實踐這里發明的公開后，將容易想到本發明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發明的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本發明的一般性原理并包括本發明未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發明的真正范圍和精神由下面的權利要求指出。

應當理解的是，諸如“第一”和“第二”等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。本發明并不局限于上面已經描述并在附圖中示出的精確結構，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發明的范圍僅由所附的權利要求來限制。