CN103245640A - 双光源灯箱实验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双光源灯箱实验系统，应用于生物样本的检测，其包含机壳、光源模块与光扩散单元。该机壳提供容置空间用以容置该等单元，而该光源模块可提供两种不同波长的多个点光源，用以根据检测所需的光源条件选择性地提供不同波长的光源，又该多个点光源可再通过该光扩散单元形成面光源，使得点光源可均匀地分散在该生物样本上。此外，可再通过琥珀色滤波单元将该面光源进一步滤出单一波长的光源，以增强该生物样本的检测。因此，通过本发明的系统可提供不同波长的光源，以达到对该生物样本的检测与照明。

Description

双光源灯箱实验系统

技术领域

本发明提供一种灯箱实验系统，特别是用于生物样本检测的双光源灯箱实验系统。

背景技术

随着生物科技的研究逐渐受到重视，其中的生物样本检测亦受到十分的关注。现有技术中，该生物样本的检测利用荧光检测法(fluorescencedetection)进行检测。该荧光检测法利用荧光染料具有特定的激发态(excitation state)与放射态(emission state)的特性，用以对该生物样本进行标记，以供检测者通过该标记的结果检测出关于该生物样本所包含的复杂分子组成。

另外，在该荧光检测法的检测过程中，必须配合该荧光染料选择特定波长的激发光源，用以在激发该荧光染料之后产生特定荧光以用于生物的检测。

现有技术中，以紫外(UV)灯管所产生的光源作为上述激发光源，用以与该荧光染料进行作用。然而，该光源需要在特定的暗室里进行作业，才能显现该生物样本的检测结果。此外，由于该紫外灯管所产生的光源会对人体皮肤产生如日照的效果，对检测者长期使用而言，十分不利于健康。

故有鉴于此本发明提出一种可以解决上述现有技术所造成的不足的双光源灯箱实验系统。

发明内容

本发明的一目的为提供一种双光源灯箱实验系统，通过不同波长的光源，以达到对生物样本进行检测与照明的功效。

本发明的另一目的为提供上述的灯箱实验系统，将多个二极管所形成具有不同波长的点光源，通过光扩散板形成面光源，用以提供稳定与均匀的光源。

本发明的又一目的为提供上述的灯箱实验系统，在光源单元之前涂覆蓝色染料与套上蓝色滤波套，以使得该光源单元产生单一与纯净的蓝光波长，以增强显现该生物样本检测结果的功效。

本发明的再一目的为提供上述的灯箱实验系统，通过光源单元与光扩散板形成背光板，以使该实验系统达到薄型化的目的。

本发明的又一目的为提供上述的灯箱实验系统，通过比较背景影像与该生物样本之间的差异，用以形成适合用户观察的检测影像。

为达到上述目的或其它目的，本发明提供一种双光源灯箱实验系统，用于检测注入有荧光染料的生物样本，其包含机壳、光源模块与光扩散单元。该机壳具有容置空间；该光源模块设置于该容置空间中，且该光源模块具有第一光源单元与第二光源单元，该第一光源单元产生第一波长光源以及该第二光源单元产生第二波长光源，其中该第一波长光源用于作用于该荧光染料以及该第二波长光源用于提供该生物样本的照明；以及，该光扩散单元设置于该容置空间中，该光扩散单元的一侧面供放置该生物样本，该第一波长光源与该第二波长光源分别地入射至该光扩散单元用以形成第一波长面光源与第二波长面光源，并将该第一波长面光源或第二波长面光源投射至该生物样本以作用于该荧光染料并产生第三波长光源。

与现有技术相较，本发明的双光源灯箱实验系统提供不同波长的多个点光源(例如蓝光光源与白光光源)，可提供生物样本检测时所需的检测光源与照明光源。此外，该多个点光源(例如蓝光光源)又通过光滤波(例如蓝色滤波套与滤波片)的作用，使得该多个点光源又更加地纯化以更接近单一光波长的光源。另外，该多个点光源又再通过光扩散板形成面光源，使得当该生物样本置放在该光扩散板时，可通过具有柔和与均匀的光源进行检测。另一方面，根据该多个光源与光扩散板不同的配置方式，又可进一步区分为直射式、侧投式与边缘入射式。其中，该边缘入射式可有效地缩小该双光源灯箱实验系统的体积，用以达到薄性化的目的；以及，该侧投式可直接地使用该多个点光源，而不需要再通过光滤波的作用。换言之，由于为解决该多个点光源所产生不为单色光的问题，除了该侧投式可不使用该光滤波外，其余直射式与侧投式中的该多个点光源，特别是用于作用于荧光染料的光源必须要使用滤波套与滤波片用以产生单色光。

另外，用户又通过琥珀色滤波单元接收该多个面光源，以产生另一波长光源以增强显现该生物样本的检测结果。此外，又根据放置该生物样本前后的影像差异，可动态地调整该生物样本影像的亮度差异、白平衡差异与对比差异，而使得使用者便于进行对该生物样本的观察。

附图说明

图1是本发明第一实施例的双光源灯箱实验系统的剖面示意图；

图2是说明图1中第一光源单元与第二光源单元的配置示意图；

图3是本发明第二实施例的双光源灯箱实验系统的剖面示意图；

图4-6是说明图3中滤波单元、第一光源单元与该第二光源单元的配置示意图；

图7是本发明第三实施例的双光源灯箱实验系统的结构示意图；

图8是本发明第四实施例的双光源灯箱实验系统的光扩散单元的结构示意图；

图9是说明图8中光扩散单元的缺口的结构示意图；

图10是本发明第五实施例的双光源灯箱实验系统的结构示意图；

图11是说明图10中滤波单元的结构示意图；

图12是本发明第六实施例的双光源灯箱实验系统的结构示意图；

图13是本发明第七实施例的双光源灯箱实验系统的剖面示意图；

图14是本发明第八实施例的双光源灯箱实验系统的剖面示意图。

【主要元件符号说明】

2             生物样本

4             荧光染料

10、102、103  双光源灯箱实验系统

12            机壳

122           容置空间

14            光源模块

142           第一光源单元

144           第二光源单元

16、16a、16b、16c    光扩散单元

162                  缺口

18                   滤波单元

182                  开孔

20                   染料

22                   滤波套

24                   琥珀色滤波单元

26                   影像提取单元

28                   比较单元

FW、FW’             第一波长光源

SW                   第二波长光源

TW                   第三波长光源

TW’                 第三波长光源

FP                   第一波长面光源

SP                   第二波长面光源

FA                   第一区域

SA                   第二区域

BIMG                 背景影像

BSIMG                生物样本影像

DIMG                 检测影像

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

参考图1，为本发明第一实施例的双光源灯箱实验系统的剖面示意图。图1中，该双光源灯箱实验系统100用于检测注入有荧光染料4的生物样本2。其中，该生物样本2可为脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)、蛋白质或生物性材料等。

该双光源灯箱实验系统10包含机壳12、光源模块14与光扩散单元16。该机壳12形成灯箱体，且该壳体12具有容置空间122。

该光源模块14设置于该容置空间122中，且该光源模块14由第一光源单元142与第二光源单元144所组成。其中，该第一光源单元142产生第一波长光源FW以及该第二光源单元144产生第二波长光源SW。其中，该第一波长光源FW作用于该荧光染料4，使得该生物样本2中的该荧光染料4产生第三波长光源TW以供检测；以及，该第二波长光源用于提供该生物样本2的照明。

此外，该第一光源单元142为多个蓝光二极管，以及该第二光源单元144为多个白光二极管，并使得该第一波长光源FW为蓝光的光波长，该蓝光的光波长位于可见光波长，其范围介于445纳米与575纳米之间，且该蓝光的光波长固定于该范围中的某一个固定的波长。其中，该范围相对应于可见光中的蓝绿光。另外，第二波长光源SW为白光的光波长，而该白光的光波长可为多个波长的组合，例如利用二波长光(蓝光+黄光)或者利用三波长光(蓝光+绿光+红光)或无机紫外光芯片加蓝光、绿光或红光三颜色荧光粉的组合而产生。

另外，该第一光源单元142的波长与该荧光染料具有相关性，使得当该第一光源单元142作用于该荧光染料，会使该荧光染料4产生能隙的变化，而产生该第三波长光源TW。

该第一光源单元142与该第二光源单元144可进行交错式的排列，如图2所示。

该光扩散单元16设置于该容置空间122中，该光扩散单元16的一侧面供放置该生物样本2，该第一波长光源FW与该第二波长光源SW分别地入射至该光扩散单元16用以形成第一波长面光源FP与第二波长面光源SP，并将该第一波长面光源FP或第二波长面光源SP投射至该生物样本2以作用于该荧光染料4并产生该第三波长光源TW。换言之，该光扩散单元16将点光源型态的该第一波长光源FW与该第二波长光源SW转换成面光源型态的第一波长面光源FP与该第二波长面光源SP，并且使得该第一波长面光源FP与该第二波长面光源SP均匀地散布在该扩散单元16上。于一实施例中，该光扩散单元16为磨砂玻璃板(亦称为毛玻璃板)或聚甲基丙烯酸甲酯板(亦称为压克力板)。

本实施例中，该光源模块14直接地设置于该光扩散单元16的下缘处，并使得该第一波长光源FW与该第二波长光源SW直接地出设至该光扩散单元16，于此可称为直射式光源模块。

参考图3，为本发明第二实施例的双光源灯箱实验系统的剖面示意图。图3中，该双光源灯箱实验系统101除具有前述实施例的该机壳12、该光源模块14与该光扩散单元16外，更包含滤波单元18。其中，该滤波单元18具有多个第一区域FA与多个第二区域SA，如图4所示。该多个第一光源单元142与该多个第二光源单元144分别地设置在该滤波单元18的下缘处，且该多个第一光源单元142设置相对应于该多个第一区域FA，以及该多个第二光源单元144相对应设置于该多个第二区域SA。

此外，此处所述的区域大小的定义，可为相对应该第一光源单元142与该第二光源单元144元件尺寸或该多个光源单元所产生波长光源的光点大小(Spot Size)，亦或者为使用者依照其制作工艺所定义的区域大小。

于此，该光源模块14以蓝光二极管为第一光源单元142，以及白光二极管为第二光源单元144为例说明。换言之，该多个蓝光二极管与该多个白光二极管分别地设置在该滤波单元18的下缘处，使得该多个蓝光二极管设置相对应于该多个第一区域FA；以及，该多个白光二极管相对应设置于该多个第二区域SA。

一实施例中，一并参考图4，仅在该多个第一区域FA上分别地涂覆有染料20(例如蓝色染料)，以使得该第一波长光源FW(例如蓝光二极管产生的蓝光)可通过该染料20形成另外的第一波长光源FW’，且该第一波长光源FW’可出射至该光扩散单元16。由此，相较于该第一波长光源FW，该第一波长光源FW’用以滤除非与染料颜色相关的光波长，并用以形成具有单一波段的光波长。另外，除该多个第一区域FA有涂覆该染料20外，该多个第二区域SA为透明状，使得该第二波长光源SW可直接地穿透该第二区域SA并出射至该光扩散单元16。

另一实施例中，一并参考图5，该滤波单元18整片涂覆该染料20。换言之，该多个第一区域FA与该多个第二区域SA皆布满该染料20。然而与之前实施例不同的是，在该多个第二区域SA又开设有多个开孔182，使得该多个第二区域SA直接地显露出该第二光源单元144，并直接地让该第二波长光源SW出射至该光扩散单元16；而该第一光源单142所产生的该第一波长光源FW透过该染料20形成如前所述的该第一波长光源FW’。

另一实施例中，一并参考图6。于此，在该多个第一光源单元142上分别地套设具有染料20的滤波套22，如同图中的放大详细图所示。该滤波套22使得该第一波长光源FW通过该滤波套22形成如前所述的该第一波长光源FW’。此外，该第二光源单元144所产生的该第二波长光源SW直接地出射至该光扩散单元16。

举例而言，当该第一光源单元142为蓝光二极管，上述所提及的该染料20可为蓝色染料，用以配合该蓝光二极管，以产生单一光波长的蓝光。

参考图7，为本发明第三实施例的双光源灯箱实验系统的结构示意图。图7中，与前一实施例不同的是，该双光源灯箱实验系统102不包含该滤波单元18。本实施例中，该双光源灯箱实验系统102除包含机壳12、光源模块14与光扩散单元16外，更包含具有染料20的该滤波套22，且该滤波套22套设在该第一光源单元142上，用以产生单一光波长的该第一波长光源FW。此外，该第一光源单元142与该第二光源单元144的排列方式可如图2所示。

参考图8，为本发明第四实施例的双光源灯箱实验系统的光扩散单元的结构示意图。图8中，该双光源灯箱实验系统的光扩散单元16a更包含多个缺口162。该多个缺口162形成在该光扩散单元16a的侧缘处，且使得该多个第一光源单元142与该多个第二光源单元144可分别地嵌合至该多个缺口162中。

另外，该多个第一光源单元142可如前实施例所述，在该第一光源单元142上套设具有染料的该滤波套22，亦或者在嵌合该多个第一光源单元142的该多个缺口162的内壁部份涂覆有染料20，如图9所示。此外，不管上述的方式为何，其主要目的是使得该多个第一光源单元142可产生具有单一波长的第一波长光源FW’。

举例而言，当该第一光源单元142为蓝光二极管，上述中所提及的该染料20可为蓝色染料，用以配合该蓝光二极管，以产生单一光波长的蓝光。

参考图10，为本发明第五实施例的双光源灯箱实验系统的结构示意图。图10中，该双光源灯箱实验系统的光扩散单元16b更包含多个缺口162。其中，该多个缺口形成在该光扩散单元16b的侧缘处，且该多个第二光源单元144分别地嵌合至该多个缺口162。另外，该多个第一光源单元142设置于该光扩散单元16b的下缘处。其中，具有染料20的滤波套22分别地套设在该多个第一光源单元142上或通过具有染料20的滤波单元18(如图11所示)，使得该第一波长光源FW产生如前所述的第一波长光源FW’至该光扩散单元16b。其中，该滤波单元18设置于该第一光源单元142与该光扩散单元16b之间。

参考图12，为本发明第六实施例的双光源灯箱实验系统的结构示意图。图12中，该双光源灯箱实验系统的光扩散单元16c将前述实施例中该多个第一光源单元142与该多个第二光源单元144进行相反设置，使得且该多个第一光源单元142分别地嵌合至该多个缺口162，而该多个第二光源单元144设置于该光扩散单元16c的下缘处。

此外，该多个第一光源单元142上可套设具有染料的滤波套，亦或者在嵌合该多个第一光源单元142的该多个缺口162的内壁部份涂覆有染料20。此外，不管上述的方式为何，其主要目的是使得该多个第一光源单元142可产生具有单一波长的光源。

举例而言，当该第一光源单元142为蓝光二极管，上述中所提及的该染料20可为蓝色染料，用以配合该蓝光二极管，以产生单一光波长的蓝光。

参考图13，为本发明第七实施例的双光源灯箱实验系统的剖面示意图。图13中，该双光源灯箱实验系统102的光扩散单元16d更包含多个缺口，该多个缺口形成在该光扩散单元16d的侧缘处，且该多个第二光源单元144分别地嵌合至该多个缺口162用以作为背光源。另外，该多个第一光源单元142倾斜地设置于该光扩散单元16d的上缘处，以供该第一波长光源FW斜向入射至该生物样本2。于此，该多个第一光源单元142无需通过具有染料的滤波套或滤波单元进行滤波，由于该多个第一波长光源FW并非直接地通过该光扩散单元16d出射至该生物样本2，而是直接地照射该生物样本2，故不会在该生物样本上2形成点光源，而造成检测的困难。

参考图14，为本发明第八实施例的双光源灯箱实验系统的剖面示意图。图14中，该双光源灯箱实验系统103除包含该机壳12、该光源模块14与该光扩散单元16外，更可包含琥珀色滤波单元24设置于该光扩散单元16的该侧面上，且该琥珀色滤波单元24接收该第三波长TW，经由滤除光噪声后的滤波产生相对该第三波长光源TW更为清晰的第三波长光源TW′。其中，该第三波长光源TW’可突显该荧光染料4作用该生物样本2的检测结果。

此外，该双光源灯箱实验系统10更可包含影像提取单元26设置在该琥珀色滤波单元24的上缘处，并在该光扩散单元16放置该生物样本2的前后分别地提取相对应的影像，用以形成背景影像BIMG与生物样本影像BSIMG。另外，该背景影像BIMG与该生物样本影像BSIMG又通过与该影像提取单元26连接的比较单元28，并在比较该背景影像与该生物样本影像之间的影像差异之后用以形成检测影像DIMG，以供用户便于进行检测与观察。其中，该影像差异为亮度差异、白平衡差异与对比差异。

故上述实施例用于说明本发明的双光源灯箱实验系统提供不同波长的多个点光源(例如蓝光光源与白光光源)，可提供生物样本检测时所需的检测光源与照明光源。此外，该多个点光源(例如蓝光光源)又通过光滤波(例如蓝色滤波套与滤波片)的作用，使得该多个点光源又更加地纯化以更接近单一光波长的光源。另外，该多个点光源又再通过光扩散板形成面光源，使得当该生物样本置放在该光扩散板时，可通过具有柔和与均匀的光源进行检测。另一方面，根据该多个光源与光扩散板不同的配置方式，又可进一步区分为直射式、侧投式与边缘入射式。其中，该边缘入射式可有效地缩小该双光源灯箱实验系统的体积，用以达到薄性化的目的；以及，该侧投式可直接地使用该多个点光源，而不需要再通过光滤波的作用。换言之，由于为解决该多个点光源所产生不为单色光的问题，除了该侧投式可不使用该光滤波外，其余直射式与侧投式中的该多个点光源，特别是用于作用于荧光染料的光源必须要使用滤波套与滤波片用以产生单色光。

另外，用户又通过琥珀色滤波单元接收该多个面光源，以产生滤波效果以增强显现该生物样本的检测结果。此外，又根据放置该生物样本前后的影像差异，可动态地调整该生物样本影像的亮度差异、白平衡差异与对比差异，而使得使用者便于进行对该生物样本的观察。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种双光源灯箱实验系统，用于检测注入有荧光染料的生物样本，其特征在于，其包含：

机壳，具有容置空间；

光源模块，设置于该容置空间中，且该光源模块具有第一光源单元与第二光源单元，该第一光源单元产生第一波长光源以及该第二光源单元产生第二波长光源，其中该第一波长光源用于作用于该荧光染料以及该第二波长光源用于提供该生物样本的照明。

2.如权利要求1所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，更包含有一光扩散单元，设置于该容置空间中，该光扩散单元的一侧面供放置该生物样本，该第一波长光源与该第二波长光源分别地入射至该光扩散单元用以形成第一波长面光源与第二波长面光源，并将该第一波长面光源或第二波长面光源投射至该生物样本以作用于该荧光染料并产生第三波长光源。

3.如权利要求2所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，其中该光扩散单元为磨砂玻璃板或聚甲基丙烯酸甲酯板。

4.如权利要求1所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，其中该第一波长光源的光波长的范围介于445纳米与575纳米之间。

5.如权利要求1所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，其中该第二波长光源为白光的光波长。

6.如权利要求5所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，其中该第一光源单元为多个蓝光二极管以及该第二光源单元为多个白光二极管。

7.如权利要求3所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，更包含滤波单元，该滤波单元具有多个第一区域与多个第二区域，该第一光源单元与该第二光源单元分别地设置在该滤波单元的下缘处，且该第一光源单元设置相对应于该多个第一区域，以及该第二光源单元相对应设置于该多个第二区域。

8.如权利要求7所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，其中该多个第一区域分别地涂覆有染料，以供该第一波长光源通过该染料出射至该光扩散单元；该多个第二区域为透明状，以供该第二波长光源通过该多个第二区域出射至该光扩散单元。

9.如权利要求7所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，其中该多个第二区域为多个开孔，该多个开孔相对应于该多个第二光源单元，以供该第二波长光源直接地出射至该光扩散单元。

10.如权利要求1所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，其中该光扩散单元更包含多个缺口，该多个缺口形成在该光扩散单元的侧缘处，且该多个第一光源单元与该多个第二光源单元分别地嵌合至该多个缺口。

11.如权利要求10所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，其中在嵌合该多个第一光源单元的该多个缺口的内壁涂覆有染料。

12.如权利要求1所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，其中该光扩散单元更包含多个缺口，该多个缺口形成在该光扩散单元的侧缘处，且该多个第二光源单元分别地嵌合至该多个缺口，且该多个第一光源单元设置于该光扩散单元的下缘处。

13.如权利要求12所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，更包含具有染料的滤波单元，设置于该第一光源单元与该光扩散单元之间。

14.如权利要求1所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，其中该光扩散单元更包含多个缺口，该多个缺口形成在该光扩散单元的侧缘处，且该多个第一光源单元分别地嵌合至该多个缺口，且该多个第二光源单元设置于该光扩散单元的下缘处。

15.如权利要求1、6、10、12或14所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，更包含具有染料的滤波套，分别地套设在该多个第一光源单元。

16.如权利要求14所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，其中在嵌合该多个第一光源单元的该多个缺口的内壁涂覆有染料。

17.如权利要求8、11、15或16所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，其中该染料为蓝色染料。

18.如权利要求1所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，其中该光扩散单元更包含多个缺口，该多个缺口形成在该光扩散单元的侧缘处，且该多个第二光源单元分别地嵌合至该多个缺口，而该多个第一光源单元倾斜地设置于该光扩散单元的上缘处，以供该第一波长光源斜向入射至该生物样本。

19.如权利要求1所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，更包含琥珀色滤波单元，设置于该光扩散单元的该侧面上，该琥珀色滤波单元接收该第三波长光源，用以产生滤波效果。

20.如权利要求19所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，更包含影像提取单元，设置在该琥珀色滤波单元的上缘处，并在该光扩散单元放置该生物样本的前后分别地提取相对应的影像，用以形成背景影像与生物样本影像。

21.如权利要求20所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，更包含比较单元，连接至该影像提取单元用以比较该背景影像与该生物样本影像之间的影像差异，以形成检测影像。

22.如权利要求21所述的双光源灯箱实验系统，其特征在于，其中该影像差异为亮度差异、白平衡差异与对比差异。

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