技术摘要：
本发明提供一种用于数字PCR的自动化扩增及检测装置，包括样本模块、热学模块及荧光检测模块；样本模块用于加载n个反应耗材且能够旋转；热学模块包括温控组件和驱动组件；温控组件包括散热器，散热器包括散热器背板，散热器背板与样本仓基板平行，散热器背板上设有第二  全部
背景技术：
自从1985年PCR技术被正式发明以来，该技术已在生命科学界得到了普遍认同和 广泛应用，Kary  Mullis也因此而获得1993年的诺贝尔化学奖。纵观PCR技术二十多年的发 展历程，从最初单纯实现扩增的终点法定性PCR技术，到后来的通过参考标准曲线实现定量 的实时荧光PCR技术，再到数字PCR技术的诞生，PCR技术始终没有停止过朝着“更好、更快、 更强”目标前进的步伐。与传统PCR技术不同，数字PCR技术将DNA或RNA样品分散成大量的微 反应单元，然后对众多微反应单元内的靶序列进行单分子模板PCR扩增、荧光检测和统计学 分析，真正意义上实现了PCR技术的绝对定量，不依赖标准曲线和已知浓度的多个梯度标准 品，直接检测样品中核酸的原始浓度。由于这种检测方式具有比传统荧光定量PCR更出色的 灵敏度和精确性，数字PCR迅速得到广泛的关注，尤其在恒量核酸样本检测、复杂背景稀有 突变检测、核酸拷贝数变异和基因表达量微小差异鉴定方面表现出的优势已被普遍认可。 随着微纳米制造和微流体技术的发展，数万个乃至数百万个PCR反应单元的制备 已成为可能，这极大地推动了数字PCR的发展进程，使其迎来了突破技术瓶颈的最佳契机， 再加上各种新技术及检测方法的不断涌现出现，使全球生物医疗巨头公司纷纷开始进军数 字PCR领域，商业化的数字PCR仪器系统也迅速出现。但由数字PCR设备的技术难度较高，系 统复杂程度较大，国际市场的数字PCR生产商及仪器型号依然十分有限，且市面上现有的数 字PCR检测系统仍存在样本检测通量灵活性不高、荧光检测通道较少等弊端，且这些系统的 PCR扩增、检测过程大多依赖不同仪器实现，这便需要将检测样本在不同仪器间进行转移， 而因此将会对样本、环境及操作人员存在污染风险。而中国方面，市场上还未有本土研发的 数字PCR产品出现。
技术实现要素：
本发明旨在弥补现有数字PCR系统的缺陷，提供一种可灵活调整样本通量、多荧光 通道、结构紧凑的自动化扩增及检测的数字PCR仪器。 为实现上述目的，本发明提出如下技术方案： 一种用于数字PCR的自动化扩增及检测装置，其特殊之处在于：包括基座、固定板、 样本模块、热学模块及荧光检测模块； 上述样本模块包括样本仓基板及安装在样本仓基板上的圆盘状耗材架；上述圆盘 状耗材架用于加载n个反应耗材且能够沿其中心旋转；上述样本仓基板与基座垂直设置；上 述样本仓基板上设有与反应耗材一一对应的多个保温温块，多个保温温块用于在反应过程 中对多个反应耗材进行加热或保温；上述样本仓基板上开设贯穿样本仓基板的光学检测窗 口，用于对每个旋转至光学检测窗口的反应耗材进行光学检测；其中n大于等于1； 4 CN 111607509 A 说　明　书 2/6 页 上述热学模块位于样本仓基板的一侧，包括温控组件和驱动组件； 上述温控组件包括散热器，上述散热器包括散热器背板，上述散热器背板与样本 仓基板平行，上述散热器背板上设有第二热循环温块； 上述驱动组件包括第二驱动传动机构，上述第二驱动传动机构能够带动温控组件 远离或靠近耗材架； 上述荧光检测模块通过光学检测窗口对反应耗材进行荧光检测。 进一步地，上述荧光检测模块包括激发光源、滤光组件、反射镜、直线导轨、第三驱 动传动机构及相机；上述固定板位于样本仓基板另一侧、与样本仓基板平行且固定在基座 上；上述反射镜、直线导轨及相机均固定在固定板上；上述滤光组件固定在直线导轨上且在 第三驱动传动机构带动下能够水平移动； 上述激发光源发出的光经过滤光组件形成特定的激发光，再由反射镜改变光路入 射反应耗材，对样本进行荧光激发，而样本所产生的荧光由反射镜改变光路返回滤光组件， 经过滤光组件形成特定的检测光，最终被相机接收。 进一步地，上述圆盘状耗材架上开设有多个沿圆周方向均布的镂空耗材卡座，每 个镂空耗材卡座用于加载反应耗材。 进一步地，为了实现准确控制反应耗材的温度，上述样本仓基板上设有用于维持 反应耗材温度的保温温块或用于控制反应耗材温度的第一热循环温块。 上述保温温块或第一热循环温块与第二热循环温块均为多个，均与反应耗材一一 对应；第二热循环温块与保温温块或第一热循环温块相对设置。 进一步地，圆盘状耗材架中心开有转轴卡槽；上述样本仓基板上还设置有与耗材 架转轴卡槽对应的固定转轴、用于带动固定转轴旋转的旋转电机；上述圆盘状耗材架通过 固定转轴固定在样本仓基板上，并在旋转电机带动下如摩天轮一样旋转，因此，由于重力原 因，当每个耗材转动到光学检测窗口位置时，其扩增过程中产生的气泡位于耗材腔体的上 方，不会阻挡光路，排除气泡对荧光检测的影响。 进一步地，上述样本模块还包括第一驱动传动机构，样本仓基板能够在第一驱动 传动机构的驱动下沿与散热器背板平行的方向移动。也可采用手动拉动的方式使样本仓基 板沿与散热器背板平行的方向移动。 进一步地，为了避免耗材架旋转过程中与基板的摩擦，上述固定转轴上套装有弹 簧，使所装载的耗材架与样本仓基板之间留有间隙，同时确保当耗材架被压紧时可以贴紧 样板仓基板。 进一步地，多个保温温块或第一热循环温块固定在样本仓基板A面，样本仓基板A 面与圆盘状耗材架相对；旋转电机及扫码器固定在样本仓基板B面。 进一步地，耗材卡座上设有防止反应耗材脱落的突起； 该扩增及检测装置还包括用于测量固定转轴转速及角度的旋转编码器。 进一步地，样本仓基板上设置有一贯穿基板的扫码器窗口，并在样本仓基板上匹 配有一扫码器，用于对每个旋转至光学检测窗口的反应耗材进行编码扫描，以便在光学检 测过程中对每个反应耗材进行识别，实现检测数据的一一对应；光学检测窗口及扫码器窗 口分别位于两个相邻的保温温块或第一热循环温块之间。 进一步地，上述驱动组件还包括与散热器背板平行且连接的驱动板； 5 CN 111607509 A 说　明　书 3/6 页 上述第二驱动传动机构包括丝杆、丝杆螺母、步进电机、与步进电机相连的蜗轮蜗 杆、通过同步带与蜗轮蜗杆连接的同步带轮；上述步进电机、蜗轮蜗杆、同步带轮均固定在 散热器前面板上； 驱动板通过丝杆螺母固定在丝杆上，丝杆与同步带轮相连； 步进电机通过旋转带动相连的蜗轮蜗杆，蜗轮蜗杆通过同步带带动同步带轮转 动，从而驱动丝杆螺母及与其相连的驱动板在丝杆上移动。 进一步地，上述丝杆、丝杠螺母及同步带轮均为四个；丝杆、丝杠螺母及同步带轮 一一对应；四根丝杆对称分布，对称中心与热学模块的重心重合。保证了整个热学模块前后 运动的平稳性；所有同步带的齿形和齿数相同，保证了四个丝杆运动的同步性； 进一步地，驱动板套装在散热器外部，散热器背板上设有多个与丝杆平行的导杆， 上述导杆上套装有弹簧，在第二驱动传动机构驱动下驱动板沿导杆方向移动。当驱动板在 丝杆上移动时，能够带动连接的温控组件前后移动。这种连接方式能够确保反应耗材同时 与热学模块上的第二热循环温块以及样本仓基板上的保温温块保持紧密接触，从而提高扩 增反应过程中温块与反应耗材之间的快速温度传导。其具体实现方式为，所述驱动机构带 动温控组件向前移动，贴紧反应耗材的同时，将耗材架压向样本仓基板，当耗材架上的反应 耗材与样本仓基板上的温块接触后，驱动机构继续向前运动，驱动板与散热器背板之间多 个导杆上的弹簧将被压缩，进一步将耗材压紧在两侧温块之间。所述驱动机构中，蜗轮蜗 杆，同步带轮，丝杆和丝杆螺母的使用，在提高结构紧凑度减少整机空间的同时，使步进电 机的扭力经过一系列转化，力量得到成倍的提升，仅需要较小的电机扭力即可获得较大的 温块与反应耗材间的压紧力。 进一步地，上述散热器背板上还设有温度传感器，能够确保在扩增反应过程中提 供精准的升降温控制。 进一步地，上述滤光组件包括m个滤光单元，每个滤光单元包括沿光路依次设置的 激发光滤光片与二向色镜，还包括分别设置在二向色镜反射或透射光路中的检测光滤光 片；其中m≥1； 各个滤光单元中的二向色镜和滤光片互不相同。通过组合不同的二向色镜和滤光 片，滤光单元可形成不同的荧光检测通道。 进一步地，为了节省整机空间，反射镜与二向色镜呈90°的布置，可以使光路产生 90°的偏转，可以使样本与相机不必处在同一轴线上，而是呈90°的夹角。 进一步地，上述激发光源为LED激发光源，固定在上散热器前面板上。 本发明的有益效果是： 1、本装置的圆盘状耗材架可加载多个反应耗材，灵活调整样本通量，圆盘状耗材 架通过固定转轴固定在样本仓基板上，并在旋转电机带动下如摩天轮一样旋转，因此，由于 重力原因，当每个耗材转动到光学检测窗口位置时，其扩增过程中产生的气泡位于耗材腔 体的上方，不会阻挡光路，排除气泡对荧光检测的影响。 2、本装置热学模块的驱动方式能够确保反应耗材同时与热学模块上的第二热循 环温块以及样本仓基板上的保温温块保持紧密接触，从而提高扩增反应过程中温块与反应 耗材之间的快速温度传导。 3、本装置将目前市面上常见的数字PCR系统，独立的扩增及检测装置整合，并通过 6 CN 111607509 A 说　明　书 4/6 页 巧妙的结构设计缩小体积，使数字PCR所需的扩增及荧光检测能够在一个的设备中自动化 完成。 附图说明 图1为实施例中自动化扩增及检测的数字PCR仪器的轴侧示意图； 图2a为实施例中耗材架结构示意图； 图2b为实施例中耗材架局部结构放大示意图； 图3为实施例中样本仓基板A面示意图； 图4为实施例中样本仓基板B面示意图； 图5为实施例中自动化扩增及检测的数字PCR仪器的正视图一； 图6为实施例中自动化扩增及检测的数字PCR仪器的正视图二； 图7为实施例中热学模块的正视图； 图8为实施例中热学模块的侧视图； 图9为实施例中热学模块的轴侧图； 图10为实施例中荧光检测模块示意图； 图11为实施例中荧光检测模块与样本模块部分结构示意图； 图12为实施例中自动化扩增及检测的数字PCR仪器的侧视图； 图13为实施例中荧光检测模块中滤光组件结构示意图； 图14为实施例中荧光检测模块光路示意图； 图中附图标记为：1-耗材架，2-转轴卡槽，3-耗材卡座，4-样本仓基板，5-固定转 轴，6-保温温块，7-光学检测窗口，8-扫码器窗口，9-旋转电机，10-扫码器，11-第二热循环 温块，12-散热器背板，13-散热器，14-突起，15-驱动板，16-弹簧导杆，17-丝杆螺母，18-丝 杆，19-同步带轮，20-步进电机，21-蜗轮蜗杆，22-同步带，23-激发光源，24-反射镜，25-滤 光组件，26-相机，27-直线导轨，29-滤光单元，30-激发光滤光片，31-二向色镜，32-检测光 滤光片，33-基座，34-固定板，35-突起，36-散热器前面板，37-导向板，38-外壳体。