CN113956970A - 实时荧光定量pcr的独立荧光通道检测系统 - Google Patents

实时荧光定量pcr的独立荧光通道检测系统 Download PDF

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谭文敏
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Abstract

本发明实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统属于生物检测技术领域，包括光学装置和受检装置，所述光学装置包括：光源和光电传感模组，光电传感模组包括：基板、光电传感元件、滤光膜，所述滤光膜被配置为对检测样本受光线激发的荧光进行至少两个波长的筛选；所述受检装置包括温块，所述温块上设有用以放置检测样本的沉孔；还包括光纤，所述光纤至少包括三个端口，分别用以对准所述光源、所述光电传感模组和所述检测样本。通过上述方案，实现了一种荧光通道可以同时检测不同的荧光物质的荧光，同时采用集成的荧光检测模块，减少物料数量，节省了加工和装配时间，维修也方便，成本更低，体积更小，提供了检测的精度和效率。

Description

实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统
技术领域
本申请涉及检测技术领域，尤其涉及实时荧光定量PCR的独立荧光通道 检测系统。
背景技术
数字PCR技术作为第三代PCR技术，是一种核酸分子绝对定量技术。数字 PCR通过将一种PCR反应分成许多更小的PCR反应(每个小的反应平均包括不 超过一个靶核酸分子)来改进传统的PCR。每个小的反应都大约包括1或0个 靶核酸分子，并且在PCR扩增结束时给出阳性或阴性二进制读数，根据泊松 分布原理及阳性微滴的个数与比例即可得出靶核酸分子的起始拷贝数或浓 度。相比于传统荧光定量PCR，数字PCR具有更加出色的灵敏度、特异性和精 确性，目前已经广泛应用于肿瘤检测、产前诊断和单细胞研究等领域。
通常，在荧光检测技术中需要设计相应的光学系统来确保发生光和荧光的 稳定状态。目前很多采用光纤传导的方式，将光源发出的光纤传递到检测样 本上，从而激发出荧光，再通过光电传感器对荧光进行探测。然而，上述方 案均只能依靠单独的光源实现单个荧光激发光信号的荧光反应检测，而无法 实现多种荧光反应检测。基于此，有必要提出一种实时荧光定量PCR的独立 荧光通道检测系统，用以解决上述问题。
发明内容
本申请实施例的目的在于提出一种能够解决上述技术问题的实时荧光定 量PCR的独立荧光通道检测系统。
实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统，包括：
光学装置和受检装置，所述光学装置包括：
光源，用以对检测样本发出光线；
用以检测发射所述荧光信号强度的光电传感模组，包括：
基板；
阵列设置于所述基板上的若干光电传感元件；
设置于所述感光元件前的滤光膜，所述滤光膜被配置为对检测样本受光 线激发的荧光进行至少两个波长的筛选；
所述受检装置包括温块，所述温块上设有用以放置检测样本的沉孔；
还包括光纤，所述光纤至少包括三个端口，分别用以对准所述光源、所 述光电传感模组和所述检测样本，所述光源所发出的光线和所述检测样本受 所述光线激发出的荧光均通过光纤传导。
进一步地，所述滤光膜被设置为沿其自身方向具备不同的厚度，从而使 通过所述滤光膜的荧光被筛选为不同的波长的荧光。
进一步地，所述滤光膜截面被设置为阶梯结构，所述阶梯结构具有两个 或更多个阶梯段平面。
进一步地，还包括光学固定架，所述光学固定架内设有两个腔体，所述 光源和所述光电传感模组分别固定设置于所述腔体内。
进一步地，所述两个腔体呈垂直相交分布，在垂直相交处设有二向色镜， 所述二向色镜呈45度倾斜设置，所述光源和所述光电传感模组分设于所述二 向色镜的水平一侧和竖直一侧。
进一步地，所述两个腔体呈平行设置，各所述腔体末端通过分别设置的 光纤分别对准所述检测样本。
进一步地，所述两个腔体呈平行设置，各所述腔体末端分别设置光纤端 口，两个所述光纤端口通过两条光纤汇聚成一条从而对准所述检测样本。
进一步地，所述温块下侧设有帕尔贴，所述帕尔贴下侧还设有散热器。
进一步地，所述腔体和所述光纤之间设有可转动的滤光轮，包括至少两 个滤光片，用以筛选至少两种波长的光线。
进一步地，所述滤光片被设置为扇形，各所述滤光片共同组成圆形滤光 轮，所述滤光轮中心错开所述光源中心设置，使得所述光线不通过所述滤光 轮中心。
本发明的有益效果为：通过上述方案，光源发出的光依次经过光纤激发 检测样本的荧光物质产生荧光，激发的荧光再次经过光纤，最后在集成的光 电传感模组内的滤光膜过滤出多种纯净的荧光，并进行光电转换，从而实现 了单反应管独立的独立的PCR荧光通道检测，实现了一种荧光通道可以同时 检测不同的荧光物质的荧光，同时采用集成的荧光检测模块，减少物料数量， 节省了加工和装配时间，维修也方便，成本更低，提供了检测的精度和效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请中的方案，下面将对本申请实施例描述中所需 要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的 一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统的一个实施例 的剖视结构示意图；
图2是图1所示实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统的光电传感 模组的平面示意图；
图3是光电传感模组的剖视平面示意图；
图4是图3所示光电传感模组的滤光膜的部分剖视结构示意图；
图5是另一实施例中的滤光膜的部分剖视结构示意图；
图6为图1所示实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统的滤光器部 分平面示意图；
图7为另一实施例中滤光器部分平面示意图；
图8为另一个实施例中实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统的剖 视结构示意图；
图9为另一个实施例中实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统的剖 视结构示意图。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技 术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的 术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的 说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们 的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或 特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该 短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备 选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施 例可以与其它实施例相结合。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对 本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-7所示，本申请所记载的技术方案所运行的实时荧光定量PCR的 独立荧光通道检测系统，包括：光学装置和受检装置。所述光学装置包括光 源11和光电传感模组1。光源11用以对检测样本5发出光线，光电传感模组 1用以检测发射所述荧光信号强度。
具体地，光源11为LED光源11，也可以为卤钨灯或激光光源，本发明并 不对光源11的具体形式加以限定。光电传感模组1包括：基板33、阵列设置 于所述基板33上的若干光电传感元件31和设置于所述感光元件前的滤光膜 32。滤光膜32用以将检测透镜受光线激发的荧光进行筛选过滤，从而导出至 少两个不同波长的荧光光线。若干光电传感元件31用以分别接收经过滤光膜 32的不同波长的荧光，并转换成相应的电信号并通过基板33上集成的电路接 口传输给外界接收单元。
所述受检装置包括温块7，所述温块7上设有用以放置检测样本5的沉孔； 在本实施例中，检测样本5置于一反应管6中，反应管6置于温块7中。所 述温块7设有温度控制装置。所述温度控制装置为帕尔贴8，所述帕尔贴8设 于所述温块7下侧，所述帕尔贴8下侧还设有散热器9。在另外的一些实施例 中，也可以采用电阻加热器或电磁加热的方式，本发明并不对温度控制装置 的具体形式加以限制，任何现有的可控加热方式均可应用于本实施例之上。 优选地，温块7上设有围绕所述反应管6设置的挡环，所述挡环上设有通孔， 用以对准检测样本5的光纤14端口通过通孔对准检测样本5，从而同时起到 固定作用和便于光纤14直接传导光线给检测样本5的作用。
还包括光纤14，所述光纤14至少包括三个端口，分别用以对准所述光源 11、所述光电传感模组1和所述检测样本5，所述光源11所发出的光线和所 述检测样本5受所述光线激发出的荧光均通过光纤14传导。
通过上述方案，光源11发出的光依次经过光纤14激发检测样本5的荧 光物质产生荧光，激发的荧光再次经过光纤14，最后在集成的光电传感模组1内的滤光膜32过滤出多种纯净的荧光，并进行光电转换，从而实现了单反 应管6独立的独立的PCR荧光通道检测，实现了一种荧光通道可以同时检测 不同的荧光物质的荧光，同时采用集成的荧光检测模块，减少物料数量，节 省了加工和装配时间，维修也方便，成本更低，提供了检测的精度和效率。 在本实施例中，无需增加移动组件，从而提高检测过程中的稳定性，当然在 其他实施例中也可以同时兼容配备移动组件的方式，从而可以针对多个反应 管内的检测样本进行检测。
进一步地，所述滤光膜32被配置为沿其自身方向具备不同的厚度，从而 使通过所述滤光膜32的荧光被筛选为不同的波长的荧光。具体地，所述滤光 膜32截面被配置为阶梯结构，所述阶梯结构具有两个或更多个阶梯段平面。 在另外的一些实施例中，也可以将滤光膜32配置为三角形或梯形等，这样的 结构变化依旧落入本发明的保护范围之内。如此，则可以通过不同厚度的滤 光膜32过滤掉一些波长的光线，保留需要的光线波长，从而被对应的光电传 感元件31所接收，形成一个系统同时对多种荧光反应的检测，具备较佳的集成化性能。
在本实施例中，还包括光学固定架4，所述光学固定架4内设有两个腔体， 所述光源11和所述光电传感模组1分别固定设置于所述腔体内，从而起到固 定光学装置的作用，防止震动等原因造成的误差产生。
具体地，所述两个腔体呈垂直相交分布，在垂直相交处设有二向色镜， 所述二向色镜呈45度倾斜设置，所述光源11和所述光电传感模组1分设于 所述二向色镜的水平一侧和竖直一侧。二向色镜和光电传感模组1之间还设 有滤光器13，用以筛选出需要的波长光线，二向色镜用以使所述被所述滤光 器13筛选过的光线通过并对检测样本5受光线激发的荧光进行反射。
在另外的一个实施例中，所述两个腔体呈平行设置，各所述腔体末端通 过分别设置的光纤14分别对准所述检测样本5，即挡环上设置两个通孔，分 别设置传导光源11发射光线的光纤14端口和传导荧光光线的光纤14端口， 如图9所示。
在另外的一个实施例中，所述两个腔体呈平行设置，各所述腔体末端分 别设置光纤14端口，两个所述光纤14端口通过两条光纤14汇聚成一条从而 对准所述检测样本5，如图8所示。
在一些实施例中，光源11之前还设有准直透镜，用以对光源11发出的 光线进行准直。对应地，光电传感模组1之前也设有准直透镜。
优选地，光电传感元件31为9个，分别对应接收9种不同的荧光，均匀 沿基板33边缘设置。但本发明并不对具体光电传感元件31数量设置上限， 光电传感元件31大于1个均落入本发明保护范围之内。同时，围绕基板33 设置有挡板，滤光膜32设置于挡板端处，挡板的设置起到固定滤光膜32的 作用，同时也可以防止漏光影响光电传感元件31接收不必要的光线从而影响 检测结果。基板33背部可以设置PCB板2，通过PCB板2上的接口12将检 测数据导出。
在另外一个实施例中，所述滤光器13为可转动的滤光轮，包括至少两个 滤光片，用以筛选至少两种波长的光线。如此，则可以从检测样本5受激发 之前则对激发的光线进行设置，具备不同光线激发同一个检测样本5的功能， 从而提高集成化性能。
具体地，所述滤光片被设置为扇形，如图6所示，各所述滤光片共同组 成圆形滤光轮，所述滤光轮中心错开所述光源11中心设置，使得所述光线不 通过所述滤光轮中心。不同的扇形区域设置不同的滤光片，可以通过配置转 动机构带动滤光轮转动，从而形成转动滤光轮即发出不同波长的光线的效果。
而在另一些实施例中，滤光轮上可以嵌设圆形或其他形状的滤光片，以 具备设定光线通过固定直径的功能，如图7所示。
显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的 实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。 本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使 对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进 行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体 实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替 换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在 其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (10)

1.实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统，其特征在于，包括：光学装置和受检装置，所述光学装置包括：
光源，用以对检测样本发出光线；
用以检测发射所述荧光信号强度的光电传感模组，包括：
基板；
阵列设置于所述基板上的若干光电传感元件；
设置于所述感光元件前的滤光膜，所述滤光膜被配置为对检测样本受光线激发的荧光进行至少两个波长的筛选；
所述受检装置包括温块，所述温块上设有用以放置检测样本的沉孔；
还包括光纤，所述光纤至少包括三个端口，分别用以对准所述光源、所述光电传感模组和所述检测样本，所述光源所发出的光线和所述检测样本受所述光线激发出的荧光均通过光纤传导。
2.根据权利要求1所述的实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统，其特征在于，所述滤光膜被设置为沿其自身方向具备不同的厚度，从而使通过所述滤光膜的荧光被筛选为不同的波长的荧光。
3.根据权利要求1所述的实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统，其特征在于：所述滤光膜截面被设置为阶梯结构，所述阶梯结构具有两个或更多个阶梯段平面。
4.根据权利要求1所述的实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统，其特征在于：还包括光学固定架，所述光学固定架内设有两个腔体，所述光源和所述光电传感模组分别固定设置于所述腔体内。
5.根据权利要求4所述的实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统，其特征在于：所述两个腔体呈垂直相交分布，在垂直相交处设有二向色镜，所述二向色镜呈45度倾斜设置，所述光源和所述光电传感模组分设于所述二向色镜的水平一侧和竖直一侧。
6.根据权利要求4所述的实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统，其特征在于：所述两个腔体呈平行设置，各所述腔体末端通过分别设置的光纤分别对准所述检测样本。
7.根据权利要求4所述的实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统，其特征在于：所述两个腔体呈平行设置，各所述腔体末端分别设置光纤端口，两个所述光纤端口通过两条光纤汇聚成一条从而对准所述检测样本。
8.根据权利要求1所述的实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统，其特征在于：所述温块下侧设有帕尔贴，所述帕尔贴下侧还设有散热器。
9.根据权利要求5-7中任一项所述的实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统，其特征在于，所述腔体和所述光纤之间设有可转动的滤光轮，包括至少两个滤光片，用以筛选至少两种波长的光线。
10.根据权利要求9所述的实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统，其特征在于，所述滤光片被设置为扇形，各所述滤光片共同组成圆形滤光轮，所述滤光轮中心错开所述光源中心设置，使得所述光线不通过所述滤光轮中心。
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