CN112858238A - 包含光纤的微液滴荧光信号检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种包含光纤的微液滴荧光信号检测装置，包括将具有第一波长的第一激光与具有第二波长的第二激光合成为混合激发光的合光模块；物镜，处于混合激发光的光线传导路径上；光处理模块，包括第一荧光和第二荧光聚焦通过的凸透镜、用于将混合激发光由合光模块反射至物镜的第一二向色镜、光纤，光纤的第一端处于凸透镜远离物镜一侧焦点上，以接收并传递为凸透镜聚焦的第一荧光与第二荧光；信号接收模块，连接于光纤的第二端，用于处理光纤接收并传递的荧光信号。本发明采用光纤作为后端荧光收集及传输元器件，有效降低荧光信号的损失，光处理模块与信号接收模块分别独立通过光纤连接，信号接收模块可在空间中任意布置，提升***布置的灵活性。

Description

包含光纤的微液滴荧光信号检测装置

技术领域

本发明属于微流控检测芯片技术领域，具体涉及一种包含光纤的微液滴荧光信号检测装置。

背景技术

生物芯片在新药开发、疾病诊断及基因表达分析等方面具有广泛的应用。微流控检测芯片技术日渐成熟，渐渐的成为了人们关注的热点。微流控检测芯片中有各种生物和化学过程，其过程通常是在微米级的流道空间内完成，其中需要一些能检测反应过程的装置。

传统的激光共聚焦检测装置，检测光路为消除焦平面以外杂散光的干扰、提高检测灵敏度，在接收端设置针孔，其空间结构方式单一且固定，无论是单激光、双激光还是多激光进行激发信号检测装置皆存在针孔数量固定增加、用于激发光的激光数量增加光程增大、检测装置从激光到收集信号端整体性要求高等缺点，因为针孔数量的增加导致调试时难度加大，在无形中增加了装置的信号接收误差，进行多通道信号检测时，由于空间光程加大导致一部分的信号衰减和丢失，相应的检测信号存在丢失，整体性要求高不便于产品的组装和后期维护。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种包含光纤的微液滴荧光信号检测装置，采用光纤作为后端荧光收集及传输元器件，有效降低荧光信号的损失，同时光处理模块与信号接收模块分别独立通过光纤连接，信号接收模块可在空间中任意布置，提升***布置的灵活性。

为了解决上述问题，本发明提供一种包含光纤的微液滴荧光信号检测装置，包括：合光模块，用于将具有第一波长的第一激光与具有第二波长的第二激光合成为混合激发光；

物镜，处于所述混合激发光的光线传导路径上，能够将所述混合激发光共聚焦于待检测微液滴上，以激发产生对应于所述第一激光的第一荧光及对应于所述第二激光的第二荧光；

光处理模块，包括第一荧光和第二荧光聚焦通过的凸透镜、用于将所述混合激发光由所述合光模块反射至所述物镜的第一二向色镜、光纤，其中所述光纤的第一端处于所述凸透镜远离所述物镜一侧焦点上，以接收并传递为所述凸透镜聚焦的第一荧光与第二荧光；

信号接收模块，连接于所述光纤的第二端，用于处理所述光纤接收并传递的第一荧光与第二荧光。

优选地，所述光处理模块还包括光处理壳体，所述光处理壳体包括固定件、第一连接件、第二连接件，所述固定件与所述第二连接件对所述凸透镜形成夹持定位，所述第一连接件与所述第二连接件对所述第一二向色镜形成夹持定位，所述固定件上还连接有第一光纤转接座，所述第一光纤转接座能够对所述光纤的第一端形成定位。

优选地，所述光处理壳体还包括密封罩，所述密封罩与所述固定件连接且罩设于所述第一光纤转接座的外侧；和/或，所述第一连接件与所述第二连接件之间还夹设有第一二向色镜橡胶垫。

优选地，所述第二连接件与所述固定件之间还包括凸透镜套环，所述凸透镜处于所述凸透镜套环的中心通孔中，所述凸透镜套环与压环对所述凸透镜形成夹持。

优选地，所述信号接收模块包括信号接收壳体，所述信号接收壳体包括第一主体件、第二主体件、第一连接座、第二连接座、所述第一主体件通过第二光纤转接座与所述光纤的第二端连接，所述第一主体件与所述第二主体件之间夹设有第二二向色镜，所述第二主体件与所述第一连接座之间夹设有第一滤色片，所述第一主体件与所述第二连接座之间夹设有第二滤色片，所述第一连接座上连接有第一光电倍增管以对经由所述光纤接收并传递的所述第一荧光进行处理，所述第二连接座上连接有第二光电倍增管以对经由所述光纤接收并传递的所述第二荧光进行处理，所述第二光纤转接座与所述第一主体件之间还夹设有准直组件，以对所述光纤接收并传递的光线的散乱光折射为平行光。

优选地，所述准直组件包括准直镜筒以及处于其内的准直透镜、准直镜固定座所述准直镜筒与所述准直镜固定座对所述准直透镜形成夹持。

优选地，所述准直透镜的光线入射侧还设有光阑且所述光阑处于所述准直镜筒内。

优选地，所述合光模块包括第一激光器、第二激光器、反光镜及第三二向色镜，所述第一激光器发出的所述第一激光经所述反光镜反射后与所述第二激光器发出的所述第二激光在所述第三二向色镜合成为所述混合激发光。

优选地，所述合光模块还包括固定板、合光暗盒，所述第一激光器、第二激光器及合光暗盒固定连接于所述固定板上，所述反光镜及第三二向色镜设置于所述合光暗盒中，所述合光暗盒具有第一激光入射口、第二激光入射口以及混合激发光射出口。

优选地，所述物镜的位置能够在聚焦电机的驱动下被调整。

本发明提供的一种包含光纤的微液滴荧光信号检测装置，采用光纤作为后端荧光收集及传输元器件，有效降低荧光信号(也即前述的第一荧光与第二荧光)的损失，同时所述光处理模块与所述信号接收模块分别独立的设置并通过光纤连接，如此所述信号接收模块可在空间中任意布置，从而提升了***布置的灵活性。

附图说明

图1为本发明实施例的包含光纤的微液滴荧光信号检测装置的原理示意图(图中箭头示出光线传递路径)；

图2为本发明实施例的包含光纤的微液滴荧光信号检测装置的结构示意图；

图3为图2中的光处理模块的拆解结构示意图；

图4为图2中的信号接收模块的拆解结构示意图；

图5为图2中的合光模块的拆解结构示意图。

附图标记表示为：

1、合光模块；11、第一激光器；12、第二激光器；13、固定板；14、合光暗盒；141、反光镜；142、第三二向色镜；2、物镜；21、聚焦电机；3、光处理模块；31、第一二向色镜；311、第一二向色镜橡胶垫；32、凸透镜；321、凸透镜套环；322、透镜橡胶垫；323、压环；33、光纤；341、固定件；342、第一连接件；343、第二连接件；344、第一光纤转接座；345、密封罩；346、消光器；4、信号接收模块；41、第一光电倍增管；42、第二光电倍增管；43、光阑；431、光阑固定件；44、准直透镜；441、准直镜固定座；45、第二二向色镜；46、第二滤色片；47、第一滤色片；481、第二光纤转接座；482、准直镜筒；483、第一主体件；484、第二主体件；485、第一紧固环；486、第二紧固环；487、第一连接座；488、第二连接座；491、第二二向色镜橡胶垫；492、滤色片橡胶垫；493、光电倍增管橡胶垫；100、待检测微液滴。

具体实施方式

结合参见图1至图5所示，根据本发明的实施例，提供一种包含光纤的微液滴荧光信号检测装置，包括：合光模块1，用于将具有第一波长的第一激光与具有第二波长的第二激光合成为混合激发光；物镜2，处于所述混合激发光的光线传导路径上，能够将所述混合激发光共聚焦于待检测微液滴100上，以激发产生对应于所述第一激光的第一荧光及对应于所述第二激光的第二荧光，而为了能够实现共聚焦的目的，所述物镜2的位置能够在聚焦电机21的驱动下被调整，具体的，所述聚焦电机21可以为固定轴电机，当所述聚焦电机21运转时，所述固定轴电机产生轴向位移，进而使所述物镜2的位置被调整；光处理模块3，包括第一荧光和第二荧光聚焦通过的凸透镜32、用于将所述混合激发光由所述合光模块1反射至所述物镜2的第一二向色镜31、光纤33，其中所述光纤33的第一端处于所述凸透镜32远离所述物镜2一侧焦点上，以接收并传递为所述凸透镜32聚焦的第一荧光与第二荧光；信号接收模块4，连接于所述光纤33的第二端，用于处理所述光纤33接收并传递的第一荧光与第二荧光。该技术方案中，采用光纤33作为后端荧光收集及传输元器件，有效降低荧光信号(也即前述的第一荧光与第二荧光)的损失，同时所述光处理模块3与所述信号接收模块4分别独立的设置并通过光纤33连接，如此所述信号接收模块4可在空间中任意布置，从而提升了***布置的灵活性。

作为一种具体实施方式，优选地，所述光处理模块3还包括光处理壳体，所述光处理壳体包括固定件341、第一连接件342、第二连接件343，所述固定件341与所述第二连接件343对所述凸透镜32形成夹持定位，所述第一连接件342与所述第二连接件343对所述第一二向色镜31形成夹持定位，所述固定件341上还连接有第一光纤转接座344，所述第一光纤转接座344能够对所述光纤33的第一端形成定位。该技术方案中，彼此连接为一个整体的固定件341、第一连接件342、第二连接件343形成所述光处理壳体(彼此相邻的两个部件例如可以栓接)，同时通过相邻的两个部件对第一二向色镜31以及凸透镜32形成可靠夹持，使所述光处理模块3在结构上更加合理、紧凑。所述第一光纤转接座344的设置则能够使所述光纤33的第一端定位更加准确、可靠。

进一步的，所述光处理壳体还包括密封罩345，所述密封罩345与所述固定件341连接且罩设于所述第一光纤转接座344的外侧，以对所述光纤33的第一端形成密封，防止外部杂光对所述光纤33中接收并传递的光线信号造成干扰；和/或，所述第一连接件342与所述第二连接件343之间还夹设有第一二向色镜橡胶垫311，以对所述第一二向色镜31形成保护以及密光。

在一些实施方式中，所述第二连接件343与所述固定件341之间还包括凸透镜套环321，用于对所述凸透镜32形成定位支撑，具体的，所述凸透镜32处于所述凸透镜套环321的中心通孔中，所述凸透镜套环321与压环323对所述凸透镜32形成夹持，进一步的，所述压环323与所述凸透镜32之间还设有透镜橡胶垫322，以对所述凸透镜32形成保护。

作为一种具体实施方式，优选地，所述信号接收模块4包括信号接收壳体，所述信号接收壳体包括第一主体件483、第二主体件484、第一连接座487、第二连接座488、所述第一主体件483通过第二光纤转接座481与所述光纤33的第二端连接，所述第一主体件483与所述第二主体件484之间依次夹设有第二二向色镜45、第二二向色镜橡胶垫491，所述第二主体件484与所述第一连接座487之间依次夹设有第一滤色片47、滤色片橡胶垫492、第一紧固环485、光电倍增管橡胶垫493，所述第一主体件483与所述第二连接座488之间依次夹设有第二滤色片46、滤色片橡胶垫492、第二紧固环486、光电倍增管橡胶垫493，所述第一连接座487上连接有第一光电倍增管41以对经由所述光纤33接收并传递的所述第一荧光进行处理，所述第二连接座488上连接有第二光电倍增管42以对经由所述光纤33接收并传递的所述第二荧光进行处理，所述第二光纤转接座481与所述第一主体件483之间还夹设有准直组件，以对所述光纤33接收并传递的光线的散乱光折射为平行光。该技术方案中，通过光电倍增管(也即前述的第一光电倍增管41及第二光电倍增管42)进行获取后传导至对应的数据处理设备(例如计算机等)进行相应的处理(例如计数)，从而实现了单次检测可以获取多项检测参数，使检测结果更加丰富，适用场景及领域更加广泛，这能够极大程度的降低实验成本并提高检测工作效率。

进一步的，所述准直组件包括准直镜筒482以及处于其内的准直透镜44、准直镜固定座441所述准直镜筒482与所述准直镜固定座441对所述准直透镜44形成夹持，最好的，所述准直透镜44的光线入射侧还设有光阑43(其具体可以通过光阑固定件431固定于所述准直镜筒482内)且所述光阑43处于所述准直镜筒482内，所述光阑43能够消除光处理模块3传输过来的杂散光，只保留荧光信号通过准直透镜44，使经由其的散乱光折射为平行光。

在一些实施方式中，所述合光模块1包括第一激光器11、第二激光器12、反光镜141及第三二向色镜142，所述第一激光器11发出的所述第一激光经所述反光镜141反射后与所述第二激光器12发出的所述第二激光在所述第三二向色镜142合成为所述混合激发光，在具体结构方面，所述合光模块1还包括固定板13、合光暗盒14，所述第一激光器11、第二激光器12及合光暗盒14固定连接于所述固定板13上，所述反光镜141及第三二向色镜142设置于所述合光暗盒14中，所述合光暗盒14具有第一激光入射口、第二激光入射口以及混合激发光射出口。作为一种具体的实施方式，所述第一激光器可以为532nm激光器，所述第二激光器可以为473nm激光器。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种包含光纤的微液滴荧光信号检测装置，其特征在于，包括：

合光模块(1)，用于将具有第一波长的第一激光与具有第二波长的第二激光合成为混合激发光；

物镜(2)，处于所述混合激发光的光线传导路径上，能够将所述混合激发光共聚焦于待检测微液滴(100)上，以激发产生对应于所述第一激光的第一荧光及对应于所述第二激光的第二荧光；

光处理模块(3)，包括第一荧光和第二荧光聚焦通过的凸透镜(32)、用于将所述混合激发光由所述合光模块(1)反射至所述物镜(2)的第一二向色镜(31)、光纤(33)，其中所述光纤(33)的第一端处于所述凸透镜(32)远离所述物镜(2)一侧焦点上，以接收并传递为所述凸透镜(32)聚焦的第一荧光与第二荧光；

信号接收模块(4)，连接于所述光纤(33)的第二端，用于处理所述光纤(33)接收并传递的第一荧光与第二荧光。

2.根据权利要求1所述的包含光纤的微液滴荧光信号检测装置，其特征在于，所述光处理模块(3)还包括光处理壳体，所述光处理壳体包括固定件(341)、第一连接件(342)、第二连接件(343)，所述固定件(341)与所述第二连接件(343)对所述凸透镜(32)形成夹持定位，所述第一连接件(342)与所述第二连接件(343)对所述第一二向色镜(31)形成夹持定位，所述固定件(341)上还连接有第一光纤转接座(344)，所述第一光纤转接座(344)能够对所述光纤(33)的第一端形成定位。

3.根据权利要求2所述的包含光纤的微液滴荧光信号检测装置，其特征在于，所述光处理壳体还包括密封罩(345)，所述密封罩(345)与所述固定件(341)连接且罩设于所述第一光纤转接座(344)的外侧；和/或，所述第一连接件(342)与所述第二连接件(343)之间还夹设有第一二向色镜橡胶垫(311)。

4.根据权利要求2所述的包含光纤的微液滴荧光信号检测装置，其特征在于，所述第二连接件(343)与所述固定件(341)之间还包括凸透镜套环(321)，所述凸透镜(32)处于所述凸透镜套环(321)的中心通孔中，所述凸透镜套环(321)与压环(323)对所述凸透镜(32)形成夹持。

5.根据权利要求1所述的包含光纤的微液滴荧光信号检测装置，其特征在于，所述信号接收模块(4)包括信号接收壳体，所述信号接收壳体包括第一主体件(483)、第二主体件(484)、第一连接座(487)、第二连接座(488)、所述第一主体件(483)通过第二光纤转接座(481)与所述光纤(33)的第二端连接，所述第一主体件(483)与所述第二主体件(484)之间夹设有第二二向色镜(45)，所述第二主体件(484)与所述第一连接座(487)之间夹设有第一滤色片(47)，所述第一主体件(483)与所述第二连接座(488)之间夹设有第二滤色片(46)，所述第一连接座(487)上连接有第一光电倍增管(41)以对经由所述光纤(33)接收并传递的所述第一荧光进行处理，所述第二连接座(488)上连接有第二光电倍增管(42)以对经由所述光纤(33)接收并传递的所述第二荧光进行处理，所述第二光纤转接座(481)与所述第一主体件(483)之间还夹设有准直组件，以对所述光纤(33)接收并传递的光线的散乱光折射为平行光。

6.根据权利要求5所述的包含光纤的微液滴荧光信号检测装置，其特征在于，所述准直组件包括准直镜筒(482)以及处于其内的准直透镜(44)、准直镜固定座(441)所述准直镜筒(482)与所述准直镜固定座(441)对所述准直透镜(44)形成夹持。

7.根据权利要求6所述的包含光纤的微液滴荧光信号检测装置，其特征在于，所述准直透镜(44)的光线入射侧还设有光阑(43)且所述光阑(43)处于所述准直镜筒(482)内。

8.根据权利要求1所述的包含光纤的微液滴荧光信号检测装置，其特征在于，所述合光模块(1)包括第一激光器(11)、第二激光器(12)、反光镜(141)及第三二向色镜(142)，所述第一激光器(11)发出的所述第一激光经所述反光镜(141)反射后与所述第二激光器(12)发出的所述第二激光在所述第三二向色镜(142)合成为所述混合激发光。

9.根据权利要求8所述的包含光纤的微液滴荧光信号检测装置，其特征在于，所述合光模块(1)还包括固定板(13)、合光暗盒(14)，所述第一激光器(11)、第二激光器(12)及合光暗盒(14)固定连接于所述固定板(13)上，所述反光镜(141)及第三二向色镜(142)设置于所述合光暗盒(14)中，所述合光暗盒(14)具有第一激光入射口、第二激光入射口以及混合激发光射出口。

10.根据权利要求1所述的包含光纤的微液滴荧光信号检测装置，其特征在于，所述物镜(2)的位置能够在聚焦电机(21)的驱动下被调整。

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