CN206362706U - 一种实时荧光pcr扩增仪的光学检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于基因检测领域，特别涉及一种实时荧光PCR扩增仪的光学检测装置，其包括用于发出激发光的发光模块、扫描模块以及用于接收荧光的检测模块；发光模块包括相邻设置的光源、光圈、第一滤光片和反射镜，扫描模块包括折射板、控制器、驱动机构和物镜，物镜置于样本底座的正上方，折射板置于物镜的上方，驱动机构用于驱动折射板转动，控制器与驱动机构通信连接，检测模块包括光电探测器、光开关阵列和光纤束，光纤束包括多根光纤，光纤用于将板孔中样本发出的荧光传输至光电探测器，光开关阵列与光纤束相连的，用于对光纤中的荧光传输进行控制。本实用新型采用了反应管侧向荧光采集的方式，提高了测量的灵敏度和准确度。

Description

一种实时荧光PCR扩增仪的光学检测装置

技术领域

本实用新型属于基因检测领域，特别涉及一种实时荧光PCR扩增仪的光学检测装置。

背景技术

核酸检测较其他检测病原微生物检测法具有灵敏度高，特异性好，窗口期短，检测时间短等优点。目前病原微生物核酸检测方法主要有聚合酶链反应(Polymerase ChainReaction，PCR)，滚环扩增技术以及环介导等温扩增等。其中，PCR技术最为普遍，其中又以实时荧光PCR(Real-time PCR)技术最为常用，PCR是一种根据生物体内DNA复制性质而设计的体外快速扩增特定DNA序列的技术。PCR反应体系主要由核酸引物、4种dNTP、DNA聚合酶、模板DNA和PCR反应缓冲液体系组成。实时荧光定量PCR技术是指在PCR反应体系中加入荧光基团，利用DNA扩增过程中荧光信号的积累实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。与普通的PCR相比，实时荧光定量PCR技术具有特异性强、灵敏度高、重复性好、定量准确、速度快、全封闭反应等优点，实现了PCR的定量分析。这种技术具有灵敏度高，特异性好等特点，但是需要比较昂贵的实时荧光PCR仪，尤其是采用了多光源、多检测器、光开关或者复杂机械扫描机构的PCR仪，例如多光源PCR仪，其为每个样品提供独立的光源，对于常用的96或384个样本来说，就要设置相应的96或384个光源，结构复杂，维修和使用成本太高，限制了应用。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种用于基因检测的实时荧光PCR扩增仪的光学检测装置，该光学检测装置结构简单，操作方便，易于维修，能够快速实时的对基因进行定量分析。

本实用新型是这样实现的：

具体地，本实用新型提供一种实时荧光PCR扩增仪的光学检测装置，包括：用于发出激发光的发光模块、扫描模块以及用于接收荧光的检测模块；

所述发光模块包括相邻设置的光源、光圈、第一滤光片和反射镜，所述激发光从光源发出，依次经过光圈、第一滤光片和反射镜后入射到所述扫描模块；

所述扫描模块包括折射板、控制器、驱动机构和物镜，所述物镜置于样本底座的正上方，所述折射板置于所述物镜的上方，所述驱动机构用于驱动折射板转动，所述控制器与所述驱动机构通信连接，所述激发光经过反射镜反射后入射到所述折射板；

所述检测模块包括光电探测器、光开关阵列和光纤束，所述光纤束包括多根与所述样本底座中的多个板孔一一对应的光纤，所述光纤用于将所述板孔中样本反应管发出的荧光传输至所述光电探测器，所述光开关阵列与光纤束相连的，用于对光纤中的荧光传输进行控制；

所述控制器与所述光开关阵列通信连接。

优选地，所述驱动机构包括步进电机，所述控制器用于向步进电机发出指令，步进电机用于根据所述指令带动折射板以折射板的水平轴为轴转动。

优选地，所述折射板绕其水平轴在一定角度内转动，所述角度为折射板的法线与竖直方向的夹角角度，所述角度为0-25度。

优选地，所述检测模块还包括第二滤光片，所述第一滤光片和第二滤光片均为可调滤光片，分别用于对激发光和荧光进行滤光。

优选地，所述多根光纤均包括光纤接头，所述光纤接头用于将光纤固定于样本底座的板孔中，所述光纤接头通过螺纹结构固定在样本底座的板孔中。

优选地，所述光纤接头位于所述板孔中，使光纤与样本反应管的侧壁相对，采集从所述侧壁发出的荧光。

优选地，所述折射板为玻璃平板、塑料或树脂平板。

优选地，折射板的上下表面均镀有增透膜。

优选地，所述光源为激光器、氙灯、LED或卤素灯。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

①整体装置仅需要控制折射板一个动件的移动，即可实现光束扫描，结构简单，成本低，易于维护；

②无需针对反应管数量一一设置独立的光源，仅用一个光源即可实现全板激发，完成荧光PCR测量，因此装置的通用性较强；

③采用了反应管侧向荧光采集的方式，提高了测量的灵敏度和准确度。

附图说明

图1为本实用新型的光学检测装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型光学检测装置的折射板的工作原理示意图；以及

图3为本实用新型光学检测装置的荧光采集部分的结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

具体地，如图1所示，本实用新型提供一种实时荧光PCR扩增仪的光学检测装置，包括：用于发出激发光的发光模块、扫描模块以及用于接收荧光的检测模块；其中，发光模块包括相邻设置的光源10、光圈11、第一滤光片12和反射镜13；扫描模块包括控制器20、折射板21、物镜22和驱动机构23，物镜22置于样本底座50的正上方，折射板置于物镜22的上方，优选的，光源为激光器、氙灯、LED或卤素灯，折射板为玻璃平板、塑料平板或树脂平板，或者其他透明材料板，并且，为了不减弱光强，优选的，折射板的上下表面均镀有增透膜，驱动机构23用于驱动折射板转动，控制器20与驱动机构23通信连接，优选的，驱动机构包括步进电机，控制器20向步进电机发出指令，步进电机根据指令带动折射板以折射板的水平轴为轴转动；检测模块包括光电探测器30、光开关阵列34和光纤束33，光纤束33包括多根与样本底座50中的多个板孔一一对应的光纤，光纤用于将板孔中样本发出的荧光传输至光电探测器，光开关阵列与光纤束相连的，用于对每根光纤中的荧光传输进行控制；控制器与光开关阵列通信连接，用于控制光开关阵列的通断。为提高测量效果，优选的，检测模块包括第二滤光片31，第一滤光片12和第二滤光片31均为可调滤光片，第一滤光片12和第二滤光片31分别用于对激发光和荧光进行滤光。

如图1-3所示，激发光从光源10发出，依次经过光圈11、第一滤光片12和反射镜13后入射到扫描模块的折射板21。激发光从折射板21的上表面入射，经过折射板的折射后从折射板的下表面出射，出射光02(从折射板下表面出射的激发光)与入射光01(从折射板上表面入射的激发光)平行，但二者之间产生了水平方向上的平移，随着入射角θ的变化，平移量L随着变化，入射光01始终保持为垂直方向，随着折射板的转动，入射角在不断的变化，因此出射光相对于入射光不断的发生平移，这样就实现了出射光在水平面内的扫描动作。优选的，由于入射角在25度以内变化时，平移量保持与入射角的线性变化关系，因此，折射板绕其水平轴旋转的角度优选限定在±25度以内。

如图1-3所示，样本底座50包括多个板孔，例如可以是96孔(如常用的8×12)，每个板孔中都可以容纳一支反应管51，待测样本容置于反应管中，出射光02经过物镜22聚焦后，形成了照射在反应管51内的激发光03，在激发光03的作用下，随着PCR循环，反应管中的样本发出荧光04，该荧光被位于反应管侧壁的光纤所接收，光纤再将该荧光传输至光电探测器30。优选的，光线束中的多根光纤均包括光纤接头32，光纤接头是光纤的末端装置，光纤接头用于将光纤固定于样本底座的板孔中，光纤接头通过诸如螺纹等结构固定在样本底座的板孔中，光纤接头31固定于板孔中时，能够使其所固定的光纤的入射端面与反应管51的侧壁相对，以便光纤采集从侧壁发出的荧光。随着折射板的转动，出射光02在水平面内扫描，出射光经过物镜22聚焦后形成的激发光03对反应管51进行水平扫描，采用逐行扫描的形式，最终完成对整板即所有反应管的扫描工作。控制器一方面控制驱动机构23带动折射板21进行转动，实现激发光03对反应管51的逐行扫描，另一方面还控制光开关阵列34，使光开关阵列34对激发光03正在扫描的那行反应管51相对应的光纤按一定的顺序导通，进而将这些光纤检测到的荧光依次传输给光电探测器进行测量。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

整体装置仅需要控制折射板一个动件的移动，即可实现光束扫描，结构简单，成本低，易于维护；无需针对反应管数量一一设置独立的光源，仅用一个光源即可实现全板激发，完成荧光PCR测量，因此装置的通用性较强；采用了反应管侧向荧光采集的方式，提高了测量的灵敏度和准确度。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种实时荧光PCR扩增仪的光学检测装置，其特征在于，包括：用于发出激发光的发光模块、扫描模块以及用于接收荧光的检测模块；

所述发光模块包括相邻设置的光源、光圈、第一滤光片和反射镜，所述激发光从光源发出，依次经过光圈、第一滤光片和反射镜后入射到所述扫描模块；

所述扫描模块包括折射板、控制器、驱动机构和物镜，所述物镜置于样本底座的正上方，所述折射板置于所述物镜的上方，所述驱动机构用于驱动折射板转动，所述控制器与所述驱动机构通信连接，所述激发光经过反射镜反射后入射到所述折射板；

所述检测模块包括光电探测器、光开关阵列和光纤束，所述光纤束包括多根与所述样本底座中的多个板孔一一对应的光纤，所述光纤用于将所述板孔中样本反应管发出的荧光传输至所述光电探测器，所述光开关阵列与光纤束相连，用于对光纤中的荧光传输进行控制；

所述控制器与所述光开关阵列通信连接。

2.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于：

所述驱动机构包括步进电机，所述控制器用于向步进电机发出指令，步进电机用于根据所述指令带动折射板绕折射板的水平轴转动。

3.根据权利要求2所述的光学检测装置，其特征在于：

所述折射板绕其水平轴在一定角度内转动，所述角度为折射板的法线与竖直方向的夹角角度，所述角度为0-25度。

4.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于：

所述检测模块还包括第二滤光片，所述第一滤光片和第二滤光片均为可调滤光片，分别用于对所述激发光和荧光进行滤光。

5.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于：

所述多根光纤均包括光纤接头，所述光纤接头用于将光纤固定于样本底座的板孔中，所述光纤接头通过螺纹结构固定在样本底座的板孔中。

6.根据权利要求5所述的光学检测装置，其特征在于：

所述光纤接头位于所述板孔中，能够使光纤与样本反应管的侧壁相对，采集从所述侧壁发出的荧光。

7.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于：

所述折射板为玻璃平板、塑料平板或树脂平板。

8.根据权利要求7所述的光学检测装置，其特征在于：

折射板的上下表面均镀有增透膜。

9.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于：

所述光源为激光器、氙灯、LED或卤素灯。