CN112485234B - 连续波段激发光源装置 - Google Patents

连续波段激发光源装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112485234B
CN112485234B CN202011222633.9A CN202011222633A CN112485234B CN 112485234 B CN112485234 B CN 112485234B CN 202011222633 A CN202011222633 A CN 202011222633A CN 112485234 B CN112485234 B CN 112485234B
Authority
CN
China
Prior art keywords
excitation light
light source
led lamp
wavelength
optical fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011222633.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112485234A (zh
Inventor
任鲁风
范东雨
蒋鹏翀
蔡亦梅
高静
王宏伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Integrated Biosystems Co ltd
Beijing Linke Biotechnology Co ltd
Original Assignee
Beijing Integrated Biosystems Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Integrated Biosystems Co ltd filed Critical Beijing Integrated Biosystems Co ltd
Priority to CN202011222633.9A priority Critical patent/CN112485234B/zh
Publication of CN112485234A publication Critical patent/CN112485234A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112485234B publication Critical patent/CN112485234B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N2021/6463Optics

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

本发明涉及一种连续波段激发光源装置,该连续波段激发光源装置包括激发光源阵列,其包括多个激发光源,用以射出激发光;滤光片组,其包括多个的滤光片,多个激发光通过滤光片后形成不同波段的激发光;多个光纤单元,其传输通过各个滤光片的激发光,用以激发待检测芯片;控制电路,用以对激发光源阵列中的多个激发光源进行逻辑控制。通过本发明提供的连续波段激发光源装置,在切换光路时,无需进行机械转动,也无需重新校正光路,只需控制不同的激发光源开启和光源的强度即可,显著提高了测试精度、便捷性和光源器件的集成度。

Description

连续波段激发光源装置
技术领域
本发明涉及荧光分析技术领域,尤其涉及一种连续波段激发光源装置。
背景技术
近年来,荧光分析技术已广泛应用于科研与生产中,荧光分析技术是指一定波长的连续波段激发光源装置照射在待检测物质上,待检测物质中的原子或是分子吸收激发光的能量,就会产生跃迁。发生跃迁后的原子或分子极其不稳定,会随时回归基态的稳定状态,由跃迁状态回归基态会释放能量,也就是分子和原子会产生荧光现象。通过光谱仪对荧光的光信息进行抓取并进行分析,从而获取待检测物质中含有何种元素。这种技术被广泛应用于空气污染、水污染、食品卫生以及生物医学领域。
所有的荧光检测分析均包括连续波段激发光源装置和出射光检测装置,相关技术中的连续波段激发光源装置包括光源和滤光片色轮,当光源穿过滤光片色轮后获取一种单一色光,也就是我们需要的激发光。如果需要更换另外一波长的激发光,需要驱动滤光片色轮转动一定角度,当光源再次穿过滤光片色轮后,就得到另一波长的激发光。
相关技术中的激发光获取方法,由于采用机械转动的方式来转动滤光片色轮来调整光路,会在机械转动中产生位置失衡从而影响分析精度。
发明内容
为此,本发明提供一种连续波段激发光源装置,可以解决现有技术中激发光源装置体积较大,进行荧光检测不精准的问题。
本发明提供了一种连续波段激发光源装置,该连续波段激发光源装置包括激发光源阵列,其包括多个激发光源,用以发出激发光;
滤光片组,其包括多个滤光片,多个所述激发光通过所述滤光片后形成不同波段的激发光波段;
多个光纤单元,其传输通过各个所述滤光片的激发光,用以激发待检测芯片;
多个光纤耦合器,其设置在所述滤光片和所述光纤之间,其将对应波长的激发光耦合于光纤中,并通过光纤传输;
光纤合束器、其将各个光纤按预设方式排列合束为一体,所述光纤合束器连接所述光纤耦合器;;
在所述光纤合束器的输出端还设置有光纤准直器,所述光纤准直器用以将光纤内的激发光转变成准直光,以使所述准直光激发芯片装置,进而使得荧光感应器得到所述芯片装置内对应待检测样品的荧光强度;控制电路,用以对所述激发光源阵列中的多个所述激发光源进行切换;
还包括底板和外壳;所述激发光源、所述滤光片、所述光纤单元、所述光纤耦合器、所述光纤合束器、所述光纤准直器和所述控制电路均设置在所述外壳和所述底板组成的容置空间内,用以对其内的激发光源及光纤进行保护;在所述外壳的底部设置有所述底板,用以承载所述壳体;
所述滤光片上设置有第一光强度感应器,用以检测经过所述滤光片的激发光强度,所述光纤准直器上设置有第二光强度感应器,用以检测经过所述光纤准直器的激发光强度;
控制单元,其设置在PCB板上,分别与所述第一光强度感应器和所述第二光强度感应器连接,所述控制单元根据耦合效率对所述激发光的强度进行补偿;
对于任意波段的激发光,经过所述滤光片的激发光强度为K1i,经过所述光纤准直器的激发光强度为K2i,所述光纤耦合器的耦合效率为K2i/K1i,所述控制单元内设置有耦合效率矩阵K(K1,K2,K3)和强度补偿矩阵B(L1,L2,L3),其中K1表示第一耦合效率,K2表示第二耦合效率,K3表示第三耦合效率,L1表示第一光强度,L2表示第二光强度,L3表示第三光强度,若所述耦合效率为第一耦合效率,则从所述强度补偿矩阵中选择L1作为强度补偿;若所述耦合效率为第二耦合效率,则从所述强度补偿矩阵中选择L2作为强度补偿;若所述耦合效率为第三耦合效率,则从所述强度补偿矩阵中选择L3作为强度补偿。
进一步地,还包括激发光源固定座和电路板;
所述激发光源固定座设置在所述电路板的一侧;用以固定所述激发光源;所述控制电路设置在所述电路板上;
所述激发光源为LED灯或LD灯。
进一步地,各个所述LED灯均通过开关控制,能够分别断开,或者通过预设的开关控制多个不同的LED灯打开,以同时提供多种不同的波长,每个所述激发光源模块设定对应的单一波长矩阵G1,设定第一LED灯经过滤光后输出第一波长d1,第二LED灯经过滤光后输出第二波长d2,第三LED灯经过滤光后输出第三波长d3,第N LED灯经过滤光后输出第三波长dn;设定单一波长矩阵G1包括G1(i,di),其中,i为序号,di表示对应的某个LED灯的激发光源波长,根据预设检测试剂要求,确定对应的最佳单一波长dk,确定对应的LED灯,打开对应的LED灯开关,并在该LED灯的激发光的作用下,完成检测。
进一步地,在采用LED灯进行检测时,同时采用两种波长光进行检测,所述激发光源模块设定双波长矩阵G2(di,dj),其中di表示其中一LED灯激发光的波长,dj表示其中另一LED灯激发光的波长,并且,在确定各个波长时,对于每一组波长di<dj,每组波长为波段非最接近的两种激发光波长,双波长矩阵按照对应的波长由短到长顺次排列;根据预设检测试剂要求,确定对应的最佳单一波长dk,确定对应的LED灯,打开对应的LED灯开关,并在该LED灯的激发光的作用下,完成检测,所述荧光传感器获取对应的荧光信息Q1,以对结果进行判定;根据该对应的最佳单一波长dk,设定为第一LED灯,根据第一LED灯确定双波长矩阵中的第二LED灯,第二LED灯的波长大于第一LED灯波长,设定(dki,dkj),第一LED灯的激发光为dki,第二LED灯的激发光为dkj,同时采用两种波长激发光对芯片进行检测,荧光传感器获取对应的荧光信息Q2,以对结果进行判定;根据该对应的最佳单一波长dk,定为第二LED灯,根据第二LED灯确定双波长矩阵中的第三LED灯,第二LED灯的波长大于第三LED灯波长,设定(dki,dkj),第三LED灯的激发光为dki,第二LED灯的激发光为dkj,同时采用两种波长激发光对芯片进行检测,荧光传感器获取对应的荧光信息Q3,以对结果进行判定。
进一步地,所述芯片装置包括设置在最上端的加样层、设置在加样层下侧的垫片、设置在垫片下侧的管路层,以及设置在最下侧的密封膜;加样层上侧设置有加样孔,用以向管路层内添加样品,注入芯片内的样品在所述管路层内经过提取、纯化、扩增发生反应;
所述管路层上设置有第一单阀、第二单阀和双阀,所述第一单阀、所述第二单阀和所述双阀用以控制所述管路层内液路的通断,引导所述管路层内试剂、样品或中间产物的流至预设位置。
进一步地,所述管路层上设置有一排刺针,通过在抽取垫片后,所述刺针刺破所述加样层内设置的试剂管,使得所述试剂管内的液体进入所述管路层,在所述刺针的外侧还设置有一挡板。
进一步地,所述加样孔的下方为加样仓,加样仓连接装载试剂的试剂管,在加样仓的下部设置有试剂出口,在试剂出口与加样仓之间设置有密封结构,在所述加样仓的一侧还设置有加压结构
进一步地,所述加压结构包括管壁,在管壁内部设置有活塞,活塞向加样仓移动,推动其内的试剂向试剂出口流出;在所述活塞的活塞杆端部设置有密封圈,用以进行密封,所述活塞杆上还设置有螺帽,通过与螺帽螺纹连接,实现相对旋转运动。
进一步地,在螺帽的外侧套设有一导向套,管壁内侧设置有相应的轴肩;在导向套的两端外侧还设置有卡环,在导向套的外侧还设置有护套,用以对活塞杆、螺帽、以及导向套进行保护。
进一步地,所述管路层设置有所述扩增仓、第一缓冲仓、第二缓冲仓以及对样品进行纯化的纯化仓,其中,双阀的第一端通过第一管路、第二管路与纯化仓连接;双阀的第二端与第二缓冲仓连通,第二缓冲仓通过管路与第一缓冲仓连接,第一缓冲仓和第二缓冲仓之间的管路上还设置有一管路分支,该管路分支上设置有第二单阀,该管路分支另一端连接在所述纯化仓上,第一缓冲仓通过第三管道、第四管道与纯化仓连接。
与现有技术相比,本发明提供的连续波段激发光源装置的有益效果在于,在切换光路时,无需进行机械转动,也无需重新矫正光路,只需要开启控制不同的激发光源即可,大大提高了测试精度,且大大缩小了激光光源的体积。在同一检测过程中,每个所述激发光按照预设的M个测试周期发出激发光,每个所述激发光顺次完成M个测试周期的激发,并,每个所述激发光所激发的荧光在预设的M个测试周期内能够获取相应的荧光检测结果,便于后续进行荧光检测结果分析。
尤其,本发明提供的连续波段激发光源装置,通过设置最大荧光强度矩阵和标准差值矩阵两个函数矩阵,使得在进行检测时可以根据预设需求,根据检测周期符合标准的数量对检测结果进行判定,使得检测结果更为精确。
尤其,本发明提供的连续波段激发光源装置,通过设置单一波段矩阵,使得在对多个激发光源进行测试时可以获取对应的最佳激发光源的波段,从而获取最佳的检测效果。尤其,在设定LED灯组数目较多时,每个LED灯的激发光的波段范围较窄,通过采用多种LED灯激发光同时检测,获得最佳的荧光检测效果。所述激发光源阵列包括N个激发光源,在同一检测过程中,在预设的M个测试周期T内,通过所述控制电路打开所述激发光源阵列中的第i个激发光源,得到对应的荧光强度Qi,并获取对应的各个测试周期内的荧光曲线fi,其中i为1~N之间的整数;其中,在所述第i激发光作用时,获取M个周期内的最大发射光荧光强度Qi0,分别获取同一检测过程中,最大荧光强度矩阵Q(i,Qi0),以获取根据最大荧光强度矩阵的强度荧光曲线fq;所述强度荧光曲线fq分别与获取的激发光的荧光曲线fi进行比较,以获取对应的荧光误差,并通过获取对应的激发光在M个周期内的一个或若干个差异,以使对应的某一激发光重新获取M个周期内的荧光信息。
尤其,过对于耦合效率的改变而对激光强度进行补偿,且根据耦合效率的大小适应性补偿强度,使得激发光源发出的强度基本一致,不会因为耦合效率低而大大降低光强度,也不会因为耦合效率高而使激光强度过高。
尤其,本发明实施例提供的连续波段激发光源装置中的各个部件设置紧凑,使得该激发光源装置机构紧凑体积小,便于携带,属于便携式激发光源装置,另外采用LED灯具有启动时间短、亮度高、能耗低、体积小、寿命长、安全性高、成本低等优点,在照明领域获得了广泛的应用。且目前多种颜色的单色高效能LED灯的制造技术已经成熟并广泛应用。LED光源驱动电压低(2~5V)、体积小、输出光强稳定,便于激发光源装置的小型化。
附图说明
图1为本发明实施例提供的连续波段激发光源装置的结构示意图;
图2为本发明实施例的基于开光控制激发光源的生物检测系统整体结构示意图;
图3为本发明实施例的基于开光控制激发光源的生物检测系统激发光源的结构示意图;
图4为本发明实施例的基于开光控制激发光源的生物检测系统激发光源的外部结构示意图;
图5为本发明实施例的基于开光控制激发光源的生物检测系统整体芯片装置的爆炸结构示意图;
图6为本发明实施例的基于开光控制激发光源的生物检测系统整体加样层的结构示意图;
图7为本发明实施例的基于开光控制激发光源的生物检测系统整体加样层的管路层的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白,下面结合实施例对本发明作进一步描述;应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理,并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系,这仅仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所述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的限制。
此外,还需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
结合图1,本发明实施例的激发光模块设置在外壳9-1内,用以对其内的LED灯及光纤进行保护,相应的,在外壳9-1的底部设置底板8-1,用以承载或者支撑壳体。在实际应用过程中,外壳9-1和底板8-1所形成的容置空间可以将本发明实施例中的激发光源1-1,滤光片2-1,光纤单元3-1,光纤耦合器5-1,光纤合束器6-1和光纤准直器7-1等进行保护,避免其他干扰因素。本发明实施例提供的一种连续波段激发光源装置包括激发光源阵列,其包括多个激发光源1-1,用以发出激发光;滤光片组,其包括多个滤光片2-1,多个所述激发光通过所述滤光片2-1后形成不同波段的激发光,通过每个所述滤光片2-1的激发光的波段按照预设递增或者递减方式设定;多个光纤单元3-1,其传输通过各个所述滤光片2-1的激发光,用以激发待检测芯片;控制电路4-1,用以对所述激发光源阵列中的多个所述激发光源1-1进行切换;该连续波段激发光源装置还可以包括:激发光源固定座10-1和电路板;所述激发光源固定座设置在所述电路板的一侧;用以固定所述激发光源;所述控制电路设置在所述电路板上,所述控制电路的开关设置在所述电路板的另一侧;所述激发光源为LED灯或LD灯。
具体而言,激发光源阵列,其包括多个激发光源,用以发出激发光;
滤光片组,其包括多个滤光片,多个所述激发光通过所述滤光片后形成不同波段的激发光波段;
多个光纤单元,其传输通过各个所述滤光片的激发光,用以激发待检测芯片;
多个光纤耦合器,其设置在所述滤光片和所述光纤之间,其将对应波长的激发光耦合于光纤中,并通过光纤传输;
光纤合束器、其将各个光纤按预设方式排列合束为一体,所述光纤合束器连接所述光纤耦合器;;
在所述光纤合束器的输出端还设置有光纤准直器,所述光纤准直器用以将光纤内的激发光转变成准直光,以使所述准直光激发芯片装置,进而使得荧光感应器得到所述芯片装置内对应待检测样品的荧光强度;控制电路,用以对所述激发光源阵列中的多个所述激发光源进行切换;
还包括底板和外壳;所述激发光源、所述滤光片、所述光纤单元、所述光纤耦合器、所述光纤合束器、所述光纤准直器和所述控制电路均设置在所述外壳和所述底板组成的容置空间内,用以对其内的激发光源及光纤进行保护;在所述外壳的底部设置有所述底板,用以承载所述壳体;
所述滤光片上设置有第一光强度感应器,用以检测经过所述滤光片的激发光强度,所述光纤准直器上设置有第二光强度感应器,用以检测经过所述光纤准直器的激发光强度;
控制单元,其设置在PCB板上,分别与所述第一光强度感应器和所述第二光强度感应器连接,所述控制单元根据耦合效率对所述激发光的强度进行补偿;
对于任意波段的激发光,经过所述滤光片的激发光强度为K1i,经过所述光纤准直器的激发光强度为K2i,所述光纤耦合器的耦合效率为K2i/K1i,所述控制单元内设置有耦合效率矩阵K(K1,K2,K3)和强度补偿矩阵B(L1,L2,L3),其中K1表示第一耦合效率,K2表示第二耦合效率,K3表示第三耦合效率,L1表示第一光强度,L2表示第二光强度,L3表示第三光强度,若所述耦合效率为第一耦合效率,则从所述强度补偿矩阵中选择L1作为强度补偿;若所述耦合效率为第二耦合效率,则从所述强度补偿矩阵中选择L2作为强度补偿;若所述耦合效率为第三耦合效率,则从所述强度补偿矩阵中选择L3作为强度补偿。
请参阅图2所示,其为本发明实施例的激发光源的调控装置整体结构示意图;图3为本发明实施例的激发光源的调控装置正视结构示意图;本实施例系统包括芯片装置30、激发光模块6、温控模块4以及荧光传感器5,所述激发光模块6发出预设波长的激发光至所述芯片装置,发生反应后,通过荧光传感器5获取荧光信息完成检测,所述温控模块4控制所述芯片装置内的温度,以使得芯片装置内的试剂达到最佳的反应状态。在本实施例中在进行扩增反应时,所述荧光传感器设置在所述芯片装置的反应仓上方。
参阅图3所示,其为本发明实施例的激发光源的调控装置激发光源的结构示意图;图4为本发明实施例的激发光源的调控装置激发光源的外部结构示意图;本实施例的激发光模块6采用体积较小的发光模块,通过采用开关对激发源模块中的激发光源进行切换,以产生不同波长的激发光。激发光模块6包括PCB板61,用以承载LED光源或LD光源,还可以是其他光源,LED光源设置在PCB板的一侧,在实施例中,LED光源包括若干设置的LED灯62,在每个LED灯的前端设置一滤光片63,在LED灯发光后通过滤光片滤光得到预设波长的激发光;在每一所述滤光片的光束的输出端设置有一光纤耦合器64,每一光纤耦合器64分别与一光纤65耦合,通过光纤耦合器64将对应波长的激发光耦合于光纤中,并通过光纤传输;还包括光纤合束器66,其将各个光纤按预设方式排列合束为一体,在所述光纤合束器66的输出端还设置有光纤准直器67,用以将光纤内的激发光转变成准直光。
具体而言,本发明实施例在对各个光纤耦合时,可以采用熔化拉伸工艺制作,以将各根光纤耦合完整。
在光纤耦合过程中,所述滤光片上设置有第一光强度感应器,用以检测经过所述滤光片的激发光强度,所述光纤准直器上设置有第二光强度感应器,用以检测经过所述光纤准直器的激发光强度;
控制单元,其设置在PCB板上,分别与所述第一光强度感应器和所述第二光强度感应器连接,所述控制单元根据耦合效率对所述激发光的强度进行补偿;对于任意波长的激发光,经过所述滤光片的激发光强度为K1i,经过所述光纤准直器的激发光强度为K2i,所述光纤耦合器的耦合效率为K2i/K1i,所述控制单元内设置有耦合效率矩阵K(K1,K2,K3)和强度补偿矩阵B(L1,L2,L3),其中K1表示第一耦合效率,K2表示第二耦合效率,K3表示第三耦合效率,若所述耦合效率为第一耦合效率,则从所述强度补偿矩阵中选择L1作为强度补偿;若所述耦合效率为第二耦合效率,则从所述强度补偿矩阵中选择L2作为强度补偿;若所述耦合效率为第三耦合效率,则从所述强度补偿矩阵中选择L3作为强度补偿。
具体而言,本发明实施例通过对于耦合效率的改变而对激光强度进行补偿,且根据耦合效率的大小适应性补偿强度,使得激发光源发出的强度基本一致,不会因为耦合效率低而大大降低光强度,也不会因为耦合效率高而使激光强度过高。
具体而言,本发明实施例的LED灯设置为8个,或者,其他任意数量,以能够尽可能多的形成各种色光、各种不同波长的光为准。本领域技术人员可以理解的是,本发明中的LED灯还可以采用LD等进行替换,还可以是其他节能灯,在此不做限制。
具体而言,本发明实施例的各个LED灯均通过开关控制,能够分别断开,或者通过预设的开关控制多个不同的LED灯打开,以同时提供多种不同的波长,使得荧光检测达到最佳的激发效果。相应的LED灯开关可设置在PCB板上或者通过远程控制。
具体而言,本发明实施例在实际使用时,对于特定的某一LED灯以及对应的一束光纤,由于LED灯光的光发出后,经过滤光片滤光后,其波长均在预设范围内,因此,对于特定的某一芯片荧光检测过程,将对应的LED灯打开,光束经过滤光及传输后激发芯片反应,完成试验过程。相较于传统的通过转动激发光滤光片色轮和发射光色轮的方式,本实施例激发光模块在切换光路时,不需要机械转动,以及重新矫正光路,只需开关控制不同LED灯工作即可,因此,大大减少了生物检测系统的体积,同时,不需要重复矫正光路,大大提升了测试精度。
具体而言,本发明实施例的激发光模块设置在外壳68内,用以对其内的LED灯及光纤进行保护,相应的,在外壳68的底部设置底板69,用以承载或者支撑壳体。
具体而言,本发明实施例在实际使用时,经过光强度补偿后的任意光源,对于光强度补偿可以在开关处进行调节,具体可以改变led的电源功率,还可以是在光的传播过程中进行补偿,在此不做限制,本领域技术人员可以根据需要实现光强度即可,LED灯组上设置若干LED灯以对对应的滤光片,针对每个激发光源模块设定对应的单一波长矩阵G1,设定第一LED灯经过滤光后,也即第一光纤束的输出第一波长d1,第二LED灯经过滤光后,也即第二光纤束的输出第二波长d2,第三LED灯经过滤光后,也即第三光纤束的输出第三波长d3,第NLED灯经过滤光后,也即第N光纤束的输出第n波长dn。在本实施例中,设定单一波长矩阵G1包括G1(i,di),其中,i为序号,di表示对应的某个LED灯的激发光源波长。在实际使用时,根据预设检测试剂要求,确定对应的最佳单一波长dk,确定对应的LED灯,打开对应的LED灯开关,并在该LED灯的激发光的作用下,完成检测。本实施例可根据多个单一波长的芯片检测需求,筛选不同的单一波长;也可以采用多个波长,完成统一芯片检测过程。
具体而言,本发明实施例在实际使用时,在采用LED灯进行检测时,可同时采用两种波长光进行检测,并且,设定双波长矩阵G2(di,dj),其中di表示其中一LED灯激发光的波长,dj表示其中另一LED灯激发光的波长,并且,在确定各个波长时,对于每一组波长di<dj,每组波长为波段非最接近的两种激发光波长,双波长矩阵按照对应的波长由短到长顺次排列。在实际使用时,根据预设检测试剂要求,确定对应的最佳单一波长dk,确定对应的LED灯,打开对应的LED灯开关,并在该LED灯的激发光的作用下,完成检测;在该过程中,荧光传感器获取对应的荧光信息Q1,以对结果进行判定。然后,根据该对应的最佳单一波长dk,设定为第一LED灯,根据第一LED灯确定双波长矩阵中的第二LED灯,第二LED灯的波长大于第一LED灯波长,设定(dki,dkj),第一LED灯的激发光为dki,第二LED灯的激发光为dkj,同时采用两种波长激发光对芯片进行检测,荧光传感器获取对应的荧光信息Q2,以对结果进行判定。然后,根据该对应的最佳单一波长dk,定为第二LED灯,根据第二LED灯确定双波长矩阵中的第三LED灯,第二LED灯的波长大于第三LED灯波长,设定(dki,dkj),第三LED灯的激发光为dki,第二LED灯的激发光为dkj,同时采用两种波长激发光对芯片进行检测,荧光传感器获取对应的荧光信息Q3,以对结果进行判定。
具体而言,将获得的荧光信息Q1、荧光信息Q2、荧光信息Q3分别进行比较确定最佳的荧光检测结果。
具体而言,本发明通过采用最佳波长,以及与最佳波长不相近的两种波长的双波长矩阵组,分别进行检测,获取最佳的荧光检测效果,尤其,在设定LED灯组数目较多时,每个LED灯的激发光范围较窄,通过采用多种LED灯激发光同时检测,获得最佳的荧光检测效果。
具体而言,本发明还设定三波长矩阵G3(di,dj,dm),di、dj、dm分别表示对应的LED灯激发光的波长,在确定各个波长时,对于每一组波长di<dj<dm,每组波长为波段非最接近的三种激发光波长,按照对应的波长由短到长顺次排列。
具体而言,在实际使用时,根据预设检测试剂要求,确定对应的最佳单一波长dk,确定对应的LED灯,打开对应的LED灯开关,并在该LED灯的激发光的作用下,完成检测;在该过程中,荧光传感器获取对应的荧光信息Q1,以对结果进行判定。然后,根据该对应的最佳单一波长dk,设定为第二LED灯,根据第二LED灯确定双波长矩阵中的第一LED灯,第二LED灯的波长大于第一LED灯波长,根据第二LED灯确定双波长矩阵中的第三LED灯,第三LED灯的波长大于第一LED灯波长,设定(dki,dkj,dkm),第一LED灯的激发光为dki,第二LED灯的激发光为dkj,第三LED灯的激发光为dkm,同时采用三种波长激发光对芯片进行检测,荧光传感器获取对应的荧光信息Q31,以对结果进行判定。将三波长检测荧光信息Q31与荧光信息Q1进行比对,确定最佳的荧光效果。
在具体判定时,还可根据该对应的最佳单一波长dk,设定为第一LED灯,则确定第二LED灯,第三LED灯,设定(dki,dkj,dkm),最佳单一波长dk对应的为第一LED灯,其激发光波长为dki,第二LED灯的激发光为dkj,第三LED灯的激发光为dkm,同时采用三种波长激发光对芯片进行检测,荧光传感器获取对应的荧光信息Q32,以对结果进行判定。
在具体判定时,还可根据该对应的最佳单一波长dk,设定为第三LED灯,则确定第一LED灯,第二LED灯,设定(dki,dkj,dkm),最佳单一波长dk对应的为第三LED灯,其激发光波长为dkm,第二LED灯的激发光为dkj,第一LED灯的激发光为dki,同时采用三种波长激发光对芯片进行检测,荧光传感器获取对应的荧光信息Q33,以对结果进行判定。
将三波长检测荧光信息Q31、荧光信息Q32、荧光信息Q33以及荧光信息Q1进行比对,获取最佳荧光检测结果。
具体而言,本发明还可以顺次采用单一波长矩阵,双波长矩阵,以及三波长矩阵,分别进行荧光检测,并分别进行比较,以获取最佳检测结果。
参阅图5所示,其为本发明实施例的芯片装置的示意图,本实施例的芯片装置包括设置在最上端的加样层3、设置在加样层3下侧的垫片2、设置在垫片2下侧的管路层101,以及设置在最下侧的密封膜104,其中,所述加样层3上侧设置有加样孔302,用以向芯片内添加样品,注入芯片内的样品经过提取、纯化、扩增发生反应。其中,本实施例的加样层与管路层通过卡条304与设置在管路层101侧部的限位架106活动连接,相应的,在限位架106的内侧设置有第一卡槽107,第一卡槽通过卡条相互配合连接,以实现加样层和管路层的相对位置切换和固定。其中,密封膜粘贴在管路层101的下侧,以实现密封。
继续参阅图5所示,本实施例的第一卡槽107的下侧的限位架侧面上还设置有第二卡槽109,相应的,垫片2的侧壁上还设置有第二卡条(图中未示出),通过第二卡条与第二卡槽的相互配合连接,以实现垫片与管路层101的滑动连接,两者能够相对位置切换以及固定。本发明实施例的垫片2的下侧还设置有第一滑轨202,相应的,在管路层101的上侧面设置有第二滑槽108,第一滑轨202通过与第二滑槽108配合连接,以实现垫片与管路层101的滑动连接,两者能够相对位置切换以及固定。本实施例的第二滑槽108设置在管路层上的限位架106的内侧。所述垫片2的端部设置若干相间排列的凹口与凸起,其中,所述第一滑轨202设置在最外侧凸起的底面上。
继续参阅图5所示,本实施例的加样孔上设置有加样孔盖303,用以进行密封。在加样层和管路层还设置卡扣结构,在加样层的一侧设置有第一卡扣301,第一卡扣301的下侧伸出端伸出所述加样层的底端,在将加样层和管路层配合安装在一起后,通过第一卡扣卡接在管路层的侧面上,以防止加样层和管路层分离。本实施例的管路层上设置有两个第一单阀102,用以分别向管路中注入样品及反应试剂;在管路层上还设置有双阀103,用以注入试剂及样品,双阀103通过管路与扩增仓112连通,结合图5所示,在所述垫片2的两侧还设置有把手201,方便对芯片装置进行提取。在本发明实施例中,所述扩增仓设置在管路层的边缘,并且,扩增仓为半椭圆形结构,既能够使反应试剂反应,又能够在使用时,能够通过凸出的半椭圆形结构实现方便定位及安装。
继续参阅图5所示,本实施例的管路层上设置有一排刺针105,通过在抽取垫片后,将刺针与加样层内的试剂连通,试剂中标记的荧光序列与对应位置的核酸刺针产生互补匹配时,通过确定荧光强度最强的探针位置,获得一组序列完全互补的探针序列。在所述刺针的外侧还设置有一挡板,其在加样层与管路层配合时,起到阻挡及定位作用。
具体而言,在本发明实施例中,在加样状态时,所述加样层内设置有若干组试剂管,所述加样层3通过其上的卡条304与第一卡槽107卡接,在初始安装状态时,加样层3自上而下与管路层101配合,通过垫片2将刺针与试剂管内的试剂隔离,防止在运输过程中的振动造成刺针与试剂混合,避免刺破。在需要进行试验时,将垫片2沿第二滑槽108向外抽出,垫片2沿第二滑槽向外抽出后,向下按压加样层3,使得加样层上的卡条304与第二卡槽109卡接,此时,设置在管路层上的刺针与加样层的试剂混合,将试剂引入管路层内进行测定。
具体而言,本发明通过设置垫片结构,使得芯片装置能够在储存试剂,运输过程中,完好保存,在使用时,只需将垫片抽出,即能够将试剂引入管路层中。
参阅图6所示,其为本发明实施例的加样层的结构示意图;在本实施例的加样孔302的下方为加样仓,加样仓能够连接一装载试剂的试剂管,在加样仓的下部设置有试剂出口312,在试剂出口312与加样仓之间设置有密封结构,用以进行密封。在所述加样仓的一侧还设置有加压结构,其包括管壁305,在管壁内部设置有活塞308,活塞308向加样仓移动,推动其内的试剂向试剂出口流出;在所述活塞308的活塞杆端部设置有密封圈311,用以进行密封。
继续参阅图6所示,本实施例的活塞杆上还设置有螺帽307,通过与螺帽307螺纹连接,实现相对旋转运动,相应的,在活塞杆的一端设置有输出结构,如气缸,油缸,也可通过转动输出结构连接活塞杆,如电机、丝杠,此时,活塞杆做旋转运动,只需能够推动试剂向试剂出口流出即可。相应的,在螺帽的外侧套设有一导向套306,管壁内侧设置有相应的轴肩,用以对导向套306进行定位及固定;在导向套306的两端外侧还设置有卡环314,用以卡住相应的导向套306。在导向套306的外侧还设置有护套309,用以对活塞杆、螺帽、以及导向套进行保护。在对管路层进行试剂注射时,通过活塞向加样仓移动,增加其内的压力,以推动试剂向试剂出口流动,实现注入试剂,而在实际应用过程中,为了配合试剂的注入,提高试剂注入效率,还可以通过其他试剂管的向外吸,配合当前实际管的向内推,实现试剂的高效注入。结合图2所示,本发明实施例设置若干组试剂管,在本实施例中,设置五组试剂管,向管路层施加试剂,试剂可以是裂解液、洗脱液或清洗液等,能够大大提高使用效率。
继续参阅图6所示,在加样层下方设置第二卡扣310,第二卡扣设置在与第一卡扣相对的一侧面上,来防止加样层滑动。
参阅图7所示,其为本发明实施例的管路层的结构示意图,本实施例的管路层设置有所述扩增仓112、第一缓冲仓110、第二缓冲仓111以及对样品进行纯化的纯化仓114,其中,双阀的第一端通过第一管路118、第二管路115与纯化仓114连接;双阀的第二端与第二缓冲仓111连通,第二缓冲仓111通过管路与第一缓冲仓110连接,第一缓冲仓和第二缓冲仓之间的管路上还设置有一管路分支,该管路分支上设置有第二单阀,该管路分支另一端连接在所述纯化仓114上,第一缓冲仓通过第三管道116、第四管道117与纯化仓114连接;在管路层上还设置有若干连接孔119,以进行连接。
具体而言,所述第一管路118包括竖向管路与横向管路,通过长距离输送洗脱后的核酸物质进入扩增仓,第二管路115包括竖向管路与横向管路,其一端与纯化仓连接,另一端与第一管路连为一体。
具体而言,所述第三管路116,其为多向弯折管,其一端与第一缓冲仓连接,另一端与第一进液口连接;所述第四管路117的一端与第一进液口连接,另一端与纯化仓连接,在第四管路117上还设置有进样口口与第一单阀。
具体而言,进样口用以加入样品,第一进液口用以加入裂解液,然后打开第一单阀,使得样品和裂解液进行在混合反应,在混合过程中,可以利用与样品口连接的活塞杆和与第一进液口连接的活塞杆进行推吸操作,实现样品与裂解液的充分混合,生成第一反应物,第一反应物为液体,所述液体通过第四管路117进入所述纯化仓内,纯化仓内置磁珠,纯化仓是进行核酸提取和纯化的反应仓,然后关闭第一单阀,打开第二单阀,向所述第二进液口注入第二试剂,第二试剂为清洗液,所述第二试剂经过第二试剂口连接的管路进入所述纯化仓内,对纯化仓内的物质进行清洗,向第三进液口注入第三试剂,第三试剂为清洗液,所述第三试剂经过所述与其连接的管路进入所述纯化仓内,对纯化仓内的核酸物质进行再次清洗,向第四进液口注入第四试剂,第四试剂为洗脱液,所述第四试剂经过与其连接的管路进入所述纯化仓内,并将纯化仓内的核酸物质由其设置的磁珠上洗脱,得到核酸物质,将所述核酸物质经过第一管路115和第二管路118引入所述扩增仓内,以进行扩增反应。本发明在对管路层进行试剂注射时,通过活塞向加样仓移动,增加其内的压力,以推动试剂向试剂出口流动,实现试剂或样品的注入;本发明设置若干组活塞结构,定时向管路层施加样品或者试剂,能够大大提高使用效率。所述扩增仓设置在管路层的边缘,并且,扩增仓为半椭圆形结构,既能够使反应试剂反应,又能够在使用时,能够通过凸出的半椭圆形结构实现方便定位及安装。
尤其,本发明设置垫片及相关连接结构,一方面能够使得加样层与管路层之间能够完好的连接,避免产生震动,另一方面能够使得刺针具有较好的放置空间,垫片以及加样层滑动安装,方便拆卸。在初始安装状态时,加样层自上而下与管路层配合,通过垫片将刺针与试剂管内的试剂隔离,防止在运输过程中的振动造成刺针与试剂混合,避免刺破。在需要进行试验时,将垫片沿第二滑槽向外抽出,垫片沿第二滑槽向外抽出后,向下按压加样层,使得加样层上的卡条与第二卡槽卡接,此时,设置在管路层上的刺针与加样层的试剂混合,将试剂引入光路层内进行测定。本发明通过设置垫片结构,使得芯片装置能够在储存试剂,运输过程中,完好保存,在使用时,只需将垫片抽出,即能够将试剂引入管路层中。
在同一检测过程中,每个所述激发光按照预设的M个测试周期发出激发光,每个所述激发光顺次完成M个测试周期的激发,并,每个所述激发光所激发的荧光在预设的M个测试周期内能够获取相应的荧光检测结果。
具体地,本发明实施例提供的连续波段激发光源装置应用在荧光检测领域,荧光光谱技术是对水中的溶解有机物、油类污染物,以及各种浮游植物生物量识别与测量的有效手段之一。
在实际应用过程中,在完整的一个检测检测周期内,包括45个时间周期,在通过控制电路4-1依次开启LD或LED光源,激发光经过滤光片2-1以及光纤单元3-1后,会依次发出激发光,经过滤光片2-1的激发光是固定波段的,在实际应用中,可以是395~415nm、478~498nm、525~545nm、540~560nm、585~605nm、633~653、670~690nm和740~770nm的一个或是多个。在激发光的轮流辐照下,对应的荧光基团会放出发射光,并轮流被光谱仪传感器检测到。多激发光源情况下,对于每个特定的激发光源,在顺序开启时,因只关注单一荧光探针的发射光,故只读取光谱仪传感器全波长数据中该探针发射光对应的波长处的信号强度,这样便可减少不同通道之间的荧光干扰。并且在使用多激发光源时,也无需进行物理转动,只需要打开或是关闭相应的激发光所对应的开关即可,简单便捷,进而检测结果也更精确。
与现有技术相比,本发明提供的连续波段激发光源装置的有益效果在于,在切换光路时,无需进行机械转动,也无需重新矫正光路,只需要开启不同的激发光源即可,大大提高了测试精度。
进一步地,所述激发光源阵列包括N个激发光源,在同一检测过程中,在预设的M个测试周期T内,通过所述控制电路打开所述激发光源阵列中的第i个激发光源,得到对应的荧光强度Qi,并获取对应的各个测试周期内的荧光曲线fi,其中i为1~N之间的整数;其中,在所述第i激发光作用时,获取M个周期内的最大发射光荧光强度Qi0,分别获取同一检测过程中,最大荧光强度矩阵Q(i,Qi0),以获取根据最大荧光强度矩阵的强度荧光曲线fq;所述强度荧光曲线fq分别与获取的激发光的荧光曲线fi进行比较,以获取对应的荧光误差,并通过获取对应的激发光在M个周期内的一个或若干个差异,以使对应的某一激发光重新获取M个周期内的荧光信息。
具体地,在将所述强度荧光曲线fq分别与获取的激发光的荧光曲线fi进行比较时,在第i激发光的j个周期内,分别获取强度荧光曲线fq与激发光的荧光曲线fi的荧光差值dj,其中,dj=Qqj-Qj,Qqj表示强度荧光曲线fq在第j个周期时的荧光强度均值,Qj表示对应的激发光的荧光曲线fi在第j个周期时的荧光强度均值;分别获取对应的第一差值d1,d2……dj,并与预设的标准差值矩阵相对应的标准差值Di0进行比较,若在M个周期内,差值大于标准差值Di0的个数大于M/2,则对应的该激发光不能满足检测需求。所述预设的标准差值矩阵Z(i,Di0),其中,i表示激发光源的序号,Di0表示在该激发光波长段内的标准差值。
具体而言,对于波段395~415nm为例进行说明,该波段对应的激发光源为L1,激发光源L1经过滤光片2-1之后,得到的是波段为395~415nm的激发光,为紫光。在本发明实施例中预设周期内包括45个周期,在紫光的作用下,可以得到45个周期内的荧光强度曲线,获取45个周期内的最大发射光荧光强度Q10;针对每个激发光源L2~LN均在这45个周期内分别进行作用,得到每个激发光源的最大荧光强度。根据激发光源和该激发光源在45个周期内的最大发射光荧光强度建立最大荧光强度矩阵,进而根据最大荧光强度矩阵得到强度荧光曲线,该强度荧光曲线再和某一激发光源在45个周期内的荧光曲线一一进行比较,获取荧光误差。若某一波段的激发光在45个周期内对比结果显示存在误差,则可根据实际情况重新进行检测。
具体而言,根据强度荧光曲线对比45个周期内的荧光曲线时,如果在45个周期内,有23个周期的误差范围是在预设的标准差值范围内,则表示该45个周期内的数据大部分是准确的,可以满足检测需求。
本发明提供的连续波段激发光源装置,通过设置最大荧光强度居矩阵和标准差值矩阵两个函数矩阵,使得在进行检测时可以根据预设需求,根据检测周期符合标准的数量对检测结果进行判定,使得检测结果更为精确。
在本发明的又一实施例中,在上述实施例的基础上,在所述获取M个周期内的最大荧光强度后,分别获取N个所述激发光源对应的最大荧光强度LiQi0对应的波段;每个所述激发光源设定对应的单一波段矩阵G1,设定第一激发光源经过第一滤光片后输出第一波段d1,第二激发光源经过滤光片后输出第二波段d2,第三激发光源经过滤光片后输出第三波段d3,第N激发光源经过滤光片后输出第n波段dn;设定单一波段矩阵G1包括G1(i,di),其中,i为激发光源的序号,di表示对应的某个激发光源的激发光源波段,根据预设检测试剂要求,确定对应的最佳单一波段dk,所述最大荧光强度LiQi0是在所述最佳单一波段激发产生的,根据所述最佳单一波段dk,确定对应的激发光源,打开对应的激发光源的开关,并在该激发光源的作用下,完成检测。
具体而言,预设有三个激发光源在依次进行检测,三个激发光源的序号为1,2和3,1号激发光源经过滤光片之后输入第一波段d1,其中d1的范围为λ1-λ2,d2的范围为λ3-λ4,d3的范围为λ5-λ6。每个激发光源在45个周期内均会得到对应的最大荧光强度,分别为L1Q10,L2Q20,L3Q30;在此需要进行说明的是,由于待检测的物质的特性未知,其对于不同波段的光信号的吸收程度也是无法预测到的,如果待检测的物质对于d1波段的光吸收较多,那么待测荧光基团在吸收了d1之后,其能量变大,当其回归激发态后所发射出来的出射光的能量可能就会较大,因为出射光的最大荧光强度就会相对而言更大。在具体的检测过程中,还可以选择其他方式获取最佳的检测结果,在此不再一一列举。
在实际应用过程中可选的激发光可以有5个或是8个,具体的排列方式可以是上3下2,或是分为三行,上3中3下2的方式,还可以是其他的排列方式,通过选择多个波段的激发光,使得波段的覆盖范围有所增加,检测的波段范围增加,便于找到更合适的波段范围,进而得到最佳的检测效果。
本发明提供的连续波段激发光源装置,通过设置单一波段矩阵,使得在对多个激发光源进行测试时可以获取对应的最佳激发光源的波段,从而获取最佳的检测效果。尤其,在设定LED灯组数目较多时,每个LED灯的激发光的波段范围较窄,通过采用多种LED灯激发光同时检测,获得最佳的荧光检测效果。
进一步地,该连续波段激发光源装置还包括多个光纤耦合器5-1;所述光纤耦合器设置在所述滤光片和所述光纤之间,其将对应波长的激发光耦合于光纤中,并通过光纤传输。
进一步地,该连续波段激发光源装置,还包括光纤合束器6-1和光纤准直器7-1;所述光纤合束器连接所述光纤耦合器的输出端;所述光纤合束器,其将各个光纤按预设方式排列合束为一体;在所述光纤合束器的输出端还设置有光纤准直器,用以将光纤内的激发光转变成准直光。
进一步地,该连续波段激发光源装置,还可以包括底板8-1和外壳9-1;所述激发光源、滤光片、光纤和控制电路均设置在所述外壳内,用以对其内的激发光源及光纤进行保护;在所述外壳的底部设置有所述底板,用以承载所述壳体。
进一步地,该连续波段激发光源装置还可以包括:激发光源固定座10-1和电路板;所述激发光源固定座设置在所述电路板的一侧;用以固定所述激发光源;所述控制电路设置在所述电路板上,所述控制电路的开关设置在所述电路板的另一侧;所述激发光源为LED灯或LD灯。本领域技术人员可以理解的是,在对激发光源进行开启时所采用的方法有很多,具体可以是采用开关式,还可以通过遮挡控制滤光片组的方式实现,在本发明实施例提供的光路结构中,获取连续波长段的激发光源的方法在此不再一一列举。
结合图1进一步说明,本发明实施例提供的连续波段激发光源装置通过电路板,具体为PCB板,承载LED灯,LED灯设置在PCB板的一侧,在实施例中,LED光源包括若干设置的LED灯,在每个LED灯的前端设置一滤光片2-1,在LED灯发光后通过滤光片2-1滤光得到预设波长的激发光;在每一所述滤光片2-1的光束的输出端设置有一光纤耦合器5-1,每一光纤耦合器5-1分别与一光纤耦合,通过光纤耦合器5-1将对应波长的激发光耦合于光纤中,并通过光纤传输;还包括光纤合束器6-1,其将各个光纤按预设方式排列合束为一体,在所述光纤合束器6-1的输出端还设置有光纤准直器7-1,用以将光纤内的激发光转变成准直光。
具体而言,本发明实施例在对各个光纤耦合时,可以采用熔化拉伸工艺制作,以将各跟光纤耦合完整。
具体而言,本发明实施例的LED灯设置为8个,或者,其他任意数量,以能够尽可能多的形成各种色光、各种不同波长的光为准。LED灯具有启动时间短、亮度高、能耗低、体积小、寿命长、安全性高、成本低等优点,在照明领域获得了广泛的应用。且目前多种颜色的单色高效能LED灯的制造技术已经成熟并广泛应用。LED光源驱动电压低(2~5V)、体积小、输出光强稳定,便于激发光源装置的小型化。
具体而言,本发明实施例的各个LED灯均可以通过开关控制,能够分别断开,或者通过预设的开关控制多个不同的LED灯开启,以同时提供多种不同的波长,使得荧光检测达到最佳的激发效果。相应的LED灯开关可设置在PCB板上或者通过远程控制。
具体而言,本发明实施例在实际使用时,对于特定的某一LED灯以及对应的一束光纤,由于LED灯光的光发出后,经过滤光片滤光后,其波长均在预设范围内,因此,对于特定的某一芯片荧光检测过程,将对应的LED灯打开,光束经过滤光及传输后激发芯片反应,完成试验过程。相较于传统的通过转动激发光滤光片色轮和发射光色轮的方式,本实施例激发光模块在切换光路时,不需要机械转动,以及重新矫正光路,只需开关控制不同LED灯工作即可,因此,大大减少了生物检测系统的体积,同时,不需要重复矫正光路,大大提升了测试精度。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明;对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种连续波段激发光源装置,其特征在于,包括:
激发光源阵列,其包括多个激发光源,用以发出激发光;
滤光片组,其包括多个滤光片,多个所述激发光通过所述滤光片后形成不同波段的激发光波段;
多个光纤单元,其传输通过各个所述滤光片的激发光,用以激发待检测芯片;
多个光纤耦合器,其设置在所述滤光片和所述光纤之间,其将对应波长的激发光耦合于光纤中,并通过光纤传输;
光纤合束器、其将各个光纤按预设方式排列合束为一体,所述光纤合束器连接所述光纤耦合器;
在所述光纤合束器的输出端还设置有光纤准直器,所述光纤准直器用以将光纤内的激发光转变成准直光,以使所述准直光激发芯片装置,进而使得荧光感应器得到所述芯片装置内对应待检测样品的荧光强度;控制电路,用以对所述激发光源阵列中的多个所述激发光源进行切换;
还包括底板和外壳;所述激发光源、所述滤光片、所述光纤单元、所述光纤耦合器、所述光纤合束器、所述光纤准直器和所述控制电路均设置在所述外壳和所述底板组成的容置空间内,用以对其内的激发光源及光纤进行保护;在所述外壳的底部设置有所述底板,用以承载所述外壳;
所述滤光片上设置有第一光强度感应器,用以检测经过所述滤光片的激发光强度,所述光纤准直器上设置有第二光强度感应器,用以检测经过所述光纤准直器的激发光强度;
控制单元,其设置在PCB板上,分别与所述第一光强度感应器和所述第二光强度感应器连接,所述控制单元根据耦合效率对所述激发光的强度进行补偿;
对于任意波段的激发光,经过所述滤光片的激发光强度为K1i,经过所述光纤准直器的激发光强度为K2i,所述光纤耦合器的耦合效率为K2i/K1i,所述控制单元内设置有耦合效率矩阵K(K1,K2,K3)和强度补偿矩阵B(L1,L2,L3),其中K1表示第一耦合效率,K2表示第二耦合效率,K3表示第三耦合效率,L1表示第一光强度,L2表示第二光强度,L3表示第三光强度,若所述耦合效率为第一耦合效率,则从所述强度补偿矩阵中选择L1作为强度补偿;若所述耦合效率为第二耦合效率,则从所述强度补偿矩阵中选择L2作为强度补偿;若所述耦合效率为第三耦合效率,则从所述强度补偿矩阵中选择L3作为强度补偿;
所述激发光源为LED灯或LD灯;
在采用LED灯进行检测时,同时采用两种波长光进行检测,所述激发光源模块设定双波长矩阵G2(di,dj),其中di表示其中一LED灯激发光的波长,dj表示其中另一LED灯激发光的波长,并且,在确定各个波长时,对于每一组波长di<dj,每组波长为波段非最接近的两种激发光波长,双波长矩阵按照对应的波长由短到长顺次排列;根据预设检测试剂要求,确定对应的最佳单一波长dk,确定对应的LED灯,打开对应的LED灯开关,并在该LED灯的激发光的作用下,完成检测,所述荧光传感器获取对应的荧光信息Q1,以对结果进行判定;
根据该对应的最佳单一波长dk,设定为第一LED灯,根据第一LED灯确定双波长矩阵中的第二LED 灯,第二LED灯的波长大于第一LED灯波长,设定(dki,dkj),第一LED灯的激发光为dki,第二LED灯的激发光为dkj,同时采用两种波长激发光对芯片进行检测,荧光传感器获取对应的荧光信息Q2,以对结果进行判定;
根据该对应的最佳单一波长dk,确定为第二LED灯,根据第二LED灯确定双波长矩阵中的第三LED灯,第二LED灯的波长大于第三LED灯波长,设定(dki,dkj),第三LED灯的激发光为dki,第二LED灯的激发光为dkj,同时采用两种波长激发光对芯片进行检测,荧光传感器获取对应的荧光信息Q3,以对结果进行判定。
2.根据权利要求1所述的连续波段激发光源装置,其特征在于,
还包括激发光源固定座和电路板;
所述激发光源固定座设置在所述电路板的一侧;用以固定所述激发光源;所述控制电路设置在所述电路板上。
3.根据权利要求1所述的连续波段激发光源装置,其特征在于,各个所述 LED灯均通过开关控制,能够分别断开,或者通过预设的开关控制多个不同的 LED灯打开,以同时提供多种不同的波长,每个所述激发光源模块设定对应的单一波长矩阵G1,设定第一LED 灯经过滤光后输出第一波长d1,第二LED灯经过滤光后输出第二波长d2,第三LED 灯经过滤光后输出第三波长d3,第NLED 灯经过滤光后输出第三波长dn;设定单一波长矩阵G1包括G1(i,di),其中,i为序号,di表示对应的某个LED灯的激发光源波长,根据预设检测试剂要求,确定对应的最佳单一波长dk,确定对应的LED灯,打开对应的LED灯开关,并在该LED灯的激发光的作用下,完成检测。
4.根据权利要求1所述的连续波段激发光源装置,其特征在于,所述芯片装置包括设置在最上端的加样层、设置在加样层下侧的垫片、设置在垫片下侧的管路层,以及设置在最下侧的密封膜;加样层上侧设置有加样孔,用以向管路层内添加样品, 注入芯片内的样品在所述管路层内经过提取、 纯化、 扩增发生反应;
所述管路层上设置有第一单阀、第二单阀和双阀,所述第一单阀、所述第二单阀和所述双阀用以控制所述管路层内液路的通断,引导所述管路层内试剂、样品或中间产物的流至预设位置。
5.根据权利要求4所述的连续波段激发光源装置,其特征在于,所述管路层上设置有一排刺针,通过在抽取垫片后,所述刺针刺破所述加样层内设置的试剂管,使得所述试剂管内的液体进入所述管路层,在所述刺针的外侧还设置有一挡板。
6.根据权利要求 4 所述的连续波段激发光源装置,其特征在于,所述加样孔的下方为加样仓,加样仓连接装载试剂的试剂管,在加样仓的下部设置有试剂出口,在试剂出口与加样仓之间设置有密封结构,在所述加样仓的一侧还设置有加压结构。
7.根据权利要求6所述的连续波段激发光源装置,其特征在于,所述加压结构包括管壁,在管壁内部设置有活塞,活塞向加样仓移动,推动其内的试剂向试剂出口流出;在所述活塞的活塞杆端部设置有密封圈,用以进行密封,所述活塞杆上还设置有螺帽,通过与螺帽螺纹连接,实现相对旋转运动。
8.根据权利要求7所述的连续波段激发光源装置,其特征在于,在螺帽的外侧套设有一导向套,管壁内侧设置有相应的轴肩;在导向套的两端外侧还设置有卡环,在导向套的外侧还设置有护套,用以对活塞杆、螺帽、以及导向套进行保护。
9.根据权利要求4所述的连续波段激发光源装置,其特征在于,所述管路层设置有扩增仓、第一缓冲仓、第二缓冲仓以及对样品进行纯化的纯化仓,其中,双阀的第一端通过第一管路、第二管路与纯化仓连接;双阀的第二端与第二缓冲仓连通,第二缓冲仓通过管路与第一缓冲仓连接,第一缓冲仓和第二缓冲仓之间的管路上还设置有一管路分支,该管路分支上设置有第二单阀,该管路分支另一端连接在所述纯化仓上,第一缓冲仓通过第三管道、第四管道与纯化仓连接。
CN202011222633.9A 2020-11-05 2020-11-05 连续波段激发光源装置 Active CN112485234B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011222633.9A CN112485234B (zh) 2020-11-05 2020-11-05 连续波段激发光源装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011222633.9A CN112485234B (zh) 2020-11-05 2020-11-05 连续波段激发光源装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112485234A CN112485234A (zh) 2021-03-12
CN112485234B true CN112485234B (zh) 2021-07-30

Family

ID=74928439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011222633.9A Active CN112485234B (zh) 2020-11-05 2020-11-05 连续波段激发光源装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112485234B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114414482B (zh) * 2022-01-11 2023-10-20 中国科学院南海海洋研究所 一种多光谱海水广角体散射函数测量用光源

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010063806A1 (de) * 2008-12-03 2010-06-10 Universität Potsdam Vorrichtung und verfahren zur konzentrationsbestimmung von sauerstoff
CN101907766A (zh) * 2010-07-09 2010-12-08 浙江大学 基于切向偏振的超分辨荧光显微方法及装置
CN102508365A (zh) * 2011-11-01 2012-06-20 浙江大学 一种光束漂移实时自动校正补偿的方法和装置
CN203071392U (zh) * 2013-03-09 2013-07-17 广东汉唐量子光电科技有限公司 超连续谱光子晶体光纤激光器
CN110132907A (zh) * 2018-02-09 2019-08-16 杨佳苗 光纤传导多探测器分立光谱及荧光寿命探测方法及传感器
CN111157497A (zh) * 2019-12-27 2020-05-15 北京中科生仪科技有限公司 一种手持式检测仪用激发光源
CN111250183A (zh) * 2020-02-17 2020-06-09 北京中科生仪科技有限公司 一种微流控系统用注液泵驱动装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010063806A1 (de) * 2008-12-03 2010-06-10 Universität Potsdam Vorrichtung und verfahren zur konzentrationsbestimmung von sauerstoff
CN101907766A (zh) * 2010-07-09 2010-12-08 浙江大学 基于切向偏振的超分辨荧光显微方法及装置
CN102508365A (zh) * 2011-11-01 2012-06-20 浙江大学 一种光束漂移实时自动校正补偿的方法和装置
CN203071392U (zh) * 2013-03-09 2013-07-17 广东汉唐量子光电科技有限公司 超连续谱光子晶体光纤激光器
CN110132907A (zh) * 2018-02-09 2019-08-16 杨佳苗 光纤传导多探测器分立光谱及荧光寿命探测方法及传感器
CN111157497A (zh) * 2019-12-27 2020-05-15 北京中科生仪科技有限公司 一种手持式检测仪用激发光源
CN111250183A (zh) * 2020-02-17 2020-06-09 北京中科生仪科技有限公司 一种微流控系统用注液泵驱动装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
非功能式光纤传感器设计基础(三)补偿技术及其机理分析;苑立波;《光通信技术》;19950131;第56-81页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112485234A (zh) 2021-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7714301B2 (en) Instrument excitation source and calibration method
AU2021200020B2 (en) Devices for real-time polymerase chain reaction
CN112432934B (zh) 发射光检测方法
US9274055B2 (en) Submersible fluorometer
US10620123B2 (en) Fluorescence detection instrument
CN112414983B (zh) 一种基于激发光源的生物检测方法
US8968658B2 (en) Luminescence measurement utilizing cartridge with integrated detector
CN103091298A (zh) 一种实时荧光定量pcr检测系统
CN104267009A (zh) 六色实时荧光定量pcr分析仪
CN112485234B (zh) 连续波段激发光源装置
CN112461804B (zh) 一种激发光源的调控装置
US20120092659A1 (en) Multi-parameter integrated cuvette pool
CN100588950C (zh) 吸收光和荧光光谱复合检测器
CN112432935B (zh) 一种基于开关控制激发光源的生物检测系统
US20140160466A1 (en) Microplate reader device
CN112326611B (zh) 一种n试剂孔m通道荧光检测方法、设计方法
CN113179614A (zh) 基于pcr仪的散热系统
CN112782395B (zh) 一种pcr检测仪及其方法
CN214781826U (zh) 一种pcr检测仪
KR102376680B1 (ko) 스테인드 글라스 방식의 다중채널 형광 검출 장치
CN220305150U (zh) 一种光学检测装置
CN117664937A (zh) 一种角激发荧光检测装置
KR20060038543A (ko) 전면 발광 광원을 이용한 랩온어칩

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20221116

Address after: 100176 Room 308, 3rd floor, building 3, 88 Kechuang 6th Street, Beijing Economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing

Patentee after: BEIJING INTEGRATED BIOSYSTEMS Co.,Ltd.

Patentee after: Beijing Linke Biotechnology Co.,Ltd.

Address before: 100176 Room 308, 3rd floor, building 3, 88 Kechuang 6th Street, Beijing Economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing

Patentee before: BEIJING INTEGRATED BIOSYSTEMS Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right