CN110927134A - 一种应用于实时荧光pcr仪的多重荧光检测光路 - Google Patents

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尚保华
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Abstract

本发明公开了一种应用于实时荧光PCR仪的多重荧光检测光路，包括：白光LED光源出射光路设光阑、准直透镜、短通滤光片，短通滤光片透射光路设长通二相色镜一，长通二相色镜一，反射光路上设长通二相色镜二，后侧设接收准直透镜一、窄带滤光片一、硅光电二极管一，长通二相色镜二反射光路上设长通二相色镜三，透射光路设物镜一，后侧设接收准直透镜二、窄带滤光片二、硅光电二极管二，长通二相色镜三反射光路设长通二相色镜四，透射光路上设置物镜二，后侧设接收准直透镜三、窄带滤光片三、硅光电二极管三，长通二相色镜四反射光路设物镜四，透射光路上设置物镜三，反射光路设物镜四，后侧设接收准直透镜四、窄带滤光片四、硅光电二极管四。

Description

一种应用于实时荧光PCR仪的多重荧光检测光路
技术领域
本发明涉及一种应用于实时荧光PCR仪的多重荧光检测光路。
背景技术
实时荧光PCR仪由于其可操作性好、灵敏度高、数据准确可重复性高等优点得到了广泛的应用，但其荧光检测光路多采用单光源滤波器组切换式或多光源多光路组合结构，这些结构结构较复杂，体积较大，多光路存在调校困难等问题，制约了多重荧光PCR仪小型化的发展。
发明内容
发明目的：针对现有实时荧光PCR仪多重荧光检测光学系统结构复杂体积大的问题，本发明提供一种具有四重荧光激发检测功能的同轴共聚焦光路系统，能够在一个光路结构中完成不同波段荧光的激发和接收。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种应用于实时荧光PCR仪的多重荧光检测光路，包括白光LED光源、小孔光阑、准直透镜、短波通滤光片、长波通二相色镜一、长波通二相色镜二、长波通二相色镜三、长波通二相色镜四、物镜一、物镜二、物镜三、物镜四、接收准直透镜一、接收准直透镜二、接收准直透镜三、接收准直透镜四、窄带滤光片一、窄带滤光片二、窄带滤光片三、窄带滤光片四、硅光电二极管一、硅光电二极管二、硅光电二极管三、硅光电二极管四、窄带滤光片五、窄带滤光片六、窄带滤光片七、窄带滤光片八、光强检测器一、光强检测器二、光强检测器三、光强检测器四；
所述的白光LED光源出射光路上依次设置小孔光阑、准直透镜、短波通滤光片，短波通滤光片的透射光路上设置长波通二相色镜一，长波通二相色镜一的反射光路上设置长波通二相色镜二，后侧依次设置接收准直透镜一、窄带滤光片一、硅光电二极管一，长波通二相色镜二的反射光路上设置长波通二相色镜三，透射光路上设置物镜一，后侧依次设置接收准直透镜二、窄带滤光片二、硅光电二极管二，长波通二相色镜三的反射光路上设置长波通二相色镜四，透射光路上设置物镜二，后侧依次设置接收准直透镜三、窄带滤光片三、硅光电二极管三，长波通二相色镜四的反射光路上设置物镜四，透射光路上设置物镜三，后侧依次设置接收准直透镜四、窄带滤光片四、硅光电二极管四。
进一步的，所述的长波通二相色镜一反射波长范围420～645nm的光束，透射波长范围670～720nm的光束；所述的长波通二相色镜二反射波长范围420～583nm的光束，透射波长范围608～700nm的光束；所述长波通二相色镜三反射波长范围420～535nm的光束，透射波长范围560～680nm的光束；所述的长波通二相色镜四反射波长范围440～490nm的光束，透射波长范围520～700nm的光束。
进一步的，所述的短波通滤光片透射波长小于720nm的光束，反射波长大于730nm的光束。
进一步的，所述的准直透镜、接收准直透镜一、接收准直透镜二、接收准直透镜三、接收准直透镜四采用平凸透镜。
进一步的，所述的物镜一、物镜二、物镜三、物镜四采用短焦距双凸透镜。
进一步的，所述的窄带滤光片一中心波长682nm1，带宽15nm；所述的窄带滤光片二中心波长635nm，带宽30nm；所述的窄带滤光片二中心波长571nm，带宽20nm；所述的窄带滤光片四中心波长525nm，带宽20nm。
进一步的，所述的硅光电二极管一、硅光电二极管二、硅光电二极管三、硅光电二极管四采用光谱响应范围200～1100nm高灵敏度硅光电二极管。
进一步的，所述的白光LED光源采用全波段白光LED，功率3瓦。
有益效果：本发明能够实现在一个光路中四重荧光的激发和接收，具有结构紧凑、体积小、灵敏度高等特点，可用于多重荧光PCR仪的研制。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1-白光LED光源、2-小孔光阑、3-准直透镜、4-短波通滤光片、5-长波通二相色镜一、6-长波通二相色镜二、7-长波通二相色镜三、8-长波通二相色镜四、9-物镜一、10-接收准直透镜一、11-窄带滤光片一、12-硅光电二极管一、13-物镜二、14-接收准直透镜二、15-窄带滤光片二、16-硅光电二极管二、17-物镜三、18-接收准直透镜三、19-窄带滤光片三、20-硅光电二极管三、21-物镜四、22-接收准直透镜四、23-窄带滤光片四、24-硅光电二极管四。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，本发明的一种应用于实时荧光PCR仪的多重荧光检测光路，包括白光LED光源1、小孔光阑2、准直透镜3、短波通滤光片4、长波通二相色镜一5、长波通二相色镜二6、长波通二相色镜三7、长波通二相色镜四8、物镜一9、物镜二13、物镜三17、物镜四21、接收准直透镜一10、接收准直透镜二14、接收准直透镜三18、接收准直透镜四22、窄带滤光片一11、窄带滤光片二15、窄带滤光片三19、窄带滤光片四23、硅光电二极管一12、硅光电二极管二16、硅光电二极管三20、硅光电二极管四24。
白光LED光源1出射光路上依次设置小孔光阑2、准直透镜3、短波通滤光片4，短波通滤光片4的透射光路上设置长波通二相色镜一5，长波通二相色镜一5的反射光路上设置长波通二相色镜二6，后侧沿反射光路反方向依次设置接收准直透镜一10、窄带滤光片一11、硅光电二极管一12，长波通二相色镜二6的反射光路上设置长波通二相色镜三7，透射光路上设置物镜一9，后侧沿反射光路反方向依次设置接收准直透镜二14、窄带滤光片二15、硅光电二极管二16，长波通二相色镜三7的反射光路上设置长波通二相色镜四8，透射光路上设置物镜二13，后侧沿反射光路反方向依次设置接收准直透镜三18、窄带滤光片三19、硅光电二极管三20，长波通二相色镜四8的反射光路上设置物镜四21，透射光路上设置物镜三17，后侧沿反射光路反方向依次设置接收准直透镜四22、窄带滤光片四23、硅光电二极管四24。
本实施例中，所述的长波通二相色镜一5反射波长范围420～645nm的光束，透射波长范围670～720nm的光束；所述的长波通二相色镜二6反射波长范围420～583nm的光束，透射波长范围608～700nm的光束；所述长波通二相色镜三7反射波长范围420～535nm的光束，透射波长范围560～680nm的光束；所述的长波通二相色镜四8反射波长范围440～490nm的光束，透射波长范围520～700nm的光束。所述的短波通滤光片4透射波长小于720nm的光束，反射波长大于730nm的光束。所述的准直透镜3、接收准直透镜一10、接收准直透镜二14、接收准直透镜三18、接收准直透镜四22采用平凸透镜。所述的物镜一9、物镜二13、物镜三17、物镜四21采用短焦距双凸透镜。所述的窄带滤光片一11中心波长682nm1，带宽15nm；所述的窄带滤光片二15中心波长635nm，带宽30nm；所述的窄带滤光片二15中心波长571nm，带宽20nm；所述的窄带滤光片四23中心波长525nm，带宽20nm。所述的硅光电二极管一12、硅光电二极管二16、硅光电二极管三20、硅光电二极管四24采用光谱响应范围200～1100nm高灵敏度硅光电二极管。所述的白光LED光源1采用全波段白光LED，功率3瓦。
当对CY5染料试剂进行激发检测时，物镜一9对准PCR管，白光LED光源1开始工作输出全波段白光，光线通过小孔光阑2发散照射到准直透镜3经准直成平行光，短波通滤光片4让波长低于720nm的光高透射，高于730nm的光高反射，经短波通滤光片4透射的光在长波通二相色镜一5反射表面反射420～645nm波长的光束，经长波通二相色镜一5反射的光束在长波通二相色镜二6反射表面反射420～583nm波长的光束，透过608～645nm波长范围的光束，经长波通二相色镜二6透射的光束通过物镜一9聚焦到PCR管试剂上，激发出682nm左右波长的荧光，该荧光经过物镜一9会聚成平行光依次透射过长波通二相色镜二6和长波通二相色镜一5，再经接收准直透镜一10会聚，再经过窄带滤光片一11滤波，最后投射到硅光电二极管一12，可以检测出该试剂的荧光值。
当对Texas Red染料试剂进行激发检测时，物镜二13对准PCR管，白光LED光源1开始工作输出全波段白光，光线通过小孔光阑2发散照射到准直透镜3经准直成平行光，短波通滤光片4让波长低于720nm的光高透射，高于730nm的光高反射，经短波通滤光片4透射的光在长波通二相色镜一5反射表面反射420～645nm波长的光束，经长波通二相色镜一5反射的光束在长波通二相色镜二6反射表面反射420～583nm波长的光束，经长波通二相色镜二6反射的光束在长波通二相色镜三7反射表面反射420～535nm波长的光束，透过范围560-583nm波长的光束，经长波通二相色镜三7透射的光束经物镜二13会聚到PCR管试剂上，激发出635nm左右的荧光，该荧光经过物镜二13会聚成平行光依次透射过长波通二相色镜三7和长波通二相色镜二6，再经接收准直透镜二14会聚，再经过窄带滤光片二15滤波，最后投射到硅光电二极管二16，可以检测出该试剂的荧光值。
当对HEX染料试剂进行激发检测时，物镜三17对准PCR管，白光LED光源1开始工作输出全波段白光，光线通过小孔光阑2发散照射到准直透镜3经准直成平行光，短波通滤光片4让波长低于720nm的光高透射，高于730nm的光高反射，经短波通滤光片4透射的光在长波通二相色镜一5反射表面反射420～645nm波长的光束，经长波通二相色镜一5反射的光束在长波通二相色镜二6反射表面反射420～583nm波长的光束，经长波通二相色镜二6反射的光束在长波通二相色镜三7反射表面反射420～535nm波长的光束，经长波通二相色镜三7反射的光束在长波通二相色镜四8反射表面反射440～490nm波长的光束，透射520～535nm波长的光束，经长波通二相色镜四8透射的光束经物镜三17会聚到PCR管试剂上，激发出564nm左右的荧光，该荧光经过物镜三17会聚成平行光依次透射过长波通二相色镜四8和长波通二相色镜三7，在经接收准直透镜三18会聚，再经过窄带滤光片三19滤波，最后投射到硅光电二极管三20，可以检测出该试剂的荧光值。
当对FAM染料试剂进行激发检测时，物镜四21对准PCR管，白光LED光源1开始工作输出全波段白光，光线通过小孔光阑2发散照射到准直透镜3经准直成平行光，短波通滤光片4让波长低于720nm的光高透射，高于730nm的光高反射，经短波通滤光片4透射的光在长波通二相色镜一5反射表面反射420～645nm波长的光束，经长波通二相色镜一5反射的光束在长波通二相色镜二6反射表面反射420～583nm波长的光束，经长波通二相色镜二6反射的光束在长波通二相色镜三7反射表面反射420～535nm波长的光束，经长波通二相色镜三7反射的光束在长波通二相色镜四8反射表面反射440～490nm波长的光束，经长波通二相色镜四8反射的光束经物镜四21会聚到PCR管试剂上，激发出525nm左右的荧光，该荧光经过物镜四21会聚成平行光透射过长波通二相色镜四8，在经接收准直透镜四22会聚，再经过窄带滤光片四23滤波，最后投射到硅光电二极管四24，可以检测出该试剂的荧光值。
以上所述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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种应用于实时荧光PCR仪的多重荧光检测光路，包括白光LED光源(1)、小孔光阑(2)、准直透镜(3)、短波通滤光片(4)、长波通二相色镜一(5)、长波通二相色镜二(6)、长波通二相色镜三(7)、长波通二相色镜四(8)、物镜一(9)、物镜二(13)、物镜三(17)、物镜四(21)、接收准直透镜一(10)、接收准直透镜二(14)、接收准直透镜三(18)、接收准直透镜四(22)、窄带滤光片一(11)、窄带滤光片二(15)、窄带滤光片三(19)、窄带滤光片四(23)、硅光电二极管一(12)、硅光电二极管二(16)、硅光电二极管三(20)、硅光电二极管四(24)；
所述的白光LED光源(1)出射光路上依次设置小孔光阑(2)、准直透镜(3)、短波通滤光片(4)，短波通滤光片(4)的透射光路上设置长波通二相色镜一(5)，长波通二相色镜一(5)的反射光路上设置长波通二相色镜二(6)，后侧依次设置接收准直透镜一(10)、窄带滤光片一(11)、硅光电二极管一(12)，长波通二相色镜二(6)的反射光路上设置长波通二相色镜三(7)，透射光路上设置物镜一(9)，后侧依次设置接收准直透镜二(14)、窄带滤光片二(15)、硅光电二极管二(16)，长波通二相色镜三(7)的反射光路上设置长波通二相色镜四(8)，透射光路上设置物镜二(13)，后侧依次设置接收准直透镜三(18)、窄带滤光片三(19)、硅光电二极管三(20)，长波通二相色镜四(8)的反射光路上设置物镜四(21)，透射光路上设置物镜三(17)，后侧依次设置接收准直透镜四(22)、窄带滤光片四(23)、硅光电二极管四(24)。
2.根据权利要求1所述的一种应用于实时荧光PCR仪的多重荧光检测光路，其特征在于：所述的长波通二相色镜一(5)反射波长范围420～645nm的光束，透射波长范围670～720nm的光束；所述的长波通二相色镜二(6)反射波长范围420～583nm的光束，透射波长范围608～700nm的光束；所述长波通二相色镜三(7)反射波长范围420～535nm的光束，透射波长范围560～680nm的光束；所述的长波通二相色镜四(8)反射波长范围440～490nm的光束，透射波长范围520～700nm的光束。
3.根据权利要求1所述的一种应用于实时荧光PCR仪的多重荧光检测光路，其特征在于：所述的短波通滤光片(4)透射波长小于720nm的光束，反射波长大于730nm的光束。
4.根据权利要求1所述的一种应用于实时荧光PCR仪的多重荧光检测光路，其特征在于：所述的准直透镜(3)、接收准直透镜一(10)、接收准直透镜二(14)、接收准直透镜三(18)、接收准直透镜四(22)采用平凸透镜。
5.根据权利要求1所述的一种应用于实时荧光PCR仪的多重荧光检测光路，其特征在于：所述的物镜一(9)、物镜二(13)、物镜三(17)、物镜四(21)采用短焦距双凸透镜。
6.根据权利要求1所述的一种应用于实时荧光PCR仪的多重荧光检测光路，其特征在于：所述的窄带滤光片一(11)中心波长682nm1，带宽15nm；所述的窄带滤光片二(15)中心波长635nm，带宽30nm；所述的窄带滤光片三(19)中心波长571nm，带宽20nm；所述的窄带滤光片四(23)中心波长525nm，带宽20nm。
7.根据权利要求1所述的一种应用于实时荧光PCR仪的多重荧光检测光路，其特征在于：所述的硅光电二极管一(12)、硅光电二极管二(16)、硅光电二极管三(20)、硅光电二极管四(24)采用光谱响应范围200～1100nm高灵敏度硅光电二极管。
8.根据权利要求1所述的一种应用于实时荧光PCR仪的多重荧光检测光路，其特征在于：所述的白光LED光源(1)采用全波段白光LED，功率3瓦。
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