本實用新型涉及生物學(xué)及分析化學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種圓盤式芯片PCR儀。

背景技術(shù)：

聚合酶鏈式反應(yīng)(PCR)是生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要技術(shù)，用于對目標DNA進行大量擴增。PCR儀是進行PCR的主要儀器，廣泛應(yīng)用于在診斷遺傳性疾患、檢測臨床標本中病原體的核酸、對法醫(yī)標本作遺傳學(xué)鑒定等方面。傳統(tǒng)PCR分析技術(shù)使用多孔孔板放入樣品進行檢測，所需生物試樣和試劑多。

微流控是通過微細加工技術(shù)，把生物和化學(xué)等領(lǐng)域中涉及到的樣品制備、分離、混合、反應(yīng)及檢測等基本操作單元集成或基本集成到一塊幾平方厘米(甚至更小)的芯片上，可以實現(xiàn)整個分析過程的自動化、微型化和快速化，實驗室如樣品處理、樣品過濾、樣品分離及樣品檢測等整個分析過程集成在一塊芯片上進行。

目前，微流控芯片可分為圓盤式和板式。對于使用圓盤式芯片進樣方法來說，是將待測樣品加入微流控芯片(圓盤式芯片統(tǒng)稱微流控芯片)進樣孔后，將芯片放入離心機高速旋轉(zhuǎn)，使試劑均勻分布進入反應(yīng)檢測池，離心完后還需將芯片放置到另外一臺PCR儀器上進行熒光測試。完成整個恒溫擴增微流控PCR檢測測試需使用兩臺儀器，芯片需要在兩臺儀器間切換，檢測過程需要人力參與，大大降低了檢測效率。同時也增加了在樣品處理過程中的風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種圓盤式芯片PCR儀，將高速離心和低速熒光檢測集成為一體，可實現(xiàn)兩個功能的自動切換，檢測過程無需人為參與，提高了檢測效率，且降低了樣品處理過程中的風(fēng)險。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本實用新型提供一種圓盤式芯片PCR儀，其包括：圓盤式芯片定位單元、加熱單元、高速離心單元、光學(xué)檢測單元、低速回轉(zhuǎn)單元、切換單元以及控制單元，其中，

所述圓盤式芯片定位單元用于對圓盤式芯片進行定位；

所述圓盤式芯片包括：進樣孔以及反應(yīng)檢測池，所述進樣孔用于注入待檢測樣品；

所述高速離心單元用于驅(qū)動所述圓盤式芯片高速轉(zhuǎn)動，使所述待檢測樣品均勻分布到所述反應(yīng)檢測池中；

所述加熱單元用于對所述圓盤式芯片進行加熱，使所述反應(yīng)檢測池中的所述待檢測樣品進行擴增；

所述低速回轉(zhuǎn)單元用于驅(qū)動所述圓盤式芯片低速回轉(zhuǎn)；

所述光學(xué)檢測單元用于當(dāng)所述圓盤式芯片低速回轉(zhuǎn)時，對所述反應(yīng)檢測池中的所述待檢測樣品進行光學(xué)檢測；

所述控制單元與所述切換單元相連，所述切換單元與所述高速離心單元以及所述低速回轉(zhuǎn)單元相連，所述控制單元用于控制所述切換單元在所述高速離心單元和所述低速回轉(zhuǎn)單元之間進行切換。

較佳地，所述高速離心單元包括：第一電機，所述第一電機的輸出軸與所述圓盤式芯片相連；

所述低速回轉(zhuǎn)單元包括：第二電機；

所述切換單元包括：切換電機、第一齒輪以及第二齒輪，所述第一齒輪與所述第一電機的輸出軸相連，所述第二齒輪與所述第二電機的輸出軸相連，當(dāng)所述高速離心單元工作時，所述第一齒輪與所述第二齒輪分開，所述第一電機用于驅(qū)動所述第一電機的輸出軸高速轉(zhuǎn)動，進而帶動所述圓盤式芯片高速轉(zhuǎn)動；當(dāng)需要切換到低速回轉(zhuǎn)單元工作時，所述切換電機用于驅(qū)動所述第二齒輪與所述第一齒輪相嚙合，所述第二電機用于驅(qū)動所述第二電機的輸出軸轉(zhuǎn)動，所述第二電機的輸出軸帶動所述第二齒輪轉(zhuǎn)動，所述第二齒輪帶動所述第一齒輪轉(zhuǎn)動，所述第一齒輪帶動所述第一電機的輸出軸低速回轉(zhuǎn)，進而帶動所述圓盤式芯片低速回轉(zhuǎn)。

較佳地，所述圓盤式芯片定位單元包括：芯片安裝定位機構(gòu)以及軸向旋轉(zhuǎn)定位機構(gòu)。

較佳地，所述芯片安裝定位機構(gòu)包括：定位柱及壓緊塊組成，所述定位柱固定在所述高速離心單元的輸出軸和/或所述低速回轉(zhuǎn)單元的輸出軸上，且與所述高速離心單元的輸出軸和/或所述低速回轉(zhuǎn)單元的輸出軸同心；所述壓緊塊用于當(dāng)所述圓盤式芯片安裝完成時，對所述圓盤式定位芯片進行壓緊；

所述軸向旋轉(zhuǎn)定位機構(gòu)包括：碼盤和檢測元件組成，所述碼盤與所述高速離心單元的輸出軸同心；所述檢測元件用于檢測碼盤的旋轉(zhuǎn)，進而確定所述圓盤式芯片的周向回轉(zhuǎn)位置。

較佳地，還包括：支架，所述支架用于支撐所述圓盤式芯片定位單元、加熱單元、高速離心單元、光學(xué)檢測單元、低速回轉(zhuǎn)單元、切換單元以及控制單元。

較佳地，所述加熱單元為腔式加熱單元；

所述腔式加熱單元包括：多個加熱單元，多個所述加熱單元組成腔式加熱單元。

較佳地，還包括：外殼，所述外殼罩設(shè)在圓盤式芯片PCR儀的外側(cè)。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下優(yōu)點：

(1)本實用新型提供的圓盤式芯片PCR儀，將高速離心、擴增及低速熒光檢測功能集成為一體，可實現(xiàn)自動切換，檢測過程無需人為參與，提高了檢測效率，且降低了樣品處理過程中的風(fēng)險；

(2)本實用新型的圓盤式芯片PCR儀，高速離心單元和低速回轉(zhuǎn)單元之間通過齒輪嚙合實現(xiàn)自動切換，切換有效方便，使用同一輸出軸驅(qū)動圓盤式芯片，圓盤式芯片定位一次即可，操作簡單。

當(dāng)然，實施本實用新型的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作進一步說明：

圖1為本實用新型的實施例的圓盤式芯片PCR儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型的實施例的外殼及支架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型的實施例的圓盤式芯片定位單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型的實施例的定位柱的截面圖；

圖5為本實用新型的實施例的腔式加熱單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型的實施例的切換單元的示意圖。

標號說明：1-圓盤式芯片定位單元，2-加熱單元，3-高速離心單元，4-光學(xué)檢測單元，5-低速回轉(zhuǎn)單元，6-切換單元，7-控制單元，8-支架，9-外殼，10-圓盤式芯片；

11-芯片安裝定位機構(gòu)，12-軸向旋轉(zhuǎn)定位機構(gòu)，

111-定位柱，112-壓緊塊，113-螺釘；

121-碼盤，122-檢測元件，123-螺母；

21-第一加熱單元，22-第二加熱單元；

211-蓋板，212-加熱板，213-護板，214-銷軸；

31-第一電機；

311-第一電機的輸出軸，312-軸承；

51-第二電機；

61-第三電機，62-第一齒輪，63-第二齒輪，64-固定連接板，65-導(dǎo)軌；

81-底板，82-長側(cè)支板，83-第一固定板，84-短側(cè)支板，85-第二固定板，86-支柱，87-隔離支板；

91-上殼，92-下殼。

具體實施方式

下面對本實用新型的實施例作詳細說明，本實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。

結(jié)合圖1-圖6，對本實用新型的圓盤式芯片PCR儀進行詳細描述，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其包括：圓盤式芯片定位單元1、加熱單元2、高速離心單元3、光學(xué)檢測單元4、低速回轉(zhuǎn)單元5、切換單元6以及控制單元7。其中，圓盤式芯片定位單元1用于對圓盤式芯片進行定位；圓盤式芯片包括：進樣孔以及反應(yīng)檢測池，進樣孔用于注入待檢測樣品；高速離心單元3用于驅(qū)動圓盤式芯片高速轉(zhuǎn)動，使待檢測樣品均勻分布到反應(yīng)檢測池中；加熱單元2用于對圓盤式芯片進行加熱，使反應(yīng)檢測池中的待檢測樣品進行擴增；低速回轉(zhuǎn)單元5用于驅(qū)動圓盤式芯片低速回轉(zhuǎn)；光學(xué)檢測單元4用于當(dāng)圓盤式芯片低速回轉(zhuǎn)時，對反應(yīng)檢測池中的待檢測樣品進行光學(xué)檢測；控制單元7與切換單元6相連，切換單元6與高速離心單元3以及低速回轉(zhuǎn)單元5相連，控制單元7用于控制切換單元6在高速離心單元3和低速回轉(zhuǎn)單元5之間進行切換。

本實施例的工作原理為：從圓盤式芯片的進樣孔中注入待檢測樣品，用高速離心單元3驅(qū)動圓盤式芯片進行高速轉(zhuǎn)動，使待檢測樣品進行離心運動，均勻分布到反應(yīng)檢測池中；當(dāng)待檢測樣品均勻分布到反應(yīng)檢測池中后，切換到低速回轉(zhuǎn)單元，驅(qū)動圓盤式芯片低速回轉(zhuǎn)，邊低速回轉(zhuǎn)邊加熱，同時用光學(xué)檢測單元對待檢測樣品進行光學(xué)檢測，以觀察待檢測樣品的擴增現(xiàn)象。

本實施例中，高速離心單元3包括：第一電機31，第一電機31的輸出軸311與圓盤式芯片相連，第一電機31用于驅(qū)動圓盤式芯片10進行高速轉(zhuǎn)動；低速回轉(zhuǎn)單元5包括：第二電機51；切換單元6包括：第三電機61、第一齒輪62以及第二齒輪63，第一齒輪62與第一電機31的輸出軸311相連，第二齒輪63與第二電機51的輸出軸相連；當(dāng)由高速離心單元3切換到低速回轉(zhuǎn)單元5時，第三電機61驅(qū)動第二齒輪63與第一齒輪62相嚙合，此時第一電機31停止工作，第二電機51帶動第二齒輪63轉(zhuǎn)動，進而帶動第一齒輪62轉(zhuǎn)動，進而帶動第一電機31的輸出軸311轉(zhuǎn)動，進而帶動圓盤式芯片10低速回轉(zhuǎn)。本實施例中，為了使切換更加平穩(wěn)，將第三電機61以及第二齒輪63安裝在固定連接板64上，固定連接板64安裝在導(dǎo)軌65上，這樣可以使第二齒輪63沿導(dǎo)軌65更加平穩(wěn)的運動，如圖6所示。

本實施例中，為了使圓盤式芯片定位更加精準，圓盤式芯片定位單元1包括：芯片安裝定位機構(gòu)11以及軸向旋轉(zhuǎn)定位機構(gòu)12，如圖3所示。其中，芯片安裝定位機構(gòu)11包括：定位柱111以及壓緊片112，兩者都通過螺釘113固定在第一電機31的輸出軸311上，并且與第一電機31的輸出311軸同心；壓緊片通過設(shè)置在壓緊片后的彈簧實現(xiàn)對圓盤式芯片的壓緊，壓緊片112可以伸縮，方便圓盤式芯片的安裝與取出。軸向旋轉(zhuǎn)定位機構(gòu)12包括：碼盤121以及檢測元件122，碼盤121通過螺母123固定在第一電機31的輸出軸311上，并且與第一電機31的輸出軸311同心；檢測元件122設(shè)置在第二固定板85上，檢測碼盤121的旋轉(zhuǎn)，用于確定圓盤式芯片的周向回轉(zhuǎn)位置。

本實施例中，為了固定使圓盤式芯片固定更穩(wěn)，定位柱111的截面為兩條平行線以及兩個圓弧圍成的圖形，如圖4所示。不同實施例中，定位柱111的截面也可以為其他多邊形或者不規(guī)則圖形。

本實施例中，為了對圓盤式芯片定位單元1、加熱單元2、高速離心單元3、光學(xué)檢測單元4、低速回轉(zhuǎn)單元5、切換單元6以及控制單元7進行很好的支撐，設(shè)置了支架8，如圖2所示。本實施例中，支架8包括：底板8、長側(cè)支板82、第一固定板83、短側(cè)支板84、第二固定板85、支柱86以及隔離支板87。底板81設(shè)置與最底層，兩個長側(cè)支板82豎直設(shè)置于底板8的兩側(cè)，第一固定板83架設(shè)于兩長側(cè)支板82的頂端，底板81、兩長側(cè)支板82以及第一固定板83形成一個中空的四邊形結(jié)構(gòu)，控制單元7設(shè)置于其中，高速離心單元的第一電機31頁設(shè)置于其中；兩短側(cè)支板84豎直設(shè)置于第一固定板83的上端，第二固定板85架設(shè)于兩短側(cè)支板84的頂端，第一固定板83、兩短側(cè)支板84以及第二固定板也形成一個中空結(jié)構(gòu)，低速回轉(zhuǎn)單元5以及切換單元6設(shè)置于其中；兩支柱86豎直設(shè)置于第二固定板85的上端，隔離支板87設(shè)置于兩支柱86的頂端，第二固定板85、兩支柱86以及隔離支板87也形成一個中空結(jié)構(gòu)，高速離心單元3設(shè)置于其中，高速離心單元3的第一電機的輸出軸311依次穿過第一固定板83以及第二固定板85與圓盤式芯片10相連，且第一電機的輸出軸311通過軸承312固定在第二固定板85中，實現(xiàn)了第一電機31的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)；光學(xué)檢測單元4設(shè)置于第二固定支板85的上端；圓盤式芯片定位單元及圓盤式芯片設(shè)置于隔離支板87的上端。本實施例的支架結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，既5節(jié)約空間，又能夠使整個PCR儀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但是此處并不是對本實用新型的限制，不同實施例中，支架可以有不同的設(shè)計方式，各單元也可根據(jù)需要進行不同位置的布置。

本實施例中，為了對整個PCR儀進行保護，使其少受外界環(huán)境的干擾，還設(shè)置有外殼9，外殼9罩設(shè)在所有單元的外側(cè)。且本實施例中的加熱單元2為非接觸式加熱，包括兩個加熱單元：第一加熱單元21和第二加熱單元22，第一加熱單元21設(shè)置在外殼9的頂部，第一加熱單元21包括：依次設(shè)置的三層，分別為：蓋板211、加熱板212以及護板213，第一加熱單元21通過銷軸214固定在外殼9上，可銷軸214轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)打開或關(guān)閉，如圖5所示。當(dāng)需要安裝固定圓盤式芯片的時候，第一加熱單元21打開，當(dāng)安裝完成后，第一加熱單元21合上；閉合后，第一加熱單元21和設(shè)置在支架8上的第二加熱單元組成加熱腔，對圓盤式芯片進行加熱，以使圓盤式芯片的反應(yīng)池中的待檢測樣品擴增，本實施例的特殊的加熱單元對圓盤式芯片的加熱效果，能夠更好地保證圓盤式芯片中的待檢測樣品溫度的均勻性。不同實施例中，加熱單元可以設(shè)置在不同的位置，加熱單元的數(shù)量也不一定為兩個，只要能夠?qū)A盤式加熱單元進行加熱，使其擴增即可。

本實施例中，為了方便拆卸與安裝，外殼9分為上下兩部分，分別為：上殼91、下殼92。不同實施例中，外殼9也可以為一體化結(jié)構(gòu)，或者由兩部分以上組成。

較佳實施例中，第一加熱單元21和外殼9上還設(shè)置有開蓋狀態(tài)檢測裝置，用于實現(xiàn)開蓋狀態(tài)檢測。

較佳實施例中，控制單元7還用于實現(xiàn)低速回轉(zhuǎn)時，反應(yīng)檢測池位置的定位及檢測、加熱控制、溫度檢測、開蓋狀態(tài)檢測以及光學(xué)檢測的相關(guān)運算等功能。

此處公開的僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本實用新型的原理和實際應(yīng)用，并不是對本實用新型的限定。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在說明書范圍內(nèi)所做的修改和變化，均應(yīng)落在本實用新型所保護的范圍內(nèi)。