一、概述

QuantStudio 3实时荧光定量PCR仪是Thermo Fisher Scientific公司推出的智能型中通量核酸定量检测系统，专为科研、医疗检测及分子诊断实验室设计。其核心特点是操作简便、检测灵敏度高、通道配置灵活、数据分析智能化，能够满足多种定量PCR实验需求，如基因表达分析、突变检测、病原体监测、拷贝数分析及高分辨熔解曲线分析等。

系统配置涵盖硬件、软件和辅助组件三大部分：

1. 硬件系统：包括光学检测模块、温控模块、上盖加热系统、样品台与控制电路；

2. 软件系统：包括QuantStudio Design & Analysis Software和Thermo Fisher Cloud数据分析平台；

3. 实验环境配置：包括电源、操作系统、网络、耗材与外接设备等条件。

通过对系统配置的合理理解与设置，能够充分发挥QuantStudio 3的性能，实现数据采集的稳定性和定量结果的高精度。

二、整机硬件组成

1. 结构设计

QuantStudio 3采用一体化紧凑式结构设计，整机由外壳、光学检测单元、热循环模块、电控系统、显示触控屏及接口模块组成。
机身采用高强度复合材料与金属骨架，具备优良的抗震性与耐腐蚀性，适合长期实验室环境运行。

主要组成如下：

• 主机机体：承载核心光学与温控模块；

• 触控显示屏：提供直观操作界面；

• 样品舱门：前开式结构，配有光学安全遮光层；

• 电源模块：内置稳压系统，支持100–240V全球电压；

• USB与网络接口：用于外接存储、打印与云端连接。

2. 样品模块

QuantStudio 3支持两种板型：

• 标准96孔板模块（0.2 mL孔体积）；

• 快速反应模块（Fast 96孔，0.1 mL体积）。

模块材料为高导热铝合金，表面经阳极氧化处理，确保温度传导快速均匀。

三、光学系统配置

1. 光学检测原理

QuantStudio 3采用高灵敏度光学探测系统，由LED光源、滤光片组、光纤导光系统和CCD检测器构成。
系统通过LED发射特定波长激发荧光染料，荧光信号经光学滤波与聚焦后被CCD接收并转换为数字信号，实现实时荧光采集。

2. 光源配置

• 类型：多波段高亮度LED激发光源；

• 寿命：≥50,000小时连续使用；

• 特点：低功耗、无预热时间、波长稳定、热量低；

• 光谱范围：450–670 nm，可覆盖主流荧光染料激发峰。

3. 检测器配置

• 类型：冷却型CCD相机；

• 像素分辨率：1024 × 1024；

• 灵敏度：最低检测1–10 copies模板信号；

• 动态范围：≥9个数量级；

• 噪声抑制：配有数字信号放大与自动背景扣除系统。

4. 通道配置

QuantStudio 3标准光学系统包含4个荧光检测通道：

系统可扩展至支持自定义染料，通过软件设置实现荧光识别校正。

四、温控系统配置

1. 加热模块

QuantStudio 3采用Peltier半导体加热/制冷系统，可在极短时间内实现温度切换。

• 温度范围：4°C–100°C；

• 温度精度：±0.25°C；

• 温度均匀性：≤±0.3°C（整个板面）；

• 升降温速率：可达4.0°C/s（Fast模式）或3.0°C/s（标准模式）。

2. 上盖加热系统

上盖通过独立加热模块控制，有效防止冷凝。

• 上盖温度：105°C（可调范围90–110°C）；

• 压力控制：自动检测与调节，确保均匀接触；

• 传感系统：实时反馈热分布，维持恒温。

3. 温度控制算法

采用智能PID控制算法，可根据反应体系自动调整加热/制冷速率，确保温控曲线平滑，减少温度过冲。

五、系统操作与显示界面配置

1. 显示与控制

QuantStudio 3配备10.1英寸全彩触控显示屏，采用高分辨率TFT面板，界面直观清晰。
主要功能包括：

• 实验模板创建与编辑；

• 热循环程序设置；

• 实时荧光曲线显示；

• 报告生成与导出；

• 用户权限管理与系统诊断。

界面布局遵循逻辑分层设计：主菜单、实验控制、分析模块、设置中心四大部分，便于快速导航。

2. 操作系统

仪器内置嵌入式Linux操作系统，具备快速启动与高安全性特点。
外接计算机分析端支持以下系统：

• Windows 10/11（64位）；

• macOS 12及以上版本；

• 推荐配置：Intel i5以上处理器、8 GB RAM、100 GB可用存储空间。

六、软件系统配置

1. QuantStudio Design & Analysis Software

该软件为QuantStudio系列专用分析平台，负责实验设计、数据采集、曲线分析与报告生成。

主要功能模块：

• 实验设计：定义样品信息、靶基因、内参及板布局；

• 热循环程序设置：可自定义阶段、循环数及荧光采集点；

• 实时监控：显示扩增曲线、温度曲线及系统状态；

• 数据分析：提供ΔΔCt、标准曲线、熔解曲线及效率计算；

• 结果输出：生成Excel、PDF、.eds格式报告文件；

• 多用户管理：支持权限分级与实验数据加密存储。

2. 云端平台 – Thermo Fisher Cloud

QuantStudio 3可直接连接Thermo Fisher Cloud平台，实现：

• 实验数据云端备份与共享；

• 多设备联动与远程控制；

• 自动软件更新与设备状态监控；

• 多用户协同分析与报告生成。

云端系统采用AES-256加密协议，确保数据安全与隐私保护。

七、系统接口与通信配置

通信协议支持TCP/IP、HTTP与SSL加密传输，可与实验室LIMS系统（实验信息管理系统）对接，实现自动化数据管理。

八、实验运行环境配置

1. 空间与环境条件

2. 通风与防震

• 仪器背部保持至少10 cm通风距离；

• 工作台需平稳坚固，防止震动干扰荧光采集；

• 避免放置在强磁场或高湿环境附近。

3. 软件与网络环境

• 建议使用独立实验室局域网，避免带宽拥堵；

• 云端分析需稳定网络（上传速率≥2 Mbps）；

• 定期更新防病毒软件，保障数据传输安全。

九、用户管理与安全配置

QuantStudio 3支持多用户分级权限系统：

• 管理员（Admin）：拥有全部权限，可管理用户及实验模板；

• 标准用户（User）：可进行实验设计与分析；

• 访客（Guest）：仅可浏览数据。

系统内置数据加密存储与自动日志记录功能，确保实验可追溯。每次登录与操作均记录时间戳与操作者信息，符合实验室信息化审计要求。

十、性能参数配置表

十一、系统维护与升级配置

1. 固件与软件升级

仪器支持在线与离线两种升级方式：

• 在线：自动检测Thermo Fisher服务器更新；

• 离线：通过USB导入升级包；
  升级后系统会自动验证固件与光学校准文件匹配性。

2. 光学与温控校准

• 每6个月进行一次标准化校准；

• 使用官方校准板执行Optical Verification与Thermal Verification；

• 校准结果自动保存并生成报告文件。

3. 数据备份

可通过USB或云端自动同步备份，防止数据丢失。
支持CSV、EDS、PDF等多种格式导出。

十二、系统扩展与兼容性配置

QuantStudio 3具备良好的扩展兼容能力，可连接以下辅助系统：

• Thermo Fisher Cloud平台：实现远程实验设计与结果分析；

• Digital PCR插件模块：可升级至更高精度数字定量功能；

• 多用户数据共享系统（LIMS接口）：用于实验室信息集成；

• 第三方数据分析软件兼容性：如Excel、GraphPad Prism、Origin。

系统还支持多种荧光染料兼容模式，可在软件中自定义通道参数，扩展实验类型。

十三、系统性能优化建议

1. 定期清洁光学窗口与样品舱，避免尘粒干扰信号；

2. 每次实验后关闭上盖加热并清理模块；

3. 避免长时间满功率运行，建议每2小时休机10分钟；

4. 保持软件版本与固件同步更新；

5. 定期检查网络连接与数据同步状态；

6. 使用原厂板与封膜，避免光学失真。

十四、系统配置验证流程

为确保系统安装与配置符合标准，应执行以下验证流程：

1. IQ（安装确认）：核对设备序列号、软件版本与物理安装状态；

2. OQ（运行确认）：运行标准曲线实验验证温控与光学性能；

3. PQ（性能确认）：使用已知模板进行重复性实验，验证Ct标准差≤0.3；

4. 文档记录：保存验证报告与系统日志。