CN111189814B - 基于微流控芯片的荧光检测装置及微流控芯片检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于微流控芯片的荧光检测装置及微流控芯片检测系统，其中，荧光检测装置包括：底座；至少两个光路组件，固定设于底座，至少两个光路组件中的每个光路组件包括激发光路模块和收集光路模块；第一支架，可移动地设于底座；第一光纤，第一端穿设且固定于第一支架，第二端用于贴近芯片且向芯片传输光线；以及第二光纤，第一端穿设且固定于第一支架，第二端用于贴近芯片且回收芯片中的光线；其中，第一光纤的第一端和第二光纤的第一端被配置为随第一支架移动，且可选择地与至少两个光路组件中的一个光路组件中的激发光路模块和收集光路模块分别对应连接。本发明能够在生化反应过程中自主控制多个所需光线的切换。

Description

基于微流控芯片的荧光检测装置及微流控芯片检测系统
技术领域
本发明涉及体外诊断设备领域，尤其涉及一种基于微流控芯片的 荧光检测装置及微流控芯片检测系统。
背景技术
核酸检测技术是直接对生命体的遗传物质，如DNA、RNA，进行 检测的技术，其特异性及灵敏度极高，窗口期短，具备多重检测能力。 但是，核酸检测过程十分复杂，步骤繁多，对检测环境、实验室条件、 人员技术水平要求甚高，因此，核酸检测的发展趋势为全自动一体化、 高度集成化、以及即时检测、随地随检。在体外诊断领域，将此类小 型便携、快速简易、即时即地的检测手段称之为快速检测 (Point-of-care Test,POCT)，也翻译为床边检测、现场检测等。
为了实现上述核酸全自动一体化检测，近年来兴起的微流控技术， 将繁琐的核酸检测流程集成于带有微小尺寸流道、腔体且以一定规则 排列的芯片上，不同的生物试剂按照一定的顺序释放，并通过不同流 道流动至指定腔体，完成各种生化反应，最终实现核酸的快速、准确 检测。得益于该种实现形式，基于微流控技术的核酸检测具备完全自 动化、高度集成化以及简便快速、交叉污染小、可在多种环境下独立 使用和无需高度专业人员等优势，符合快速检测的理念和要求。
发明内容
本发明的一些实施例提出一种基于微流控芯片的荧光检测装置及 微流控芯片检测系统，适用于微流控芯片检测。
本发明的一些实施例提供了一种基于微流控芯片的荧光检测装置， 其包括：
底座；
至少两个光路组件，固定设于所述底座，所述至少两个光路组件 中的每个光路组件包括激发光路模块和收集光路模块；
第一支架，可移动地设于所述底座；
第一光纤，第一端穿设且固定于所述第一支架，第二端用于贴近 芯片且向所述芯片传输光线；以及
第二光纤，第一端穿设且固定于所述第一支架，第二端用于贴近 所述芯片且回收所述芯片中的光线；
其中，所述第一光纤的第一端和所述第二光纤的第一端被配置为 随所述第一支架移动，且可选择地与所述至少两个光路组件中的一个 光路组件中的激发光路模块和收集光路模块分别对应连接。
在一些实施例中，基于微流控芯片的荧光检测装置还包括第二支架， 所述第二支架固定设于所述底座，所述至少两个光路组件设于所述第二 支架；所述第二支架设有至少两组接口，每一个光路组件对应一组接口； 每组接口包括：
第一接口，第一端连接所述激发光路模块，第二端用于与所述第一 光纤的第一端连接；以及
第二接口，第一端连接所述收集光路模块，第二端用于与所述第二 光纤的第一端连接。
在一些实施例中，所述激发光路模块包括设于所述第二支架的光源、 第一透镜和第一滤光片，所述第一滤光片设于所述第一接口与所述第一 透镜之间，所述第一透镜设于所述第一滤光片与所述光源之间。
在一些实施例中，所述光源、所述第一透镜、所述第一滤光片和所 述第一接口位于同一直线。
在一些实施例中，所述收集光路模块包括设于所述第二支架的光电 转换元件、第二透镜和第二滤光片；所述第二透镜设于所述第二接口与 所述第二滤光片之间，所述第二滤光片设于所述第二透镜与所述光电转 换元件之间。
在一些实施例中，所述光电转换元件、所述第二滤光片、所述第二 透镜和所述第二接口位于同一直线。
在一些实施例中，所述至少两个光路组件中的各个光路组件并排设 于所述第二支架，每个光路组件中的激发光路模块和收集光路模块上下 设置。
在一些实施例中，沿光路传输方向，所述第二支架包括至少两层架 体。
在一些实施例中，微流控芯片检测系统包括导向杆，所述导向杆固 定设于所述底座，所述导向杆的延伸方向与各个光路组件在所述第二支 架上的排布方向一致，所述导向杆穿过所述第一支架，所述第一支架沿 所述导向杆可移动地设于所述底座。
在一些实施例中，所述第一支架包括第一部件、第二部件和第三部 件，所述至少两个光路组件设于所述第一部件与所述第二部件之间，所 述第三部件连接所述第一部件和所述第二部件，且位于所述至少两个光 路组件的上方；所述第一部件与所述底座可移动地连接，所述第一光纤 的第一端和所述第二光纤的第一端均穿设且固定于所述第二部件。
在一些实施例中，微流控芯片检测系统还包括电路板，所述电路板 固定设于所述底座，且位于所述第一部件与所述第二部件之间；所述 至少两个光路组件与所述电路板电连接。
本发明的一些实施例提供了一种微流控芯片检测系统，其包括芯片 和上述的基于微流控芯片的荧光检测装置。
基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
在一些实施例中，基于微流控芯片的荧光检测装置包括至少两个光 路组件，因此，能够提供至少两种光线，适用于不同检测需求；激发 光路模块用于产生光线，光线通过第一光纤传递至芯片内的反应溶液中， 以激发试剂中的荧光物质产生荧光；第二光纤用于将反应溶液中受激发 产生的多种不同的荧光分别进行收集，传送给收集光路模块，以用于进 行分析；通过第一支架的移动实现不同光路组件的切换，用于实现在 生化反应过程中能够自主控制多个所需光线的切换，以检测随着生化反 应进行而逐渐变化的荧光信号的强度，以此实现实时定量检测。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请 的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构 成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为根据本发明一些实施例提供的基于微流控芯片的荧光检测 装置的整体示意图；
图2为根据本发明一些实施例提供的基于微流控芯片的荧光检测 装置的剖视示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没 有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护 的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外” 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 本发明保护范围的限制。
如图1、图2所示，为一些实施例提供的基于微流控芯片的荧光检 测装置，其包括底座1、至少两个光路组件2、第一支架3、第一光纤 4和第二光纤5。
至少两个光路组件2固定设于底座1，至少两个光路组件2中的 每个光路组件2包括激发光路模块21和收集光路模块22。激发光路 模块21用于发出光线，收集光路模块22用于收集光线。至少两个光 路组件2至少能够提供两种不同的光线。
第一支架3可移动地设于底座1。可选地，底座1设有供第一支 架3移动的滑道或导轨。
第一光纤4的第一端穿设且固定于第一支架3，第一光纤4的第 二端用于贴近微流控芯片且向微流控芯片传输光线。
第二光纤5的第一端穿设且固定于第一支架3，第二光纤5的第 二端用于贴近微流控芯片且回收微流控芯片中的光线。
其中，第一光纤4的第一端和第二光纤5的第一端被配置为随第 一支架3移动，且可选择地与至少两个光路组件2中的一个光路组件 2中的激发光路模块21和收集光路模块22分别对应连接。
也就是说，在检测过程中，在至少两个光路组件2中选定需要的 一个光路组件2，移动第一支架3，使第一支架3到达该选定的光路组 件2处，然后将第一光纤4的第一端与选定的光路组件2中的激发光 路模块21连接，将第二光纤5的第一端与选定的光路组件2中的收集 光路模块22连接。
在一些实施例中，基于微流控芯片的荧光检测装置包括至少两个光 路组件2，因此，能够提供至少两种光线，适用于不同检测需求。激 发光路模块21用于产生光线，光线通过第一光纤4传递至芯片内的反 应溶液中，以激发试剂中的荧光物质产生荧光；第二光纤5用于将反应 溶液中受激发产生的多种不同的荧光分别进行收集，传送给收集光路模 块22，以用于进行分析。通过第一支架3的移动实现不同光路组件2 的切换，用于实现在生化反应过程中能够自主控制多个所需光线的切换， 以检测随着生化反应进行而逐渐变化的荧光信号的强度，以此实现实时 定量检测。
在一些实施例中，基于微流控芯片的荧光检测装置还包括电路板8， 电路板8固定设于底座1，至少两个光路组件2与电路板8电连接。 电路板8用于为荧光检测装置供电，且用于进行光电信号转换。
在一些实施例中，基于微流控芯片的荧光检测装置还包括控制器， 电路板8连接控制器。控制器至少用于根据电路板8传送的信息进行 数据分析等。
在一些实施例中，基于微流控芯片的荧光检测装置还包括第二支架6，第二支架6固定设于底座1。至少两个光路组件2设于第二支架6。 第二支架6设有至少两组接口，每一个光路组件2对应一组接口。
每组接口包括第一接口61和第二接口62。
第一接口61的第一端连接激发光路模块21，第一接口61的第二端 用于与第一光纤4的第一端连接。激发光路模块21激发的光线传输至第 一接口61，继而通过第一接口61传输至第一光纤4。
第二接口62的第一端连接收集光路模块22，第二接口62的第二端 用于与第二光纤5的第一端连接。第二光纤5收集芯片中的光线，且将 光线传输至第二接口62，光线继而通过第二接口62到达收集光路模块 22。
在一些实施例中，激发光路模块21包括设于第二支架6的光源211、 第一透镜212和第一滤光片213。
第一滤光片213设于第一接口61与第一透镜212之间，第一透镜212 设于第一滤光片213与光源211之间。
光源211距离第一接口61的距离大于第一透镜212距离第一接口61 的距离。第一透镜212距离第一接口61的距离大于第一滤光片213距离 第一接口61的距离。
光源211用于产生生化反应试剂所需波长的激发光，第一透镜212 用于汇聚光源211发出的光线，第一滤光片213用于去除光线中的噪声 干扰。
在一些实施例中，光源211、第一透镜212、第一滤光片213和第一 接口61位于同一直线。
在一些实施例中，光源211包括LED灯。
在一些实施例中，收集光路模块22包括设于第二支架6的光电转 换元件221、第二透镜222和第二滤光片223。
第二透镜222设于第二接口62与第二滤光片223之间，第二滤光片 223设于第二透镜222与光电转换元件221之间。
光电转换元件221距离第二接口62的距离大于第二滤光片223距离 第二接口62的距离。第二滤光片223距离第二接口62的距离大于第二 透镜222距离第二接口62的距离。
第二透镜222用于汇聚第二光纤5传输过来的光线，第二滤光片223 用于去除光线中的噪声干扰，光电转换元件221用于将光强信号转换为 电信号且传送给电路板8。
在一些实施例中，光电转换元件221、第二滤光片223、第二透镜222 和第二接口62位于同一直线。
在一些实施例中，至少两个光路组件2中的各个光路组件2并排设 于第二支架6，每个光路组件2中的激发光路模块21和收集光路模块22 上下设置。可选地，激发光路模块21设于收集光路模块22的上方，或 者，激发光路模块21设于收集光路模块22的下方。
在一些实施例中，沿光路传输方向，第二支架6包括至少两层架体。
在一些实施例中，如图1所示，至少两层架体包括相互贴紧安装的 第一层架体63、第二层架体64、第三层架体65和第四层架体66，第一 接口61和第二接口62均设于第一层架体63，第四层架体66与电路板8 贴近，第二层架体64和第三层架体65设于第一层架体63和第四层架体 66之间，且第二层架体64设于第三层架体65与第一层架体63之间。
在一些实施例中，光源211和第一滤光片213设于第四层架体66， 且位于第四层架体66的上部，光电转换元件221、第二滤光片223和第 二透镜222设于第四层架体66，且位于第四层架体66的下部。第三层架 体65用于固定连接第四层架体66和第二层架体64。第一透镜212设于 第二层架体64，且位于第二层架体64的上部。第一接口61和第二接口 62均设于第一层架体63，且第一接口61位于第一层架体63的上部，第 二接口62位于第一层架体63的下部。
第一层架体63、第二层架体64、第三层架体65和第四层架体66上 均对应设有供光线通过的通道。
各层架体的厚度设置依据以安装的各光学元件的焦距和使用距离为 准。
在一些实施例中，第四层架体66的材料包括金属材料，以利于光源 211的散热。可选地，第四层架体66的材料为铜。
在一些实施例中，基于微流控芯片的荧光检测装置包括导向杆7，导 向杆7固定设于底座1，导向杆7的延伸方向与各个光路组件2在第二支 架6上的排布方向一致，导向杆7穿过第一支架3，第一支架3沿导向杆 7可移动地设于底座1。
在一些实施例中，第一支架3包括第一部件31、第二部件32和第三 部件33。
至少两个光路组件2设于第一部件31与第二部件32之间，第三部 件33连接第一部件31和第二部件32，且位于至少两个光路组件2的上 方。
第一部件31与底座1可移动地连接，以带动第二部件32和第三部 件33移动。第一光纤4的第一端和第二光纤5的第一端均穿设且固定 于第二部件32。第二部件32尽可能与第二支架6贴近，以促进第一光 纤4的第一端和第二光纤5的第一端能分别贴紧第二支架6的第一接口 61和第二接口62。
在一些实施例中，基于微流控芯片的荧光检测装置还包括动力部件， 动力部件连接第一支架3，以驱动第一支架3移动，选择不同的光路组件 2，以实现不同光线的切换。
在一些实施例中，电路板8位于第一部件31与第二部件32之间。
一些实施例提供了一种微流控芯片检测系统，其包括芯片和上述的 基于微流控芯片的荧光检测装置。
在一些实施例中，在检测过程中，第一光纤4的第二端贴近芯片且 向芯片传输光线，第二光纤5的第二端贴近芯片且回收芯片中的光线， 第一光纤4的第二端和第二光纤5的第二端应对准芯片中的反应腔且尽 可能贴近芯片。
可选地，第一光纤4的第二端的轴线方向与第二光纤5的第二端 的轴线方向垂直，以避免不同波段的光互相干扰。
在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”、“第三” 等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没 有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保 护范围的限制。
另外，在没有明确否定的情况下，其中一个实施例的技术特征可 以有益地与其他一个或多个实施例相互结合。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而 非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属 领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进 行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案 的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (12)

1.一种基于微流控芯片的荧光检测装置，其特征在于，包括：
底座(1)；
至少两个光路组件(2)，固定设于所述底座(1)，所述至少两个光路组件(2)中的每个光路组件(2)包括激发光路模块(21)和收集光路模块(22)；
第一支架(3)，可移动地设于所述底座(1)；
第一光纤(4)，第一端穿设且固定于所述第一支架(3)，第二端用于贴近芯片且向所述芯片传输光线；以及
第二光纤(5)，第一端穿设且固定于所述第一支架(3)，第二端用于贴近所述芯片且回收所述芯片中的光线；
其中，所述第一光纤(4)的第一端和所述第二光纤(5)的第一端被配置为随所述第一支架(3)移动，且可选择地与所述至少两个光路组件(2)中的一个光路组件(2)中的激发光路模块(21)和收集光路模块(22)分别对应连接。
2.如权利要求1所述的基于微流控芯片的荧光检测装置，其特征在于，还包括第二支架(6)，所述第二支架(6)固定设于所述底座(1)，所述至少两个光路组件(2)设于所述第二支架(6)；所述第二支架(6)设有至少两组接口，每一个光路组件(2)对应一组接口；每组接口包括：
第一接口(61)，第一端连接所述激发光路模块(21)，第二端用于与所述第一光纤(4)的第一端连接；以及
第二接口(62)，第一端连接所述收集光路模块(22)，第二端用于与所述第二光纤(5)的第一端连接。
3.如权利要求2所述的基于微流控芯片的荧光检测装置，其特征在于，所述激发光路模块(21)包括设于所述第二支架(6)的光源(211)、第一透镜(212)和第一滤光片(213)，所述第一滤光片(213)设于所述第一接口(61)与所述第一透镜(212)之间，所述第一透镜(212)设于所述第一滤光片(213)与所述光源(211)之间。
4.如权利要求3所述的基于微流控芯片的荧光检测装置，其特征在于，所述光源(211)、所述第一透镜(212)、所述第一滤光片(213)和所述第一接口(61)位于同一直线。
5.如权利要求2所述的基于微流控芯片的荧光检测装置，其特征在于，所述收集光路模块(22)包括设于所述第二支架(6)的光电转换元件(221)、第二透镜(222)和第二滤光片(223)；所述第二透镜(222)设于所述第二接口(62)与所述第二滤光片(223)之间，所述第二滤光片(223)设于所述第二透镜(222)与所述光电转换元件(221)之间。
6.如权利要求5所述的基于微流控芯片的荧光检测装置，其特征在于，所述光电转换元件(221)、所述第二滤光片(223)、所述第二透镜(222)和所述第二接口(62)位于同一直线。
7.如权利要求2所述的基于微流控芯片的荧光检测装置，其特征在于，所述至少两个光路组件(2)中的各个光路组件(2)并排设于所述第二支架(6)，每个光路组件(2)中的激发光路模块(21)和收集光路模块(22)上下设置。
8.如权利要求7所述的基于微流控芯片的荧光检测装置，其特征在于，沿光路传输方向，所述第二支架(6)包括至少两层架体。
9.如权利要求7所述的基于微流控芯片的荧光检测装置，其特征在于，包括导向杆(7)，所述导向杆(7)固定设于所述底座(1)，所述导向杆(7)的延伸方向与各个光路组件(2)在所述第二支架(6)上的排布方向一致，所述导向杆(7)穿过所述第一支架(3)，所述第一支架(3)沿所述导向杆(7)可移动地设于所述底座(1)。
10.如权利要求1所述的基于微流控芯片的荧光检测装置，其特征在于，所述第一支架(3)包括第一部件(31)、第二部件(32)和第三部件(33)，所述至少两个光路组件(2)设于所述第一部件(31)与所述第二部件(32)之间，所述第三部件(33)连接所述第一部件(31)和所述第二部件(32)，且位于所述至少两个光路组件(2)的上方；所述第一部件(31)与所述底座(1)可移动地连接，所述第一光纤(4)的第一端和所述第二光纤(5)的第一端均穿设且固定于所述第二部件(32)。
11.如权利要求10所述的基于微流控芯片的荧光检测装置，其特征在于，还包括电路板(8)，所述电路板(8)固定设于所述底座(1)，且位于所述第一部件(31)与所述第二部件(32)之间；所述至少两个光路组件(2)与所述电路板(8)电连接。
12.一种微流控芯片检测系统，其特征在于，包括芯片和如权利要求1～11任一项所述的基于微流控芯片的荧光检测装置。
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