一种核酸检测试剂盒液面高度检测装置和方法
阅读说明：本技术 一种核酸检测试剂盒液面高度检测装置和方法 (Device and method for detecting liquid level height of nucleic acid detection kit ) 是由 范如超 吴旭峰 王兆军 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种核酸检测试剂盒的液面高度检测装置,机架、轨道、激光测距线性阵列架、运动机构、电路控制和数据处理模块、以及设置在激光测距线性阵列架上的激光测距线性阵列；运动机构用于驱动激光测距线性阵列架沿轨道滑动。所述电路控制和数据处理模块连接运动机构,用于向运动机构发送驱动信号；所述电路控制和数据处理模块连接激光测距线性阵列,用于向激光测距线性阵列发射检测信号,以及接收激光测距线性阵列返回的信号并计算液面高度。本发明可以配合上位机或者微处理器,通过激光测距线性阵列水平扫描的方式,快速准确地检测出核酸检测试剂盒中每个方格内部的液体高度,从而得知哪些方格内的试剂量不符合要求。(The invention discloses a liquid level height detection device of a nucleic acid detection kit, which comprises a rack, a track, a laser ranging linear array frame, a motion mechanism, a circuit control and data processing module and a laser ranging linear array arranged on the laser ranging linear array frame, wherein the track is arranged on the rack; the moving mechanism is used for driving the laser ranging linear array frame to slide along the track. The circuit control and data processing module is connected with the movement mechanism and used for sending a driving signal to the movement mechanism; the circuit control and data processing module is connected with the laser ranging linear array and used for transmitting detection signals to the laser ranging linear array, receiving signals returned by the laser ranging linear array and calculating the height of the liquid level. The invention can be matched with an upper computer or a microprocessor, and the liquid height in each square in the nucleic acid detection kit can be rapidly and accurately detected in a laser ranging linear array horizontal scanning mode, so that the quantity of the reagents in the squares is not qualified.)
技术领域
本发明涉及检测试剂盒技术领域，尤其涉及一种核酸检测试剂盒液面高度检测装置和方法。
背景技术
随着分子生物学发展，随着转基因检测、基因诊断、病毒等发展，对DNA提取已成为医学、农业、食品等领域科学研究基础。因为疫情核酸检测，需要对样本进行采样、提取、扩增、荧光检测等诸多过程，就需要大量高通量核酸提取试剂盒，作为核酸样本保存、提取、扩增工具，而大通量试剂盒内预装不同微量的保存液、裂解液、洗涤液、分离液、扩增液等，大通量试剂盒一般由有机材料制成的阵列式隔断结构，一次可以检测多份样品，这些溶液是由人工或者机器预装，但由于人工疲劳或者设备误差，容易出现少液、缺液、液面不齐等问题，因为孔眼较小，液体容量少，人工辨别难度大、效率低，不合格品率高，生产进度难以满足市场需求。急需要一种核酸检测试剂盒液面自动检测装置，能够自动检测核酸试剂盒中液面高度不符合要求的腔室。
发明内容
技术问题：本发明要解决的技术问题就是提供一种核酸检测试剂盒液面高度检测的装置和方法，能够自动检测出试剂盒中试剂量不符合检测标准的腔室，提高核酸检测的效率和准确性。
技术方案：本发明的一种核酸检测试剂盒液面高度检测装置，包括机架、轨道、激光测距线性阵列架、运动机构、电路控制和数据处理模块、以及设置在激光测距线性阵列架上的激光测距线性阵列；所述轨道设置在机架顶部，运动机构用于驱动激光测距线性阵列架沿轨道滑动；所述电路控制和数据处理模块连接运动机构，用于向运动机构发送驱动信号；所述电路控制和数据处理模块连接激光测距线性阵列，用于向激光测距线性阵列发射检测信号，以及接收激光测距线性阵列返回的信号并计算液面高度。
进一步的，所述轨道包括平行设置的第一轨道和第二轨道；激光测距线性阵列架的一端吊装在第一轨道上，激光测距线性阵列架的另一端吊装在第二轨道上；激光测距线性阵列架上的激光测距线性阵列分别与第一轨道和第二轨道垂直。
进一步的，所述激光测距线性阵列架是一根导轨，激光测距线性阵列包括直线排列的激光探头，激光探头通过螺丝固定在导轨上，每一个激光探头高度相同，且激光发射方向垂直向下；激光探头的数量可调，相邻激光探头之间间距可调。
进一步的，所述电路控制和数据处理模块包括以单片机为核心的电路和液晶显示屏，以单片机为核心的电路与液晶显示屏连接。
有益效果：本发明以激光测距方式来检测核酸检测试剂盒液面高度，相对于超声波等其他波束形式，激光束发散角小，能量更集中，测试的精度更高，干扰小。在整个检测系统中，若干个激光探头呈直线阵列排列，相邻探头的间距与试剂盒腔室的边长相等，探头的数目与试剂盒腔室的行数相等。
采用了市场上主流的基于相位法的激光测距技术。这是因为基于相位法的激光测距技术可以轻易克服超声波测距误差过大的缺陷，使测量精度达到毫米级别，很适合本场景下的距离测量。在保证了测量精度的前提下，加快了测量的速度。
附图说明
图1是本发明激光测距阵列结构示意图；
图2是本发明的流程图。
其中，1、机架；2、第一轨道；3、第二轨道；4、激光测距线性阵列架；5、运动机构；6、激光测距线性阵列；7、试剂盒；
51、第一步进电机；52、第二步进电机；53、第一盘轮；54、第二盘轮；55、第三盘轮；56、第四盘轮；57、第一轴承；58、第二轴承；59、第一转轴；60、第二转轴。
具体实施方式
本发明的一种核酸检测试剂盒液面高度检测装置，如图1所示，包括机架1、轨道、激光测距线性阵列架4、运动机构5、电路控制和数据处理模块、以及设置在激光测距线性阵列架4上的激光测距线性阵列6，激光测距线性阵列6朝下；
机架1通常被放置或固定在工作台上，确保本发明装置的水平以及机械稳定性。机架1是由金属材料制成的框架式结构或者门架式结构。
所述轨道设置在机架1顶部，运动机构5用于驱动激光测距线性阵列架4沿轨道滑动。
轨道包括平行设置的第一轨道2和第二轨道3；激光测距线性阵列架4的一端吊装在第一轨道2上，激光测距线性阵列架4的另一端吊装在第二轨道3上。激光测距线性阵列架4上的激光测距线性阵列6分别与第一轨道2和第二轨道3垂直。
如图1所示，所述运动机构5包括第一步进电机51、第二步进电机52、第一盘轮53、第二盘轮54、第三盘轮55、第四盘轮56、第一轴承57、第二轴承58、第一转轴59和第二转轴60。第一步进电机51、第二步进电机52、第一轴承57和第二轴承58均设置在机架1上。电路控制和数据处理模块分别连接第一步进电机、第二步进电机；
第一转轴59与第一步进电机51的转轴连接，第一盘轮53、第二盘轮54和第一轴承57分别与第一转轴59连接，第一盘轮53、第二盘轮54与第一轴承57同轴，第一轴承57位于第一盘轮53和第二盘轮54之间，采用第一轴承57是为了使第一盘轮53和第二盘轮54轮转动平稳，第一盘轮53靠近第一轨道2的左端，第一盘轮53上设置有钢丝，钢丝的另一端与激光测距线性阵列架4连接；第二盘轮54靠近第二轨道3的左端，第二盘轮54上设置有钢丝，钢丝的另一端与激光测距线性阵列架4连接。第一步进电机51通过第一转轴59驱动第一盘轮53和第二盘轮54转动，第一盘轮53和第二盘轮54通过钢丝带动激光测距线性阵列架4向轨道左端滑动。采用两个盘轮同时对激光测距线性阵列架4进行牵引是为了滑动平稳。
第二转轴60与第二步进电机52的转轴连接，第三盘轮55、第四盘轮56和第二轴承58分别与第二转轴60连接，第三盘轮55、第四盘轮56和第二轴承58同轴，第二轴承58位于第三盘轮55和第四盘轮56之间，采用第二轴承58是为了使第三盘轮55和第四盘轮56轮转动平稳，第三盘轮55靠近第一轨道2的右端，第三盘轮55上设置有钢丝，钢丝的另一端与激光测距线性阵列架4连接；第四盘轮56靠近第二轨道3的右端，第四盘轮56上设置有钢丝，钢丝的另一端与激光测距线性阵列架4连接。第二步进电机52通过第二转轴60驱动第三盘轮55和第四盘轮56转动，第三盘轮55和第四盘轮56通过钢丝带动激光测距线性阵列架4向轨道右端滑动。
所述电路控制和数据处理模块连接第一步进电机51和第二步进电机52，用于驱动第一步进电机51和第二步进电机52转动；所述电路控制和数据处理模块连接激光测距线性阵列6连接，用于向激光测距线性阵列6发射检测信号、接收激光测距线性阵列6反射光信号并计算液面高度。
所述电路控制和数据处理模块包括以单片机为核心的电路和液晶显示屏，单片机为核心的电路和液晶显示屏连接，液晶显示屏用于显示试剂盒7腔室的位置信息和每个腔室中液面数据。
激光测距线性阵列架4是一根导轨，激光测距线性阵列6包括直线排列的激光探头，激光探头通过螺丝固定在导轨上，每一个激光测距探头高度一致，且激光发射方向垂直向下。激光探头的数量可调，激光探头数量调整成与试剂盒7每列中腔室的个数相一致，相邻激光探头之间间距可调，相邻激光探头间距等于试剂盒7同一列中相邻腔室之间的中心距离一致。根据目前常用的试剂盒规格，设置导轨上最多可接入15个激光探头，并留有相应接口，激光探头与电路控制和数据处理模块以固定规格的接插件进行连接。激光探头采用可见光激光器，方便工作人员随时观察。
下面具体介绍利用本发明的一种核酸检测试剂盒液面高度检测方法，所述方法基于一种核酸检测试剂盒液面高度检测装置，如图2所示，包括如下步骤：
步骤1，将待测核酸检测试剂盒7放在激光测距线性阵列6的下方，通过液晶显示屏输入试剂盒规格和几何参数，所述试剂盒规格是指试剂盒7的列数和每列中腔室的个数，所述几何参数是指试剂盒7同一列中相邻腔室之间的中心距离，以及试剂盒7列间距；
步骤2，将激光测距线性阵列6中激光探头的数量调整到与试剂盒7每列中腔室的个数一致，将激光探头间距调整到与试剂盒7同一列中相邻腔室之间的中心距离一致；
根据试剂盒7列间距确定激光测距线性阵列6测试过程中单步移动的距离。
初始位置时，激光测距线性阵列6们于轨道的左端，激光测距线性阵列6的每个激光探头与试剂盒7的第一列的腔室一一对应，即每一个激光探头发射出的激光都能照射进试剂盒7第一列腔室中。首先对试剂盒7的第一列的腔室开始检测。
步骤3，所述电路控制和数据处理模块向激光测距线性阵列6发出检测信号，激光测距线性阵列6发出激光，激光到达腔室中液面后返回到激光测距线性阵列6，电路控制和数据处理模块接收激光测距线性阵列6返回的信号并计算液面高度；与设定的液面高度范围相比较，在液晶显示器上显示前检测列中每个腔室液面高度数据，并以高亮显示出液面高度不符合设定范围的腔室的位置和相应液面高度数值。并将高度不足的腔室位置记录下来，以便对这些腔室进行液体重新注入。完成试剂盒7中当前列腔室液面高度检测；
步骤4，在电路控制和数据处理模块中，对试剂盒的剩余待检测列数做减1处理，判断当前检测列是否试剂盒7的最后一列，当剩余待检测列数等于零时，则当前检测列是最后一列，进入步骤6；当剩余待检测列数不等于零时，则当前检测列不是最后一列，进入步骤5；
步骤5，电路控制和数据处理模块向第二步进电机52转动发送驱动信号，第二步进电机52通过第三盘轮55和第四盘轮56带动激光测距线性阵列架4向右移动一步，移动的距离等于试剂盒7的列间距，返回步骤3；
步骤6，电路控制和数据处理模块向第一步进电机51转动发送驱动信号，第一步进电机51通过第一盘轮53和第二盘轮54带动激光测距线性阵列架4向左移动，使得激光测距线性阵列架4回到初始位置。