CN116026849B - 洁净度检测*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种洁净度检测***，洁净度检测***用于检测微流控芯片，洁净度检测***包括照明模组；设置在照明模组光路上的载物台，载物台包括载物面，载物面用于承载微流控芯片；和成像模组，成像模组包括镜头和面阵相机，成像模组用于对照明模组发出的且经微流控芯片散射的光线进行成像，镜头的光轴相对于载物面倾斜设置。本发明的洁净度检测***通过设置镜头和面阵相机，且镜头的光轴相对于载物台也就是微流控芯片倾斜设置，如此，可以在清洁微流控芯片的同时检测微流控芯片的洁净度，而无需反复等待微流控芯片完成扫描后再取下进行清洁，提高了效率。

Description

洁净度检测***

技术领域

本发明涉及基因测序仪，特别涉及一种基因测序仪的洁净度检测***。

背景技术

第二代基因测序仪采用边合成边测序（sequencing-by-synthesis，SBS）的生化反应的过程需要在微流控芯片中完成。完成生化反应后，再由洁净度检测***配合电控位移台完成对整张微流控芯片中DNA簇的拍照。在测序过程中，微流控芯片表面洁净度对成像质量有显著的影响，进而影响测序结果。而微流控芯片表面上无法通过肉眼直接分辨的细小灰尘颗粒，油脂等脏污，因此需要在清洁之后通过光学成像***检测洁净度，在洁净度不满足要求的情况下，还需要重新清洁之后再检测，如此反复，效率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种洁净度检测***。

本发明实施方式提供了一种洁净度检测***，用于检测微流控芯片，所述洁净度检测***包括：

照明模组；

设置在所述照明模组光路上的载物台，所述载物台包括载物面，所述载物面用于承载所述微流控芯片；和

成像模组，所述成像模组包括镜头和面阵相机，所述成像模组用于对所述照明模组发出的且经所述微流控芯片散射的光线进行成像，所述镜头的光轴相对于所述载物面倾斜设置。

在某些实施方式中，所述面阵相机包括探测面，所述镜头的光轴相对于所述探测面倾斜设置。

在某些实施方式中，所述镜头的光轴相对于所述载物面所成的角度与所述镜头的光轴相对于所述探测面所成的角度相同。

在某些实施方式中，所述镜头的光轴相对于所述载物面呈45°夹角设置。

在某些实施方式中，所述镜头从物侧到像侧依次包括正光焦度的第一透镜、正光焦度的第二透镜和负光焦度的第三透镜。

在某些实施方式中，所述第一透镜的焦距与所述镜头的焦距之比的范围为0.75至0.83。

在某些实施方式中，所述第二透镜的焦距与所述镜头的焦距之比的范围为19.3至21.4。

在某些实施方式中，所述第三透镜的焦距与所述镜头的焦距之比的范围为-1.73至-1.56。

在某些实施方式中，所述第一透镜包括朝向所述物侧的第一面和朝向所述像侧的第二面；

所述第二透镜包括朝向所述物侧的第三面和朝向所述像侧的第四面；

所述第三透镜包括朝向所述物侧的第五面和朝向所述像侧的第六面。

在某些实施方式中，所述照明模组包括激光器、光束整形镜头以及连接所述激光器和所述光束整形镜头的光纤。

本发明的洁净度检测***通过设置镜头和面阵相机，且镜头的光轴相对于载物台也就是微流控芯片倾斜设置，如此，可以在清洁微流控芯片的同时检测微流控芯片的洁净度，而无需反复等待微流控芯片完成扫描后再取下进行清洁，提高了效率。

本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变的明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变的明显和容易理解，其中：

图1是本发明某些实施方式的洁净度检测***的结构示意图；

图2是本发明某些实施方式的成像模组的成像示意图；

图3是图2的局部示意图；

图4是本发明某些实施方式的成像模组和载物台的配合示意图；

图5是本发明某些实施方式的镜头像质星点图。

主要元件符号说明：

洁净度检测***100、照明模组10、激光器11、光束整形镜头12、光纤13、载物台20、微流控芯片21、载物面22、成像模组30、镜头31、第一透镜L1、第一面311、第二面312、第二透镜L2、第三面313、第四面314、第三透镜L3、第五面315、第六面316、面阵相机32、探测面321。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

现有技术中，光纤将激光器发出的光导入光束整形镜头中，光束整形镜头将光纤出射的激光整形成在微流控芯片表面汇聚的线光斑。而相机、滤光片及成像镜头组成的成像模块的光轴与芯片表面法线呈45°角放置，通过线扫描的方式实现对整张芯片表面暗场成像。如此，需要配合工作人员同步进行芯片清洁较为不便，实际操作中必须等芯片完全扫描完以后才能取下清洁，且清洁时是无法实时观察芯片表面脏污情况的，需要再放回***中扫描成像来确定。

有鉴于此，请参阅图1，本发明提供了一种洁净度检测***100，洁净度检测***100用于检测微流控芯片21，洁净度检测***100包括照明模组10、载物台20和成像模组30。

具体地，洁净度检测***100用于检测微流控芯片21表面洁净度，其中，照明模组10用于发射面激发光，照明模组10包括激光器11、光束整形镜头12和光纤13，激光器11用于发射激光，光纤13分别连接激光器11和光束整形镜头12，光纤13可以将激光器11发射的激光传输至光束整形镜头12，光束整形镜头12用于改变激光输出的形状，也即是，光束整形镜头12可以将激光整形成圆形、矩形等规则或不规则形状，本发明的光束整形镜头12优选于将激光器11生成的激光整形成圆形面激发光。

载物台20设置于照明模组10的光路上，载物台20包括载物面22，微流控芯片21放置于载物面22上，照明模组10发射的面激发光照射载物面22，也即是，照明模组10发射的面激发光照射微流控芯片21，微流控芯片21表面形成面光斑。

成像模组30包括镜头31和面阵相机32，成像模组30用于将载物面22上的微流控芯片21散射的散射光，通过镜头31的折射、聚焦到面阵相机32上形成影像。其中，镜头31用于折射、聚焦散射光线，镜头31的光轴相对于载物面22倾斜设置。面阵相机32用于成像，面阵相机32可以根据面激发光的散射光线生成面影像。

在一些示例中，照明模组10设置于载物台20正上方，照明模组10朝向载物台20的载物面22发射面激发光，载物面22上放置有微流控芯片21，照明模组10可以发射圆形区域的面激发光至微流控芯片21，微流控芯片21将激发光散射至镜头31，经过镜头31的折射、聚焦后，在面阵相机32上形成影像，工作人员可以根据面阵相机32的实时成像观察微流控芯片21表面脏污情况，并根据面阵相机32的成像进行清洁。

本发明的洁净度检测***100通过设置镜头31和面阵相机32，且镜头31的光轴相对于载物台20也就是微流控芯片21倾斜设置，如此，可以在清洁微流控芯片21的同时检测微流控芯片21的洁净度，而无需反复等待微流控芯片21完成扫描后再取下进行清洁，提高了效率。

请参阅图1，在某些实施方式中，面阵相机32包括探测面321，镜头31的光轴相对于探测面321倾斜设置。

具体地，面阵相机32的探测面321用于获取穿过镜头31的散射光，并形成微流控芯片21的影像。镜头31的光轴相对于面阵相机32的探测面321倾斜设置，且镜头31的光轴相对于载物面22所成的角度与镜头31的光轴相对于探测面321所成的角度基本相同，其中，镜头31的光轴相对于载物面22所成的角度呈45°设置，也即是，镜头31的光轴相对于载物面22所成的角度可以是45°。

请结合图2和图3，在一些实施方式中，通过将镜头31的光轴相对于探测面321倾斜设置，且镜头31的光轴相对于探测面321所成的角度与镜头31的光轴相对于载物面22所成的角度基本相同，补偿了由于镜头31的光轴与载物面22倾斜导致的大视野像面的离焦，如此，可以使不同视野的光线在探测面321上都能较好的聚焦，使得洁净度检测***100具备全视野清晰成像的条件。

请参阅图4，在某些实施方式中，镜头31包括第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3。

具体地，镜头31包括从物侧到像侧依次包括第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3，也即是，第一透镜L1靠近载物面22设置，第三透镜L3靠近探测面321设置。第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3可以由玻璃、树脂等材料制成，其中，第一透镜L1具有正光焦度，第二透镜L2具有正光焦度，第三透镜L3具有负光焦度。需要说明的是，光焦度（focalpower)等于像方光束会聚度与物方光束会聚度之差，它表征透镜偏折光线的能力。

进一步地，照明模组10发出的面激发光照射在微流控芯片21表面，微流控芯片21散射的散射光可以依次穿过第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3后传输至探测面321，并在探测面321上形成微流控芯片21的影像。其中，第一透镜L1的焦距与镜头31的焦距之比的范围为0.75至0.83，也即是，第一透镜L1满足条件式：0.75<fL1/f<0.83，fL1为第一透镜L1的焦距，f为镜头31的焦距。第二透镜L2的焦距与镜头31的焦距之比的范围为19.3至21.4，也即是，第二透镜L2满足条件式：19.3<fL2/f<21.4，fL2为第二透镜L2的焦距。第三透镜L3的焦距与镜头31的焦距之比的范围为-1.73至-1.56，也即是，第三透镜L3满足条件式：-1.73<fL3/f<-1.56，fL3为第三透镜L3的焦距。

应当说明的是，第一透镜L1和第二透镜L2具有正光焦度，也即是，第一透镜L1和第二透镜L2为凸透镜，因此，第一透镜L1的焦距与镜头31的焦距之比和第二透镜L2的焦距与镜头31的焦距之比为正数。第三透镜L3具有负光焦度，也即是，第三透镜L3为凹透镜，因此，第三透镜L3的焦距与镜头31的焦距之比为负数。

如此，镜头31通过设置第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3，可以使微流控芯片21散射的散射光依次穿过第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3后，在探测面321上形成微流控芯片21的影像，通过限定第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3的焦距与镜头31的焦距之比，可以有效缩短镜头31全长及避免产生过于严重的轴上及轴外像差，提高成像质量。

在某些实施方式中，第一透镜L1包括朝向载物面22的第一面311和朝向探测面321的第二面312，第二透镜L2包括朝向载物面22的第三面313和朝向探测面321的第四面314，第三透镜L3包括朝向载物面22的第五面315和朝向探测面321的第六面316。

本发明的镜头31的设计参数可以如表一所示：

序号	曲率半径/mm	厚度/mm	折射率	阿贝数
					1		149.868
2	89.96	15	2.02	21
					3	-425.311	4.856
4	-44.666	14.619	1.89	38.07
					5	-50.212	63.07
6	-32.587	5	1.69	31.25
					7	-50.694	99.369

表一

请结合图4和表一，第一面311的中心与载物台20的中心之间的间距为149.868mm。第一面311和第二面312为凸面，第一面311的曲率半径为89.96mm，第二面312的曲率半径为-425.311mm，第一面311与第二面312之间的间距为15mm，也即是，第一透镜L1的厚度为15mm。第三面313为凹面，第三面313的曲率半径为-44.666mm，第四面314为凸面，第四面314的曲率半径为-50.212mm，第三面313与第四面314之间的间距为14.619mm，也即是，第二透镜L2的厚度为14.619mm。第五面315为凹面，第五面315的曲率半径为-32.587mm，第六面316为凸面，第六面316的曲率半径为-50.694mm，第五面315与第六面316之间的间距为5mm，也即是，第三透镜L3的厚度为5mm。第六面316的中心与探测面321的中心之间的间距为99.369mm。

进一步地，第一透镜L1与第二透镜L2的间距为4.856mm，第二透镜L2与第三透镜L3的间距为63.07mm。第一透镜L1的折射率可以是2.02，折射率是指光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比，折射率越高，使入射光发生折射的能力越强。第一透镜L1的阿贝数可以是21，阿贝数通常应用在镜片领域，阿贝数用于衡量镜片的色散能力。第二透镜L2的折射率可以是1.89，第二透镜L2的阿贝数可以是38.07。第三透镜L3的折射率可以是1.69，第三透镜L3的阿贝数可以是31.25。

应当说明的是，上述实施方式中镜头31的相关设计参数为本发明优选实施方式，其中，本发明实施方式的曲率半径，在沿光线的传播方向为凸的情况下，曲率半径为正，在沿光线的传播方向为凹的情况下，曲率半径为负，曲率半径的正负仅用于判断曲面的弯曲方向。在实际应用中，镜头31的相关设计参数可以根据实际需求进行配置，在此不做限定。

进一步地，本发明实施方式设计的镜头31在照明波长为532nm条件下的像质星点图如图5所示，镜头31在20mm视野范围内的像质均接近衍射极限，说明镜头31全视野像质清晰，因此，照明模组10可以提供照明波长为532nm的面激发光，例如，本发明实施方式中，照明模组10可以提供20mm圆形区域的面激发光，实现照明区域和成像区域的匹配。应当说明的是，像质星点图是采用星点法检测镜头31成像质量的效果图，星点法是在载物面22放置一个带有微孔且获得良好照明的星点板，星点板的散射光通过镜头31传递至面阵相机32，通过观察面阵相机32成像的形状和大小，评定出镜头31的成像质量好坏。

在一些示例中，照明模组10设置于载物面22正上方，照明模组10朝向载物面22发射激发光，载物面22上放置微流控芯片21，照明模组10可以发射照明波长为532nm的20mm圆形区域的面激发光至微流控芯片21，微流控芯片21将激发光散射至镜头31，散射光依次穿过第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3，并在面阵相机32成像，工作人员可以根据面阵相机32的实时成像观察微流控芯片21表面脏污情况，并根据面阵相机32的成像进行清洁。

如此，通过设置镜头31的各项设计参数，并设置照明模组10的照明波长和照明面积，可以使本发明镜头31的视野范围内的像质接近衍射极限，从而提高成像质量，使得工作人员在清洁微流控芯片21的同时可以清楚的观察微流控芯片21的洁净度，提高了清洁效率。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种洁净度检测***，用于检测微流控芯片，所述微流控芯片用于基因测序，其特征在于，所述洁净度检测***包括：

照明模组，所述照明模组发射面激发光；

设置在所述照明模组光路上的载物台，所述载物台包括载物面，所述载物面用于承载所述微流控芯片；和

成像模组，所述成像模组包括镜头和面阵相机，所述成像模组用于对所述照明模组发出的且经所述微流控芯片散射的光线进行成像，所述镜头的光轴相对于所述载物面倾斜设置；

所述面阵相机包括探测面，所述镜头的光轴相对于所述探测面倾斜设置，所述镜头的光轴相对于所述载物面所成的角度与所述镜头的光轴相对于所述探测面所成的角度基本相同；

所述镜头从物侧到像侧依次包括正光焦度的第一透镜、正光焦度的第二透镜和负光焦度的第三透镜；所述第一透镜的焦距与所述镜头的焦距之比的范围为0.75至0.83；所述第二透镜的焦距与所述镜头的焦距之比的范围为19.3至21.4；所述第三透镜的焦距与所述镜头的焦距之比的范围为-1.73至-1.56。

2.根据权利要求1所述的洁净度检测***，其特征在于，所述镜头的光轴相对于所述载物面呈45°夹角设置。

3.根据权利要求1所述的洁净度检测***，其特征在于，所述第一透镜包括朝向所述物侧的第一面和朝向所述像侧的第二面；

所述第二透镜包括朝向所述物侧的第三面和朝向所述像侧的第四面；

所述第三透镜包括朝向所述物侧的第五面和朝向所述像侧的第六面。

4.根据权利要求1所述的洁净度检测***，其特征在于，所述照明模组包括激光器、光束整形镜头以及连接所述激光器和所述光束整形镜头的光纤。