[发明专利]基于底部扫描检测的荧光定量PCR检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及荧光定量PCR检测系统，尤其是基于底部扫描检测的荧光定量PCR检测系统。

背景技术

荧光定量PCR检测系统工作原理是使反应物在指定的变性温度、复性温度和延伸温度之间自动循环的仪器，通过变性、复性和延伸的温度循环可在短时间内将靶DNA扩增数百万倍。

目前主流荧光定量PCR检测系统包括自上而下依次装置的可插放若干试管的变温金属模块，半导体制冷器，散热器件和风机。采用半导体制冷器变温，使变温金属模块的温度按程序升温和降温，从而使放置于金属模块试管内的反应物按PCR所需温度循环变化。

荧光定量PCR检测系统通过使用不同波长的激发光照射试管，当试管中的试剂被激发出荧光时，光学传感器(PMT、PD、CCD等)采集到荧光强度信号并及时传送到计算机进行实时数据显示和分析。

目前主流荧光定量PCR检测系统(Real time PCR)的工作模式有：

(a)顶部检测模式(见图1)。大多数系统都采用此模式，其特征是：变温金属模块底部是封闭的，激发光源都位于模块上方，光学检测器件也位于模块上方，一般通过透镜聚焦或以扫描方式采集数据。此模式下，可以使用通用的半导体制冷器、散热器。但缺点是：由于塑料试管顶部不平整，常有蒸发和结露水汽停留和滴落，造成荧光信号突变和检测重复性变差。同时从顶部检测时，距离较远，造成激发光变弱和信号变弱。

(b)侧面检测模式(见图2)。个别系统采用此模式，其特征是：变温金属模块底部是封闭的，激发光源从顶部入射或与荧光信号共用光纤，荧光信号通过模块孔侧面引出的光纤导光束来传导。此模式下，塑料试管的影响可以降低，但光纤位于模块侧壁易被残留物污染、磨损、断裂，且难以清洁，使用受限且寿命缩短。信此模式下信号相对较弱，系统稳定性差。并且光纤埋设和维修十分困难。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种高灵敏度、高稳定性的基于底部扫描检测的荧光定量PCR检测系统。

本发明的基于底部扫描检测的荧光定量PCR检测系统，包括自上而下依次装置成一整体的可插放若干试管的变温金属模块，半导体制冷器和散热器件，其特征是变温金属模块的试管插孔为贯通变温金属模块、半导体制冷器和散热器件的通孔，散热器件为热管散热器，热管延伸至整体结构外侧，延伸端连接散热翅片，光电检测器位于整体结构散热器件的底部，由电机驱动扫描，从试管的底部检测试剂荧光。

本发明的进一步特征是变温金属模块底部具有环绕试管孔的环状突起，热管散热器由铜块和热管构成，热管一端埋入铜块中，另一端向外引出至连接散热翅片，铜块上布有与试管孔一一对应的通孔，在铜块上环绕试管孔有与变温金属模块底部环状突起对应的凹面，铜块上方的突起部分与半导体制冷器连接，凹面通过设置在其上的耐温密封圈或密封涂胶与变温金属模块底部环状突起连接，这样既绝热又气密，可以防止低温时空气中水汽凝结而影响制冷器工作。

铜块平面与半导体制冷器的热面接触，起到热传导和散热的作用。

在变温金属模块与半导体制冷器之间以及半导体制冷器与散热器件之间具有传热介质。所说的传热介质可以是导热固化胶或导热相变材料或导热石墨等。

为增强散热效果，本发明的进一步特征是在散热翅片上安装风机。

本发明的有益效果在于：

1)由于热管有着非常优良的热传导能力，热管内部的液体工质能够将来自制冷器的大量热量传导到两侧较远的位置，并通过风冷散热，下方留出的空间可以放置荧光检测机构。本发明采用底部扫描，从试管的底部检测试剂荧光，孔中不会残留积液，消除了通常检测模式下的空孔荧光背景问题，使得检测结果更准确，并大大延长了变温金属模块的使用寿命，同时使得清洁维护变得低成本和低风险。

2)采用底部扫描，可将光电检测器与试管底部距离调节到最小，有利于提高激发光效率，获得更高的荧光灵敏度和荧光信号强度，提高稳定性。

3)允许使用各类试管，不论高低、平顶或圆顶试管，还是裙板型试管都不受限制，均能获得理想结果。避免了试管内液体蒸发和结露水汽停留和滴落造成的信号波动。

4)具有防冷凝水功能，允许变温金属模块工作温度长期运行低于或等于4℃，可实现试管中样品低温冷藏功能。

5)具有相对稳定的散热环境，可以实现变温金属模块的快速升降温和精密温度控制。

附图说明

图1是顶部检测模式示意图；

图2是侧面检测模式示意图；

图3是基于底部扫描检测的荧光定量PCR检测系统示意图；

图4是图3的变温金属模块，半导体制冷器和散热器件安装的整体结构放大图；