CN2766238Y - 核酸扩增实时荧光检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种核酸扩增实时荧光检测装置，特征在于该检测装置由列阵排列的光源组(1)、置于光源组正下方的列阵排列的滤光片组(2)、置于滤光片组正下方的带有列阵排列通孔的加热板(3)、置于加热板正下方的带有列阵排列锥孔的温度控制装置(5)、安装于温度控制装置内的一根多芯光纤束(6)、与光纤束聚集端同一轴心的滤光片(7)、与光纤束聚集端，滤光片同一轴心的光信号检测器(8)、信号处理器(9)组成，其中每根光纤分别与放置样品管(4)的带有列阵排列锥孔的温度控制装置(5)的锥孔连通。

Description

核酸扩增实时荧光检测装置

技术领域

本实用新型涉及生物和医学检测仪器，特别是涉及核酸扩增实时荧光检测***及其装置。

背景技术

核酸扩增荧光检测***是将激发光照射到样品管内的试剂，然后接收从样品管内试剂瞬间激发出的荧光，以实现样品定性和定量检测的***。

目前，现有的核酸扩增荧光检测***有三种模式：第一种模式是将激发光照射到样品管顶部，样品管内试剂激发荧光后，再经样品管顶部返回接收激发的荧光。第二种模式是将激发光照射到样品管底部，样品管内试剂激发荧光后，再经样品管底部返回接收激发的荧光。第三种模式是将激发光照射到样品管侧部，样品管内试剂激发荧光后，再经样品管侧部返回接收激发的荧光。第一种模式激发的荧光要经过样品管顶部的散射后再接收，光强有较大损失，导致检测的灵敏度下降。第二模式中，由于样品管底部血清杂质的存在，导致检测结果的不稳定性，同时检测的灵敏度也将大受影响。第三种模式中，由于入射光由空间较小的侧面进入，并且难以进行温度控制，导致激发光强度大为减小。

本实用新型试图通过改变所说***和装置中光源入射和被激发的荧光信号途径，进一步提高***及其装置的检测灵敏度和准确度。

实用新型内容

本实用新型提供了一种改良的、用于临床样品中待检核酸存在及其含量的实时荧光检测***及其装置。

针对上述现有技术中基于核酸扩增的实时荧光检测***及其装置三种模式的缺陷，本实用新型提供了一种灵敏度更高，结构更加简单，成本更低的核酸扩增实时荧光检测装置。

在本实用新型的装置中，列阵排列的光源组透过同样列阵排列的滤光片组、穿过有列阵排列孔的加热板后，光照射至放置于温度控制装置的被测样品管的顶部，样品管内试剂激发出荧光，激发的荧光通过放置于温度控制装置的金属模块内的光纤束导出到带滤光片的光信号检测器，经过光信号检测器、信号处理器将荧光变量值转换为数字变量值输出到计算机，实现实时荧光的检测。

本实用新型的核酸扩增实时荧光检测装置由列阵排列的光源组(1)、置于光源组正下方的列阵排列的滤光片组(2)、置于滤光片组正下方的带有列阵排列通孔的加热板(3)、置于加热板正下方的带有列阵排列锥孔的温度控制装置(5)、安装于温度控制装置内的一根多芯光纤束(6)、与光纤束聚集端同一轴心的滤光片(7)、与光纤束聚集端，滤光片同一轴心的光信号检测器(8)、信号处理器(9)组成，其中每根光纤分别与放置样品管(4)的带有列阵排列锥孔的温度控制装置(5)的锥孔连通(参见图3)。其中各单孔激发光和接收光都是连续可调的。

根据本实用新型的一个优选方案，每根光纤与带有列阵排列锥孔的温度控制装置的锥孔连通有一定的位置要求，每根光纤放置在温度控制装置(5)内样品管(4)的侧面，并且每根光纤均置于血清杂质(11)在上部样品试剂(12)的容积范围之内(参见图4)。

根据本实用新型的另一个方面，带有列阵排列锥孔的温度控制装置(5)由带列阵排列锥孔的金属模块(13)、半导体制冷器(14)、散热器(15)、风扇(16)、安装于带列阵排列锥孔的金属模块(13)内的温度传感器(17)、安装于散热器(15)内的温度传感器(18)组成(参见图5)。为使温度控制装置中金属模块的温度均匀性更理想，在散热器的底部安装了一个进风风扇，并在散热器的两侧各安装了一个吸风的风扇，借以构成均匀而顺畅的散热回路，从而确保金属模块具有更好的温度均匀性。

根据本实用新型的另一个优选方案，所说的检测装置从样品管顶部入射激发光，并于样品管的侧面接收被激发的荧光。利用顶部高强度的入射激发光，可确保样品试剂的荧光被全部激发，以提高检测的准确性。

根据本实用新型的再一个优选方案，所说的检测装置同样适用于从样品管底部入射激发光，并于样品管的侧面接收被激发的荧光。

根据本实用新型的再一个优选方案，所说的检测装置中列阵排列的光源可以是成本较低的发光二极管或激光光源。

根据本实用新型的再一个优选方案，所说的检测装置中列阵排列的光源是由独立的单光源构成的，并且每一个光源的强度都是可调的。无论样品管的数量多少，排列方式如何，都能使入射到每个样品管顶部的激发光强度保持一致。

根据本实用新型的再一个优选方案，检测装置中列阵排列的滤光片组的位置上也可以是列阵排列的光栅组。

根据本实用新型的再一个优选方案，所说装置中与光导纤维束聚集端同一轴心的滤光片的位置也可以是与光纤束聚集端同一轴心的光栅。也就是说，在本实用新型的装置中，元件滤光片也可以被光栅所替换。

由于本实用新型的光源为列阵排列的光源，所以使用时检测任何一个样品管都无需移动相关部件，因此，本实用新型的装置使用更为方便，而且生产成本也相对较低。特别是，由于该装置中列阵排列的光源都是独立可调的，所以大大提高了入射激发光的均匀性。另外，由于强大的入射激发光是从样品管顶部照入的，因此能够使样品试剂的荧光被彻底激发，从而提高被激发荧光量，使检测的精度提高。再者，由于本实用新型装置的各光导纤维均安置在温度控制装置内更为恰当的位置上，所以亦有利于检测灵敏度和准确性的进一步改善。

附图说明

图1显示现有技术中的荧光检测***的光通路模式示意图。

图2显示本发明的荧光检测***中光从顶部导入侧部导出的示意图。

图3显示本发明的荧光检测***原理示意图。

图4显示本发明的荧光检测***中安装光纤最佳位置示意图。

图5显示本发明的带有列阵排列锥孔的温度控制装置的结构示意图。

具体实施方式

目前使用的荧光检测***大致有三种不同的模式。但这些不同结构设计模式分别具有他们各自的缺点。例如，第一种结构模式(图1)中，1-1为入射激发光，1-2为被激发的荧光，1-5和1-6分别是样品试剂和血清杂质。当被激发的荧光反射后到达样品试剂液面1-8和样品管帽1-7后分别生产了散射光1-3和散射光1-4，使被激发在荧光强度减弱，从而影响了检测的灵敏度。第二种模式中，入射激发光须经过血清杂质再照射至样品试剂，此过程将显著减弱入射光强度；同样，当被激发的荧光经过血清杂质后照射到光信号接收器时，亦将减弱被激发荧光的强度。另外，由于血清杂质的不稳定性，必将加大被激发荧光强度的不稳定性。另外，由于现有第三种模式结构的入射激发光受空间结构的影响，导致入射激发光强度弱，同时样品试剂受入射激发光照射的面积相对较小，而且入射激发光强度较弱，同样也影响了检测灵敏度。另外，此模式中，由于入射激发光和被激发的荧光同时由样品管侧部导出，所以也加大了装置的加工难度和生产成本。

与上述现有技术相比较，本发明的荧光检测***的入射光与被激发荧光则具有完全不同的结构模式(参见图2，其中2-1为入射激发光，2-2为被激发的荧光，2-3为样品试剂，2-4为血清杂质)。从图2可以看出，高强度入射激发光2-1由样品管的顶部照射到样品试剂2-3，样品试剂2-3产生被激发的荧光2-2，被激发的荧光经放置于血清杂质2-4上侧的光纤从侧部导出至光信号检测器。此方式不但保证有高强度的入射光，同时避免了血清杂质2-4的干扰，使被激发的荧光更有效、更稳定地导出至光信号检测器，使检测的灵敏度更高。

本发明的核酸扩增的实时荧光检测***的原理如图3所示，以下详细述说了本发明的核酸扩增的实时荧光检测***的工作原理。

如图3所示，本实用新型装置由列阵排列的光源组(1)、列阵排列的滤光片组(2)、带有列阵排列通孔的加热板(3)、样品管(4)、带有列阵排列锥孔的温度控制装置(5)、光纤束(6)、滤光片(7)、光信号检测器(8)、信号处理器(9)和用于程序控制的计算机(10)等基本结构组成。

列阵排列的光源组(1)的激发光经过列阵排列的滤光片组(2)，并穿过带有列阵排列通孔的加热板(3)后，直接从样品管(4)的顶部照射到样品管(4)内的样品试剂(12)。样品管(4)内的样品试剂(12)的荧光染料被来自光源的激发光激发后，发射出荧光。被激发的荧光经过安装在带有列阵排列锥孔的温度控制装置(5)(也参见图5)的锥孔侧面的光纤束(6)传出，经滤光片(7)滤光后，传至光信号检测器(8)。光信号检测器(8)将逐个接收的光信号转换为电信号传送至信号处理器(9)，完成光信号的采集。最后，通过计算机(10)的处理，完成核酸的实时荧光检测(参见图3)。

本实用新型严格限定了光纤束(6)在带有列阵排列锥孔的温度控制装置(5)内的安装位置。如图4所示，装置中包括样品管(4)、带有列阵排列锥孔的温度控制装置(5)、光纤束(6)、血清杂质(11)、样品试剂(12)。每根光纤均放置在温度控制装置(5)内样品管(4)的侧面，并且是在血清杂质(11)的上部样品试剂(12)的容积范围内(参见图4)。

本实用新型采用顶部高强度列阵排列的激发光照射，并且改变荧光的检测，(例如采用样品试剂侧部最佳位置检测)，从而使激发荧光的激发强度和接收灵敏度大大提高。同时，由于使用列阵排列的光激发***，从而降低了仪器的加工难度和制造成本。

本实用新型的核酸扩增荧光检测装置基本上由光路***、扩增装置、数据处理和显示***组成，该装置通常是用于对多份待检样品的批量检测，例如可实现48份样品的批量检测。在本装置的光路***中，列阵排列的光源组(1)由2×24个列阵排列光源的组合；列阵排列的滤光片组(2)是2×24个列阵排列滤光片的组合；带有列阵排列锥孔的温度控制装置(5)同样是由2×24列阵排列的锥孔组成；同时，接收被激发荧光的光纤束(6)也是有48芯的光导纤维束，其中每一芯光导纤维均与带有列阵排列锥孔的温度控制装置(5)的2×24列阵排列的锥孔相连通。

检测时，首先将48个样品管放置在带有列阵排列锥孔的温度控制装置(5)的锥孔内，并在温度控制装置内实现样品管(4)内的样品试剂(12)的PCR扩增。然后，列阵排列的光源组(1)的48个光源逐个依次发光，激发光逐个穿过列阵排列的滤光片组(2)的相应滤光片，并逐个照射到48个样品管(4)的顶部。样品管(4)内样品试剂(12)的被激发荧光分别经过48芯光纤束(6)逐个导入光信号检测器(8)，然后再传递给下一级信号处理器(9)。信号处理器(9)采集了48个荧光信号后，将其逐个转换成数据形式并进一步将这些数据传递到计算机(10)进行计算处理，从而完成荧光的实时检测。每份待检样品可在几十毫秒内完成激发光入射和被激发荧光的接收，由此在数秒内全部完成对48份样品的实时荧光检测。由于采用列阵排列的激发光源以及每一激发光源的可调整特性，本装置可以同时精确地批量检测48份、96份甚至更多份待检生物学样品。

Claims (5)

1、核酸扩增实时荧光检测装置，特征在于该检测装置由列阵排列的光源组(1)、置于光源组正下方的列阵排列的滤光片组(2)、置于滤光片组正下方的带有列阵排列通孔的加热板(3)、置于加热板正下方的带有列阵排列锥孔的温度控制装置(5)、安装于温度控制装置内的一根多芯光纤束(6)、与光纤束聚集端同一轴心的滤光片(7)、与光纤束聚集端，滤光片同一轴心的光信号检测器(8)、信号处理器(9)组成，其中每根光纤分别与放置样品管(4)的带有列阵排列锥孔的温度控制装置(5)的锥孔连通。

2、根据权利要求1的检测装置，其特征在于其中每根光纤均放置在温度控制装置(5)内样品管(4)的侧面，并且每根光纤均置于血清杂质(11)在上部样品试剂(12)的容积范围内。

3、根据权利要求1的检测装置，其特征在于带有列阵排列锥孔的温度控制装置(5)由带列阵排列锥孔的金属模块(13)、半导体制冷器(14)、散热器(15)、风扇(16)、安装于带列阵排列锥孔的金属模块(13)内的温度传感器(17)、安装于散热器(15)内的温度传感器(18)组成。

4、根据权利要求1的检测装置，其特征在于列阵排列的光源为发光二极管或激光光源。

5、根据权利要求1的检测装置，其特征在于与光纤束聚集端同一轴心的滤光片，也可以是与光纤束聚集端同一轴心的光栅。

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