一种用于环境微生物基因检测分析仪

技术领域

本发明属于基因检测技术领域，具体是一种用于环境微生物基因检测分析仪。

背景技术

微生物是地球上最为丰富多样的生物资源，其种类数量仅次于昆虫，是生命世界里的第二大类群。微生物包括所有的病毒和原核生物，微生物对于自然生态系统的产生、稳定和持续演化起到至关重要的作用，人们在长期的生产生活实践中不断认识到微生物的存在和价值。微生物及其技术在环境保护领域的应用越来越广泛，想要提高对环境中微生物的利用，需要使用基因检测分析仪对环境中的微生物进行基因检测。

例如中国专利，公布号为CN112011453A的专利公开了智能基因检测分析系统，包括：第一类容器，至少具有一个第一类射频标签；第二类容器，至少具有一个第二类射频标签；移液器，用于将第一类容器内的液体转移至第二类容器且具有一个第三类射频标签；PCR装置，用于对第二类容器内的液体进行PCR处理；外置标签管理装置，用于读取或写入第一类射频标签、第二类射频标签和第三类射频标签的数据；外置图像采集装置，用于采集第一类容器、第二类容器以及移液器的图像数据；服务器，用于存储并处理外置标签管理装置和外置图像采集装置的传输的数据并将它们的数据进行关联。

该专利通过移液器手动将检测样品在第一类容器、第二类容器和电泳仪之间转移，容易在移液过程中由于人工失误造成基因检测结果出现误差，因此，我们提出了一种用于环境微生物基因检测分析仪。

发明内容

为了解决现有技术中需手动使用移液器将检测样品在第一类容器、第二类容器和电泳仪之间转移，容易在移液过程中由于人工失误造成基因检测结果出现误差的问题，本发明的目的是提供一种用于环境微生物基因检测分析仪。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于环境微生物基因检测分析仪，包括微滴容器、PCR容器、废液收集容器和控制终端，PCR容器与废液瓶之间通过第一毛细管连通，第一毛细管靠近PCR容器的一端安装有第一输送泵，第一毛细管中部设有与第一毛细管一体成型的平凸镜，平凸镜外套设有基因检测装置，基因检测装置包括壳体，壳体内侧壁上方靠近PCR容器的一端固定连接有多色激发光源模块，平凸镜上方依次设有双色镜和多色荧光信号检测模块，平凸镜下方设有微滴计数器，多色激发光源模块与双色镜处于同一高度，多色荧光信号检测模块和微滴计数器分别与壳体内壁顶部和壳体内壁底部固定连接，双色镜通过支撑组件与壳体内侧壁固定连接，微滴容器与PCR容器之间设有传送装置，控制终端与基因检测装置、第一输送泵和传送装置电性耦接。

本方案的原理：本方案利用控制终端将微滴化处理后的微生物微滴经传送机构传送至PCR容器进行DNA片段扩增，扩增后的微滴经第一输送泵和第一毛细管传送至基因检测装置进行基因检测，基因检测装置利用多色激发光源模块发射不同光谱的光源，经过双色镜照射在平凸镜上并激发经过平凸镜的微滴，被激发的微滴发出荧光，多色荧光信号检测模块对不同荧光进行收集、检测，微滴技术模块对微滴进行定量分析，经检测后的微滴流向废液收集容器。

采用上述方案后实现了以下有益效果：

1.相较于现有技术，本方案通过微滴容器与PCR容器之间设置传送装置，PCR容器与基因检测装置通过第一输送泵和第一毛细管连通，利用控制终端实现了微生物基因检测的自动化，提高了检测效率，同时也减小了人工移液时的失误对基因检测结果的影响；

2.本方案通过多色激发光源照射微滴，配合多色荧光信号监测器可同时检测多种微生物微滴，进一步提高了基因检测效率。

进一步，PCR容器与基因检测装置之间设有鞘液瓶，鞘液瓶通过第二输送泵和第二毛细管与第一毛细管连通，第二输送泵与控制终端电性耦接。

有益效果：鞘液瓶通过第二输送泵向第一毛细管输送鞘液，鞘液包裹微滴，使微滴沿着第一毛细管的中心流向基因检测装置，避免出现偏差的干扰信号，同时避免微滴回流影响检测结果。

进一步，多色激发光源模块包括光源集成棱镜和若干激发光源，激发光源与光源集成棱镜之间依次设有第一滤光片和准直器。

有益效果：多个激发光源经第一滤光片过滤出所需波长的光源后，再经过准直器的校准，使不同角度的发散光源变化成朝同一方向的平行光，使光能最大效率的进入光源集成棱镜，光源集成棱镜将平行光集成为一束光源投向双色镜进而激发微滴，可以在进行检测多种微生物微滴时，保证了光源的最大利用率。

进一步，多色荧光信号检测模块包括光源分散棱镜和若干荧光探测器，光源分散棱镜与荧光探测器之间设有针孔滤波器。

有益效果：微滴经过平行光激发后发出荧光信号，光源分散棱镜将荧光信号进行分散，针孔滤波器剔除掉不相关的杂光后进入对应波长的荧光探测器，进而将荧光信号转化成数字信号进行微生物的基因分析。

进一步，传送装置包括固定连接在PCR容器顶部的螺杆支架，螺杆支架内设有升降螺杆，升降螺杆的顶部贯穿螺杆支架，且升降螺杆的顶部同轴固定连接有螺杆电机，升降螺杆上螺纹连接有支撑块，支撑块远离升降螺杆的一端依次固定连接有伸缩气缸和夹爪，夹爪上夹持有移液器。

有益效果：螺杆电机带动升降螺杆转动，由于支撑块与升降螺杆螺纹配合，升降螺杆转动时，带动支撑块沿竖直方向做往复运动，支撑块远离升降螺杆的一端依次固定连接有伸缩气缸和夹爪，夹爪上夹持有移液器，伸缩气缸控制移液器沿水平方向来回运动，升降螺杆和支撑块控制移液器沿竖直方向来回运动，实现了微生物基因检测的自动化，提高了检测效率，同时也减小了人工移液时的失误对基因检测结果的影响。

进一步，PCR容器外侧壁安装有温度传感器和若干加热片，控制终端与温度传感器和加热片电性耦接。

有益效果：PCR容器外侧壁安装加热片可以对微滴进行扩增反应以增加DNA片段。

进一步，激发光源选自激光光源、LED光源、等离子体光源或连续光源。

有益效果：激光光源、LED光源、等离子体光源或连续光源的应用波长范围广，且光谱纯度好，可以提高荧光分析数据的准确性。

进一步，双色镜朝多色激发光源模块倾斜，且倾斜角度为40-50°。

有益效果：双色镜朝多色激发光源模块倾斜40-50°，可以保证需要的光源完全透过，不需要的光源完全反射。

附图说明

图1为本发明实施例的模块示意图。

图2为本发明实施例的基因检测装置的剖面图。

图3为本发明实施例的传送装置的轴测图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：微滴容器1、PCR容器2、废液收集容器3、第一毛细管4、平凸镜5、第一输送泵6、基因检测装置7、壳体8、多色激发光源模块9、控制终端10、双色镜11、多色荧光信号检测模块12、微滴计数器13、鞘液瓶14、第二输送泵15、第二毛细管16、传送装置17、螺杆支架18、升降螺杆19、螺杆电机20、支撑块21、伸缩气缸22、夹爪23、移液器24。

实施例基本如附图1-图3所示：

一种用于环境微生物基因检测分析仪，包括微滴容器1、PCR容器2、废液收集容器3和控制终端10，PCR容器2外侧壁安装有温度传感器和若干加热片，PCR容器2与废液瓶之间通过第一毛细管4连通，第一毛细管4靠近PCR容器2的一端安装有第一输送泵6，第一毛细管4中部设有与第一毛细管4一体成型的平凸镜5，平凸镜5外套设有基因检测装置7，基因检测装置7包括壳体8，壳体8内侧壁上方靠近PCR容器2的一端固定连接有多色激发光源模块9，平凸镜5上方依次设有双色镜11和多色荧光信号检测模块12，平凸镜5下方设有微滴计数器13，多色激发光源模块9与双色镜11处于同一高度，双色镜11朝多色激发光源模块9倾斜45°，多色荧光信号检测模块12和微滴计数器13分别与壳体8内壁顶部和壳体8内壁底部固定连接，双色镜11通过支撑组件与壳体8内侧壁固定连接，微滴容器1与PCR容器2之间设有传送装置17，控制终端10与温度传感器、若干加热片、基因检测装置7、第一输送泵6和传送装置17电性耦接。

PCR容器2与基因检测装置7之间设有鞘液瓶14，鞘液瓶14通过第二输送泵15和第二毛细管16与第一毛细管4连通，第二输送泵15与控制终端10电性耦接。

传送装置17包括固定连接在PCR容器2顶部的螺杆支架18，螺杆支架18内设有升降螺杆19，升降螺杆19的顶部贯穿螺杆支架18，且升降螺杆19的顶部同轴固定连接有螺杆电机20，升降螺杆19上螺纹连接有支撑块21，支撑块21远离升降螺杆19的一端依次固定连接有伸缩气缸22和夹爪23，夹爪23上夹持有移液器24。

多色激发光源模块9包括光源集成棱镜和若干激发光源，激发光源与光源集成棱镜之间依次设有第一滤光片和准直器，且激发光源选自激光光源、LED光源、等离子体光源或连续光源；

多色荧光信号检测模块12包括光源分散棱镜和若干荧光探测器，光源分散棱镜与荧光探测器之间设有针孔滤波器。

具体实施过程如下：

移液阶段：控制终端10控制螺杆电机20带动升降螺杆19转动，由于支撑块21与升降螺杆19螺纹配合，升降螺杆19转动时，带动支撑块21沿竖直方向做往复运动，支撑块21远离升降螺杆19的一端依次固定连接有伸缩气缸22和夹爪23，夹爪23上夹持有移液器24，伸缩气缸22控制移液器24沿水平方向来回运动，升降螺杆19和支撑块21控制移液器24沿竖直方向来回运动，实现了微生物微滴从微滴容器1到PCR容器2的自动化转移，提高了检测效率，同时也减小了人工移液时的失误对基因检测结果的影响。

PCR扩增阶段：控制终端10控制加热片对PCR容器2进行加热，进而使微滴中的DNA片段扩增，温度传感器在加热过程中实时监测温度。

基因检测阶段：第一毛细管4两端与高压电场连接，扩增后的微滴通过第一输送泵6沿着第一毛细管4泵向基因检测装置7，同时通过第二输送泵15将鞘液瓶14中的鞘液沿着第二毛细管16泵向第一毛细管4，鞘液包裹微滴，使微滴沿着第一毛细管4的中心流向基因检测装置7，避免出现偏差的干扰信号，同时避免微滴回流影响检测结果；

经鞘液包裹的微滴流至平凸镜5前，多色激发光源模块9发散出多色激发光源，激发光源选自激光光源，多个激光光源经第一滤光片过滤出所需波长的光源后，再经过准直器的校准，使不同角度的发散光源变化成朝同一方向的平行光，使光能最大效率的进入光源集成棱镜，光源集成棱镜将平行光集成为一束光源投向双色镜11进而激发微滴，可以在进行检测多种微生物微滴时，保证了光源的最大利用率；

微滴经过平行光激发后发出荧光信号，光源分散棱镜将荧光信号进行分散，针孔滤波器剔除掉不相关的杂光后进入对应波长的荧光探测器，进而将荧光信号转化成数字信号进行微生物的基因分析；

经检测后的微滴沿着第一毛细管4流向废液收集容器3，避免了对环境的污染。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。