一种生物荧光模拟装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种生物荧光模拟装置，用于进行qPCR仪光学特性的计量校准，包括光学探头板和与所述光学探头板配套的控制电路；所述光学探头板包括测温荧光探头和设有所述控制电路的控制电路板；所述测温荧光探头包括壳体和设置在壳体内部的温度传感器和光学组件；所述光学组件包括从下至上依次设置的发光板、光学透镜、滤光片和漫反射片；所述控制电路包括微处理器和与所述微处理器信号连接的发光板驱动模块。本实用新型专利技术通过使用发光板光源模拟生物荧光，从而实现对qPCR仪等生物仪器的光学检测，无需配制和存储qPCR反应的标准溶液，同时克服了现有技术中温度系统的校准不能与样本示值误差和样本线性的校准同步进行的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种生物荧光模拟装置


[0001]本技术属于测试计量
，具体涉及一种生物荧光模拟装置。

技术介绍

[0002]实时荧光定量PCR（qPCR）是一种在DNA扩增反应中，以荧光化学物质测每次聚合酶链式反应（PCR）循环后产物总量的方法，通过在PCR反应体系中加入荧光基团，随着PCR反应的进行，PCR反应产物不断累计，荧光信号强度也等比例增加，因此可以利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析。随着生物技术的发展，实时荧光定量PCR分析仪器及技术在生物学及医学等诸多研究应用领域发挥着越来越重要的作用，由于其极高的检测灵敏度和特异性，现已经广泛应用于基因表达、转基因检测、病毒检验、药物疗效、临床诊断、病原体检测、基因成分检测、刑侦物证、考古研究等领域。
[0003]目前实时荧光定量PCR仪的校准依据JJF 1527
‑
2015《聚合酶链反应分析仪校准规范》采用已知浓度质粒DNA标准物质或核糖核酸标准物质和温度传感器进行，这种方法与实时荧光定量PCR扩增过程保持一致，可以获得较好的校准结果，但仍存在以下问题，主要是：配制qPCR反应的标准溶液程序复杂，存储的要求高且温度系统的校准不能与样本示值误差和样本线性的校准同步进行；虽然行业标准YY/T 1173
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2010《聚合酶链反应分析仪》提供了光学系统荧光检测精密度和荧光线性的检测方法，但是光学系统核心参数Ct值的校准不完善，qPCR扩增过程中，扩增产物的荧光信号达到设定的荧光阈值时的所对应的扩增循环数（Cycle Threshold）。C代表Cycle，T代表Threshold。简单讲，Ct值就是qPCR中起始模板扩增达到一定产物量时，所对应的循环数。
[0004]因此有必要研制出一种稳定的、可溯源的、能准确反应光学系统的qPCR生物荧光模拟系统。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种生物荧光模拟装置，用于进行qPCR仪光学特性的计量校准。
[0006]为达到上述目的，本技术是采用下述技术方案实现的：
[0007]第一方面，本技术提供一种生物荧光模拟装置，包括光学探头板和与所述光学探头板配套的控制电路；所述光学探头板包括测温荧光探头和设有所述控制电路的控制电路板；所述测温荧光探头包括温度传感器和用于生成荧光的光学组件；所述控制电路分别与所述光学组件和所述温度传感器连接，用于根据所述温度传感器采集到的温度以及当前温度的循环次数控制控制所述光学组件的发光亮度。
[0008]进一步的，所述光学组件包括从下至上依次设置的发光板、光学透镜、滤光片和漫反射片；所述控制电路包括微处理器、与所述微处理器信号连接的发光板驱动模块、存储模块和电源管理模块；所述发光板驱动模块与所述发光板连接；所述微处理器内预设有预设
Ct值，并根据所述预设Ct值和所述温度传感器采集到的温度以及当前温度的循环次数，控制所述发光板驱动模块输出对应电流，从而控制所述发光板的发光亮度；Ct值为qPCR扩增过程中起始模板扩增达到一定产物量时所对应的循环数；所述存储模块用于存储产品相关的信息、配置参数、工作数据；所述电源管理模块用于将主电源通过电源转换芯片转换成系统各个模块所需的电压，给各个模块供电。
[0009]进一步的，所述测温荧光探头包括用于固定所述温度传感器和所述光学组件的壳体；所述壳体采用遮光性材料，包括主体结构和探头部分；所述主体结构为中空的圆筒形，顶端设置有所述漫反射片，侧壁中部上从下到上依次开设有LED槽、透镜槽和滤光片槽；所述LED槽用于安装所述发光板；所述透镜槽用于安装所述光学透镜；所述滤光片槽用于安装所述滤光片；所述探头部分为金属结构，所述金属结构为圆锥形的中空腔体结构，且所述温度传感器设置于所述金属结构内部；所述探头部分的上端设置有螺杆，所述主体结构的内壁下端设置有与所述螺杆相适配的螺纹，所述探头部分和所述主体结构通过所述螺杆和螺纹相连接。
[0010]进一步的，所述主体结构上还设置有探头固定凸起和缺口；所述探头固定凸起用于将所述主体结构固定在所述控制电路板上；所述控制电路板通过穿过所述缺口的导线与所述温度传感器、所述发光板连接。
[0011]进一步的，所述控制电路板的边缘设有qPCR的排线接口、电源接口以及通信接口；所述光学探头板还包括设有测温荧光探头孔位的上盖板。
[0012]进一步的，所述发光板为白色发光板或绿色发光板或红色发光板；所述滤光片为窄带滤光片，且所述滤光片的中心波长与荧光染料的发射荧光波长一致。
[0013]进一步的，所述滤光片的中心波长范围至少包括以下范围之一：515
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530nm、560
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580nm、610
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650nm、675
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730nm。
[0014]进一步的，所述微处理器包括MCU芯片和外围电路，所述外围电路包括电源芯片、晶体振荡器、电阻、无线通讯组件和电容；所述MCU芯片为具有无线通讯功能的MCU芯片，所述无线通讯组件还包括天线。
[0015]进一步的，所述发光板驱动模块包括高精度的电压基准源、DAC转换器和可变恒流源；每一个所述发光板都由一个独立的所述发光板驱动模块控制；在所述微处理器的控制下，所述DAC转换器输出模拟电压给所述可变恒流源，从而控制所述可变恒流源输出多档位线性连续可调的电流，从而控制所述发光板的发光亮度。
[0016]与现有技术相比，本技术所达到的有益效果：
[0017]1、本技术通过使用发光板光源模拟生物荧光，从而实现对qPCR仪等生物仪器的光学检测，无需配制和存储qPCR反应的标准溶液，同时克服了现有技术中温度系统的校准不能与样本示值误差和样本线性的校准同步进行的问题和光学系统核心参数Ct值的校准不完善的问题；
[0018]2、本技术提供的测试点位多，光强、波长等的控制精度高、模拟的发光波长能充分覆盖多种常见荧光波段且能同时支持多Ct值的模拟；
[0019]3、探头的外形尺寸与荧光定量qPCR仪、荧光酶标仪孔板相适配，壳体的大小、每个探头的位置跟荧光定量qPCR仪、荧光酶标仪孔板相适配，固定稳定，整体性好；
[0020]4、光学组件包括一个小型发光板、光学透镜、窄带滤光片、漫反射片，分别内嵌于
探头结构内的不同位置，整体作为模拟生物荧光的光源，发光平稳，模拟效果好。
[0021]5、采用高精度的基于DAC的发光板恒电流亮度控制电路，可将LED的驱动电流在0~20mA范围内进行不少于16000个档位的细分调节，实现LED亮度的连续控制，其亮度控制的精度更好，一致性更好。
[0022]6、所述探头壳体采用遮光性材料，避免不同探头之间的荧光干扰，提高光学模拟和测试的准确性。
附图说明
[0023]图1是本技术的探头部分的俯视角度结构示意图；
[0024]图2是本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物荧光模拟装置，其特征在于，包括光学探头板和与所述光学探头板配套的控制电路；所述光学探头板包括测温荧光探头和设有所述控制电路的控制电路板；所述测温荧光探头包括温度传感器和用于生成荧光的光学组件；所述控制电路分别与所述光学组件和所述温度传感器连接，用于根据所述温度传感器采集到的温度以及当前温度的循环次数控制所述光学组件的发光亮度。2.根据权利要求1所述的生物荧光模拟装置，其特征在于，所述光学组件包括从下至上依次设置的发光板、光学透镜、滤光片和漫反射片；所述控制电路包括微处理器、与所述微处理器信号连接的发光板驱动模块、存储模块和电源管理模块；所述发光板驱动模块与所述发光板连接；所述微处理器内预设有预设Ct值，并根据所述预设Ct值和所述温度传感器采集到的温度以及当前温度的循环次数，控制所述发光板驱动模块输出对应电流，从而控制所述发光板的发光亮度；Ct值为qPCR扩增过程中起始模板扩增达到一定产物量时所对应的循环数；所述存储模块用于存储产品相关的信息、配置参数、工作数据；所述电源管理模块用于将主电源通过电源转换芯片转换成系统各个模块所需的电压，给各个模块供电。3.根据权利要求2所述的生物荧光模拟装置，其特征在于，所述测温荧光探头包括用于固定所述温度传感器和所述光学组件的壳体；所述壳体采用遮光性材料，包括主体结构和探头部分；所述主体结构为中空的圆筒形，顶端设置有所述漫反射片，侧壁中部上从下到上依次开设有LED槽、透镜槽和滤光片槽；所述LED槽用于安装所述发光板；所述透镜槽用于安装所述光学透镜；所述滤光片槽用于安装所述滤光片；所述探头部分为金属结构，所述金属结构为圆锥形的中空腔体结构，且所述温度传感器设置于所述金属结构内部；所述探头部分的上端设置有螺杆，所述主体结构的内壁下端设置有与所述螺杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鸿飞，徐昇，王尚君，惠文珊，李凤娇，陈琳，姜智能，王军超，
申请(专利权)人：南京市计量监督检测院，
类型：新型
国别省市：