CN111896517A - 微液滴三荧光信号检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微液滴三荧光信号检测装置，包括合光模块，用于将具有第一波长的第一激光、具有第二波长的第二激光与具有第三波长的第三激光合成为混合激发光；物镜，用于将混合激发光共聚焦于待检测微液滴上，以激发产生对应于第一激光的第一荧光、对应于第二激光的第二荧光与对应于第三激光的第三荧光；光处理模块，用于将混合激发光由合光模块反射至物镜的第一二三向色镜、以及将第一荧光、第二荧光与第三荧光分离的第一二三向色镜。本发明的微液滴三荧光信号检测装置能够通过合光模块及光处理模块获取微液滴的三荧光检测信号，检测结果更加丰富、适用场景及领域更广，节省实验成本，提高检测工作效率。

Description

微液滴三荧光信号检测装置
技术领域
本发明涉及微流控芯片技术领域，具体涉及一种微液滴三荧光信号检测装置。
背景技术
生物芯片在新药开发、疾病诊断及基因表达分析等方面具有广泛的应用。微流控芯片技术也日渐成熟，渐渐的成为了人们关注的热点。微流控检测芯片中有各种生物和化学过程，其过程通常是在微米级的流道空间内完成，其中也就需要一些能检测反应过程的装置。目前检测手段可分为CCD扫描和激光共聚焦扫描两种，CCD扫描系统相对于激光共聚焦扫描系统来说，结构较简单、检测速度较快，但横向分辨率较低，若要提高横向分辨力，需要提高成像系统的放大倍数，而这将导致相应视场减小(即一次测量的芯片面积较小)，当需要测量的芯片面积较大时，只能多次分块测量后再拼接，由于分块扫描实际上是通过机械运动方式使芯片与成像系统做相对运动，故机械定位误差将形成扫描图像的拼接误差，所以这种方法不适用于高精度的高密度生物芯片检测。
基于激光共聚焦原理构建的生物芯片检测系统对生物芯片进行逐点扫描，由于生物芯片始终处于焦平面，因此激发光的光斑尺寸非常小，横向分辨率较高。由于激光共聚焦检测方式具有高分辨率和高灵敏度的特点，能够获得生物芯片上用荧光标记的抗体等的清晰数字荧光图像和定量分析结果，可以成为高密度生物芯片扫描所主要采用的检测新手段，但目前的激光共聚焦荧光检测信号装置皆为单一荧光检测信号，其检测信号获取及相应结果获取皆较为单一，单次检测结果获取局限性较大，适用场景、领域较为狭窄，同时导致实验成本较高。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种微液滴三荧光信号检测装置，能够通过合光模块及光处理模块获取微液滴的三荧光检测信号，检测结果更加丰富、适用场景及领域更广，节省实验成本，提高检测工作效率。
为了解决上述问题，本发明提供一种微液滴三荧光信号检测装置，包括：
合光模块，用于将具有第一波长的第一激光、具有第二波长的第二激光与具有第三波长的第三激光合成为混合激发光；
物镜，处于所述混合激发光的光线传导路径上，并用于将所述混合激发光共聚焦于待检测微液滴上，以激发产生对应于所述第一激光的第一荧光、对应于所述第二激光的第二荧光以及对应于所述第三激光的第三荧光；
光处理模块，包括获取第一荧光的第一光电倍增管、获取第二荧光的第二光电倍增管以及获取第三荧光的第三光电倍增管用于将所述混合激发光由合光模块反射至所述物镜的第一二三向色镜、以及将所述第一荧光与第二荧光分离的第二二向色镜，以及将所述第一、二荧光与第三荧光分离的第三二向色镜
优选地，所述光处理模块还包括凸透镜，所述凸透镜处于所述第一二向色镜与所述第三二向色镜之间，以使经由其的散乱光折射为平行光。
优选地，所述光处理模块还包括第一滤色片，所述第一滤色片处于所述第一光电倍增管与所述第二二向色镜之间。所述光处理模块还包括第二滤色片，所述第二滤色片处于所述第二光电倍增管与所述第二二向色镜之间。所述光处理模块还包括第三滤色片，所述第三滤色片处于所述第三光电倍增管与所述第三二向色镜之间。
优选地，所述光处理模块还具有安装壳体，所述安装壳体构造有光线传导通道，所述光线传导通道具有对应于所述第一光电倍增管的第一小孔、对应于所述第二光电倍增管的第二小孔以及对应于所述第三光电倍增管的第三小孔。所述第一小孔、所述第二小孔与所述第三小孔共轭设置。所述共轭设置即第一激光、第二激光、第三激光的混合激发光经过第一二向色镜反射至所述物镜共聚焦于待检测微液滴上，形成所述混合荧光，所述混合荧光包括所述第一荧光、所述第二荧光与所述第三荧光；所述混合荧光通过所述物镜形成平行光再透过第一二向色镜，通过凸透镜分别共聚焦于所述第一小孔、所述第二小孔与所述第三小孔；所述第三荧光经过第三二向色镜反射至第三滤色片到达第三小孔传导入第三光电倍增管；所述第一荧光经过第三二向色镜、由第二二向色镜反射至第一滤色片到达第一小孔传导入第一光电倍增管；所述第二荧光经过第三二向色镜、由第二二向色镜反射至第二滤色片到达第二小孔传导入第二光电倍增管。
优选地，所述安装壳体包括固定件、第一连接件、第二连接件、第三连接件，所述固定件具有第一光线射入口、第一光线射出口、第二光线射出口、第三光线射出口。所述第一光线射入口与所述第一光线射出口垂直，所述第一光线射入口与所述第二光线射出口同轴、所述第一光线射入口与所述第三光线射出口垂直；所述第二连接件连接于所述第一光线射入口处，且两者之间夹设所述凸透镜；所述第一光线射出口连接有第一光电倍增管固定座，且所述第二固定件与所述第一光电倍增管固定座之间沿光线传导路径依次夹设有所述第一滤色片、第一小孔件；所述第三连接件连接于所述第二光线射出口处，且两者之间夹设有所述第二二向色镜，所述第三连接件背离所述第二固定件的一端设置有第二光电倍增管固定座，所述第三连接件与所述第二光电倍增管固定座之间沿光线传导路径依次夹设有所述第二滤色片、第二小孔件；且所述第一固定件与所述第三光电倍增管固定座之间沿光线传导路径依次夹设有所述第三滤色片、第三小孔件；所述第一固定件连接于所述第二固定件两者之间夹设有所述第三二向色镜。所述第一连接件连接于所述第二连接件远离所述第一固定件的一侧，且两者之间夹设有所述第一二向色镜。
优选地，所述第一连接件与所述第二连接件之间的连接处，所述第二连接件与所述第一固定件之间的连接处，所述第三连接件与所述第一固定件之间的连接处，所述第一光电倍增管固定座与所述第二固定件件之间的连接处，所述第二光电倍增管固定座与所述第三连接件之间的连接处，所述第三光电倍增管与所述第一固定件之间的连接处设有密封减震件。
优选地，所述物镜活动连接于所述第一连接件背离所述第二连接件的一侧。
优选地，所述合光模块包括第一激光器、第二激光器、第三激光器、反光镜、第四二向色镜及第五二向色镜。所述第三激光器(10)发出的所述第三激光经所述反光镜(143)反射后与所述第二激光器(12)发出的所述第二激光在所述第四二向色镜(142)合成为所述混合激发光,所述第一激光器(11)发出的所述第一激光经所述第三激光与第二激光合成混合激发光再次在所述第五二向色镜(141)合成为所述混合激发光。
优选地，所述合光模块还包括固定板、合光暗盒，所述第一激光器、第二激光器及合光暗盒固定连接于所述固定板上，所述反光镜、第四二向色镜及第五二向色镜设置于所述合光暗盒中，所述合光暗盒具有混合激发光射出口。
优选地，所述第一激光器为473nm激光器；所述第二激光器为532nm激光器；所述第三激光器为633nm激光器。
本发明提供的一种微液滴三荧光信号检测装置，通过波长不同的第一激光、第二激光与第三激光在合成形成所述混合激发光后对待检测微液滴进行激发并形成所述第一荧光、第二荧光及第三荧光，并通过所述第一光电倍增管、第二光电倍增管及第三光电倍增管分别进行获取后传到至对应的数据处理设备(例如计算机等)进行相应的处理(例如计数)，从而实现了单次检测可以获取多项检测参数，使检测结果更加丰富，适用场景及领域更加广泛，这能够极大程度的降低实验成本并提高检测工作效率。
附图说明
图1为本发明实施例的微液滴双荧光信号检测装置的分解结构示意图；
图2为本发明实施例的微液滴双荧光信号检测装置的光传导路径示意图；
图3为图1中的光处理模块的分解结构示意图；
图4为图1中的合光模块的分解结构示意图。
附图标记为：
1、合光模块；11、第一激光器；12、第二激光器；10、第三激光器；13、固定板；14、合光暗盒；143、反光镜；142、第四二向色镜；141、第五二向色镜；2、物镜；3、光处理模块；32、第一光电倍增管；31、第二光电倍增管；30、第三光电倍增管；33、第一二向色镜；34、第二二向色镜；39、第三二向色镜；35、第一滤色片；36、第二滤色片；37、第三滤色片；371、第一固定件；379、第二固定件；372、第一连接件；373、第二连接件；374、第三连接件；377、第一光电倍增管固定座；378、第一小孔件；375、第二光电倍增管固定座；376、第二小孔件；396、第三光电倍增管固定座；380、第三小孔件；38、凸透镜；391、减震垫；392、密封垫；393、密光垫；100、待检测微液滴。
具体实施方式
结合参见图1至图4所示，根据本发明的实施例，提供一种微液滴三荧光信号检测装置，包括：合光模块1，用于将具有第一波长的第一激光、具有第二波长的第二激光及具有第三波长的第三激光合成为混合激发光；物镜2，处于所述混合激发光的光线传导路径上，并用于将所述混合激发光共聚焦于待检测微液滴100上，以激发产生对应于所述第一激光的第一荧光、对应于所述第二激光的第二荧光及对应于所述第三激光的第三荧光；光处理模块3，包括获取第一荧光的第一光电倍增管(PMT)32、获取第二荧光的第二光电倍增管31、包括获取第三荧光的第三光电倍增管(PMT)30、用于将所述混合激发光由合光模块反射至所述物镜2的第一二向色镜33、所述第一荧光与第二荧光分离的第二二向色镜34以及所述第一荧光与第三荧光分离的第三二向色镜39。该技术方案中，通过波长不同的第一激光、第二激光与第三激光在合成形成所述混合激发光后对待检测微液滴100进行激发并形成所述第一荧光、第二荧光及第三荧光，并通过所述第一光电倍增管32、第二光电倍增管31及第三光电倍增管30分别进行获取后传到至对应的数据处理设备(例如计算机等)进行相应的处理(例如计数)，从而实现了单次检测可以获取多项检测参数，使检测结果更加丰富，适用场景及领域更加广泛，这能够极大程度的降低实验成本并提高检测工作效率。
优选地，所述光处理模块3还包括凸透镜38，所述凸透镜38处于所述第一二向色镜33与所述第三二向色镜39之间，以使经由其的散乱光折射为平行光，以使通过所述凸透镜38的光线能够更为规整地射向所述第三二向色镜39，保证后续荧光信号的检测精度。
进一步的，所述光处理模块3还包括第一滤色片36，所述第一滤色片36处于所述第一光电倍增管32与所述第二二向色镜34之间，所述光处理模块3还包括第二滤色片35，所述第二滤色片35处于所述第二光电倍增管31与所述第二二向色镜34之间。所述光处理模块3还包括第三滤色片37，所述第三滤色片37处于所述第三光电倍增管30与所述第三二向色镜39之间。
具体的，所述光处理模块3还具有安装壳体，所述安装壳体构造有光线传导通道，所述光线传导通道具有对应于所述第一光电倍增管32的第一小孔、对应于所述第二光电倍增管31的第二小孔，对应于所述第三光电倍增管30的第三小孔，所述第一小孔、所述第二小孔与所述第三小孔共轭设置。所述共轭设置即第一激光、第二激光、第三激光的混合激发光经过第一二向色镜33反射至所述物镜2共聚焦于待检测微液滴100上，形成所述混合荧光，所述混合荧光包括所述第一荧光、所述第二荧光与所述第三荧光；所述混合荧光通过所述物镜2形成平行光再透过第一二向色镜33，通过凸透镜38分别共聚焦于所述第一小孔、所述第二小孔与所述第三小孔；所述第三荧光经过第三二向色镜39反射至第三滤色片37到达第三小孔传导入第三光电倍增管30；所述第一荧光经过第三二向色镜39、由第二二向色镜34反射至第一滤色片36到达第一小孔传导入第一光电倍增管32；所述第二荧光经过第三二向色镜39、由第二二向色镜34反射至第二滤色片35到达第二小孔传导入第二光电倍增管31。参见图3可知，上述三路荧光由同一起点、经向色镜反射后彼此分离、并形成两两相互垂直的光路，经过各自对应的小孔，最后达到各自对应的光电倍增管。
更为具体的，所述安装壳体包括第一固定件371、第二固定件379、第一连接件372、第二连接件373、第三连接件374，所述第一固定件371具有第一光线射入口、第一光线射出口、第二光线射出口、第三光线射出口，所述第一光线射入口与所述第一光线射出口垂直，所述第一光线射入口与所述第二光线射出口同轴、所述第一光线射入口与所述第三光线射出口垂直。所述第二连接件373连接于所述第一光线射入口处，且两者之间夹设所述凸透镜38；所述第三连接件374连接于所述第二光线射出口处，且两者之间夹设有所述第二二向色镜34，所述第三连接件374背离所述第一固定件371的一端设置有第一光电倍增管固定座377，且所述第三连接件374与所述第一光电倍增管固定座377之间沿光线传导路径依次夹设有所述第一滤色片36、第一小孔件378(所述第一小孔构造于其上)；所述第二光线射出口连接有第二光电倍增管固定座375，所述第三连接件374与所述第二光电倍增管固定座375之间沿光线传导路径依次夹设有所述第二滤色片35、第二小孔件376(所述第二小孔构造于其上)；且；所述第三光线射出口连接有第二三光电倍增管固定座396，所述第一固定件371与所述第三光电倍增管固定座396之间沿光线传导路径依次夹设有所述第三滤色片37、第三小孔件380(所述第三小孔构造于其上)；所述第一连接件372连接于所述第二连接件373远离所述第一固定件371的一侧，且两者之间夹设有所述第一二向色镜33。该技术方案中提供一种所述光处理模块3的一种具体的实现方式，其采用各个相对独立的连接件及零部件相互拼凑组装形成，而可以理解的，为了保证所述光线传导通道的合理性，具体的，所述光线传导通道的设计符合于本申请的图2所示出的光处理路径，也即虽然前文中并未对所述第一连接件372、第二连接件373、第三连接件374中的相应光线传导通道进行具体的限定，但可以明确的是，所述第一连接件372、第二连接件373、第一固定件371、第二固定件379、第三连接件374依次处于光线的传导路径上并满足图2所示出的光线传导要求，而为了保证图2的光线传导要求及所述光处理模块3的整体结构的紧凑性，所述第一连接件372、第二连接件373、第三连接件374在外形上皆采用了等腰直角三角形，也即他们皆具有一个45°的斜面，而第一固定件371也具有一个45°斜面，第二固定件379也具有一个45°斜面。
进一步的，为了保护所述光处理模块3中设置的凸透镜38等光学镜片免受损坏、并保证所述其免受外部光线的干扰，优选地，所述第一连接件372与所述第二连接件373之间的连接处，所述第二连接件373与所述第一固定件371之间的连接处，所述第三连接件374与所述第一固定件371之间的连接处，所述第一光电倍增管固定座377与所述第二固定件379之间的连接处，所述第二光电倍增管固定座375与所述第三连接件374之间的连接处，所述第三光电倍增管固定座396与所述第一固定件371之间的连接处设有密封减震件，所述密封减震件例如可以包括减震垫391、密封垫392、密封垫393中的一种或者多种。
所述物镜2作为一种用于对待检测微液滴100进行聚焦检测的部件，活动连接于所述第一连接件372背离所述第二连接件373的一侧，作为一种具体的实施方式，其采用20倍显微物镜即可，可以理解的是，此处的活动连接指的是所述物镜2具备旋转(绕着Z轴)的自由度及平动(沿着Z轴或者X轴)自由度，以保证检测人员能够灵活的调整所述物镜2的焦点(焦平面)，进一步的可以理解的是，所述物镜2的前述运动可以受控于丝杆电机等动力模块。
作为所述合光模块1的一种具体实施方式，优选地，所述合光模块1包括第一激光器11、第二激光器12、第三激光器10、反光镜143、第四二向色镜142以及第五二向色镜141，所述第三激光器(10)发出的所述第三激光经所述反光镜(143)反射后与所述第二激光器(12)发出的所述第二激光在所述第四二向色镜(142)合成为所述混合激发光,所述第一激光器(11)发出的所述第一激光经所述第三激光与第二激光合成混合激发光再次在所述第五二向色镜(141)合成为所述混合激发光。例如，所述第一激光器11为473nm激光器，此时其为蓝色激光器；所述第二激光器12为532nm激光器，此时其为绿色激光器；所述第三激光器10为633nm激光器，此时其为红色激光器。更为具体的，所述合光模块1还包括固定板13、所述第一激光器11、第二激光器12、第三激光器10及合光暗盒14固定连接于所述固定板13上，所述反光镜143及第四二向色镜142第五二向色镜141设置于所述合光暗盒14中，所述合光暗盒14具有混合激发光射出口。此时可以理解的是，所述合光模块1被构造成为一个整体，使所述微液滴双荧光信号检测装置在结构上进一步紧凑。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微液滴三荧光信号检测装置，其特征在于，包括：
合光模块(1)，用于将具有第一波长的第一激光、具有第二波长的第二激光与具有第三波长的第三激光合成为混合激发光；
物镜(2)，处于所述混合激发光的光线传导路径上，并用于将所述混合激发光共聚焦于待检测微液滴(100)上，以激发产生对应于所述第一激光的第一荧光、对应于所述第二激光的第二荧光及对应于所述第三激光的第三荧光；
光处理模块(3)，包括获取第一荧光的第一光电倍增管(32)、获取第二荧光的第二光电倍增管(31)、获取第三荧光的第三光电倍增管(30)、用于将所述混合激发光由合光模块反射至所述物镜(2)的第一二向色镜(33)、将所述第一荧光与第二荧光分离的第二二向色镜(34)以及将所述第一、二荧光与第三荧光分离的第三二向色镜(39)。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述光处理模块(3)还包括凸透镜(38)，所述凸透镜(38)处于所述第一二向色镜(33)以及所述第三二向色镜(39)之间，以使经由其的散乱光折射为平行光。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述光处理模块(3)包括第一滤色片(36)，所述第一滤色片(36)处于所述第一光电倍增管(32)与所述第二二向色镜(34)之间，所述光处理模块(3)还包括第二滤色片(35)，所述第二滤色片(35)处于所述第二光电倍增管(31)与所述第二二向色镜(34)之间，所述光处理模块(3)还包括第三滤色片(37)，所述第三滤色片(37)处于所述第三光电倍增管(30)与所述第三二向色镜(39)之间。
4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述光处理模块(3)还具有安装壳体，所述安装壳体构造有光线传导通道，所述光线传导通道具有对应于所述第一光电倍增管(32)的第一小孔、对应于所述第二光电倍增管(31)的第二小孔，对应于所述第三光电倍增管(30)的第三小孔，所述第一小孔、所述第二小孔与所述第三小孔共轭设置。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述安装壳体包括第一固定件(371)、第二固定件(379)、第一连接件(372)、第二连接件(373)、第三连接件(374)，所述第一固定件(371)具有第一光线射入口、第一光线射出口、第二光线射出口、第三光线射出口，所述第一光线射入口与所述第一光线射出口垂直，所述第一光线射入口与所述第二光线射出口同轴、所述第一光线射入口与所述第三光线射出口垂直；所述第二连接件(373)连接于所述第一光线射入口处，且两者之间夹设所述凸透镜(38)；所述第三连接件(374)连接于所述第二光线射出口处，且两者之间夹设有所述第二二向色镜(34)，所述第一光线射出口连接有第一光电倍增管固定座(377)，且所述第三连接件(374)与所述第一光电倍增管固定座(377)之间沿光线传导路径依次夹设有所述第一滤色片(36)、第一小孔件(378)；所述第三连接件(374)背离所述第一固定件(371)的一端设置有第二光电倍增管固定座(375)，且所述第三连接件(374)与所述第二光电倍增管固定座(375)之间沿光线传导路径依次夹设有所述第二滤色片(35)、第二小孔件(376)；所述第一连接件(372)连接于所述第二连接件(373)远离所述第一固定件(371)的一侧，且两者之间夹设有所述第一二向色镜(33)。所述第三光线射出口连接有第三光电倍增管固定座(396)，且所述第二固定件(379)与所述第一固定件(371)相连接，且两者之间夹设有所述第三二向色镜(39)。所述第三光电倍增管固定座(396)之间沿光线传导路径依次夹设有所述第三滤色片(37)、第三小孔件(380)；
6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述第一连接件(372)与所述第二连接件(373)之间的连接处，所述第三连接件(374)与所述第二固定件(379)之间的连接处，所述第一光电倍增管固定座(377)与所述第二固定件(379)之间的连接处，所述第二光电倍增管固定座(375)与所述第三连接件(374)之间的连接处，所述第三光电倍增管固定座(396)与所述第一固定件(371)之间的连接处设有密封减震件。
7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述物镜(2)活动连接于所述第一连接件(372)背离所述第二连接件(373)的一侧。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的检测装置，其特征在于，所述合光模块(1)包括第一激光器(11)、第二激光器(12)、第三激光器(10)、反光镜(143)、第四二向色镜(142)及第五二向色镜(141)，所述第三激光器(10)发出的所述第三激光经所述反光镜(143)反射后与所述第二激光器(12)发出的所述第二激光在所述第四二向色镜(142)合成为所述混合激发光,所述第一激光器(11)发出的所述第一激光经所述第三激光与第二激光合成混合激发光再次在所述第五二向色镜(141)合成为所述混合激发光。
9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述合光模块(1)还包括固定板(13)、所述第一激光器(11)、第二激光器(12)、第三激光器(10)及合光暗盒(14)固定连接于所述固定板(13)上，所述反光镜(143)、第四二向色镜(142)及第五二向色镜(141)设置于所述合光暗盒(14)中，所述合光暗盒(14)具有混合激发光射出口。
10.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述第一激光器(11)为473nm激光器；所述第二激光器(12)为532nm激光器，所述第激光器(10)为633nm激光器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112858237A (zh) * 2021-01-17 2021-05-28 新羿制造科技（北京）有限公司 全光谱微液滴荧光信号检测装置
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CN112903645A (zh) * 2021-01-23 2021-06-04 新羿制造科技（北京）有限公司 含有镂空全反射镜的微液滴荧光信号检测装置
CN113049556A (zh) * 2021-03-14 2021-06-29 北京新羿生物科技有限公司 利用混合激发光作为光源的微液滴荧光信号检测装置
CN113063766A (zh) * 2021-03-29 2021-07-02 新羿制造科技（北京）有限公司 含双凸透镜的微液滴荧光信号检测装置

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