CN114441487A - 荧光检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种荧光检测系统，在照射至一待测物的一光传输路径上提供可选择的一激发光，包含：一驱动模块、一光源模块、一第一光学模块及一第二光学模块，所述驱动模块包括相互平行的一第一轴杆及一第二轴杆，所述光源模块固定在所述第一轴杆，所述第一光学模块及所述第二光学模块固定在所述第二轴杆，所述驱动模块藉由一驱动动作可同时转动所述光源模块、所述第一光学模块及所述第二光学模块，以在所述光传输路径上藉由机构的设计快速地设定出对应所述待测物的光源、滤镜及分光模块的一组合，也减少检测系统的体积与降低了成本。

Description

荧光检测系统

【技术领域】

本发明是关于一种光检测系统，更特别的是关于一种荧光检测系统。

【背景技术】

在荧光检测的设备上，一般将设备中的光学系统区分为照明组件及取像组件。照明组件包含光源模块、激发滤镜模块、光束整形透镜模块、分光镜模块、反射镜、场镜等。取像组件包含相机、镜头、辐射滤镜模块和场镜等。

在检测作为待测物的不同荧光物质时，通常会根据荧光物质的吸收波段与辐射波段而使用不同的激发光源、激发滤镜、辐射滤镜以及分色分光镜等，因此需要有可进行切换的装置。

一般的切换装置皆是对各个模块或镜片进行个别调控，导致需要多个马达的配置，增加了设备的体积以及建置成本。此外，藉由多个电控讯号的控制也容易产生同步性不佳的风险以及导致切换速度较慢的问题。

【发明内容】

本发明的一目的在于提高荧光检测系统在切换激发光时的效率。

本发明的另一目的在于减少荧光检测系统的体积与降低荧光检测系统的成本。

为达上述目的及其他目的，本发明提供了一种荧光检测系统，该系统在照射至一待测物的一光传输路径上提供可选择的一激发光，其包含：一驱动模块、一光源模块、一第一光学模块及一第二光学模块。其中，驱动模块包括一第一轴杆、平行第一轴杆的一第二轴杆、固定于第一轴杆一端的一第一枢接件、固定于第二轴杆一端的一第二枢接件、一马达及枢接第一枢接件、第二枢接件与马达的一连动带，马达藉由连动带驱动第一轴杆及第二轴杆的同步旋转；光源模块包括多个光源及固定于第一轴杆的另一端的第一反射元件，第一反射元件随第一轴杆的旋转而改变其反射面所对应的光源，提供对应光源的激发光至光传输路径；第一光学模块包括一第一固定座及固定于第一固定座上的多个滤镜，第一固定座是藉由中间部位的一第一通孔固定在第二轴杆上，多个滤镜环设于第一通孔周围；第二光学模块包括一第二固定座、固定于第二固定座上的多个分光模块，第二固定座是藉由中间部位的一第二通孔固定在第二轴杆上，多个分光模块环设于第二通孔周围。其中，上述多个光源中的一个、上述多个滤镜中的一个及上述多个分光模块中的一个被依序配置于光传输路径上，并随连动带的驱动而同步进行切换。

在本发明的一实施例中，马达的一端可具有连接至轴心的一第三枢接件，连动带枢接第三枢接件。

在本发明的一实施例中，第一枢接件、第二枢接件及第三枢接件的表面可具有一啮合结构，啮合结构匹配连动带所枢接的第一枢接件、第二枢接件及第三枢接件的枢接面。

在本发明的一实施例中，各个枢接件可为齿轮，马达可为线性马达。

在本发明的一实施例中，各个分光模块可具有一荧光滤镜及一分光镜，自第一光学模块传递而出的激发光仅通过分光模块中的分光镜。

在本发明的一实施例中，进一步包含一第三光学模块。该第三光学模块可用于接收自第二光学模块的分光镜传递而出的激发光，并使激发光被导引为照射待测物。

在本发明的一实施例中，待测物受激发光照射后所发出的一荧光可在经过第三光学模块后，依循反向的光传输路径而依序通过分光镜及荧光滤镜，其中分光镜使激发光通过以及使荧光反射至荧光滤镜。

在本发明的一实施例中，于第二光学模块的后端可设有一取像装置，使经过荧光滤镜的荧光入射至取像装置。

在本发明的一实施例中，马达可耦接一控制器，控制器基于待测物的属性的设定，对应地使第一轴杆及第二轴杆转动，进而在光传输路径上设定出对应待测物的光源、滤镜及分光模块的一组合。

本发明所公开的荧光检测系统可以使光源、滤镜及分光模块同步进行转动进而达到同步切换的效果。此外，采用二轴杆搭配枢接件的配置设计亦能减少检测系统的体积，仅需使用单一马达亦降低了成本。同时，基于同步的转动动作，检测系统的设定时间可被缩短，同步性亦可有效地提高。

【附图说明】

图1为本发明一实施例中的荧光检测系统功能方块图；

图2为本发明一实施例中的荧光检测系统的激发光的光路径示意图；

图3为本发明一实施例中的荧光检测系统的荧光的光路径示意图；

图4为本发明另一实施例中的荧光检测系统于第一视角下的立体图；以及

图5为图4实施例中的荧光检测系统于第二视角下的立体图。

【具体实施方式】

为充分了解本发明的目的、特征及功效，现借助下面的具体实施例，并配合附图，对本发明做一详细说明，说明如后：

在本文中，所描述的用语“一”或“一个”来描述单元、元件、结构、装置、模块、系统、部位或区域等。此举只是为了方便说明，并且对本发明的范畴提供一般性的意义。因此，除非很明显地另指他意，否则此种描述应理解为包括一个或至少一个，且单数也同时包括复数。

在本文中，所描述的用语“包含、包括、具有”或其他任何类似用语意非仅限于本文所列出的此等要件而已，而是可包括未明确列出但却是所述单元、元件、结构、装置、模块、系统、部位或区域通常固有的其他要件。

在本文中，所描述的“第一”或“第二”等类似序数的词语，是用以区分或指关联于相同或类似的元件或结构，且不必然隐含此等单元、元件、结构、装置、模块、系统、部位或区域在空间上的顺序。应了解的是，在某些情况或配置下，序数词语可交换使用而不影响本发明的实施。

请参照图1，本发明一实施例中的荧光检测系统功能方块图。荧光检测系统可藉由控制器100对驱动模块200进行控制，以进行荧光检测的程序。所述控制器100与所述驱动模块200间可藉由实体的讯号线路SL进行耦接，然而，亦可透过无线讯号的方式进行传输。所述控制器100例如为计算机或其他可控制的电子装置。

所述驱动模块200与所述光源模块300、第一光学模块400及第二光学模块500间则可透过机械结构进行连接。在此实施例中，所述驱动模块200 与所述光源模块300间藉由第一杆模块ML1连接，所述驱动模块200与所述第一光学模块400及所述第二光学模块500间藉由第二杆模块ML2连接。区分为两个杆模块来分别进行连接，亦有助于同步驱动的控制以及降低光传输路径建立的复杂度。所述的杆模块是藉由杆及其相关联的组件结构来组成驱动关系，例如：杆模块包括枢接件、连动带及轴杆等组件(后续可参照图4及图5的示例)。

接着请同时参照图2及图3，图2为本发明一实施例中的荧光检测系统的激发光的光路径示意图；图3为本发明一实施例中的荧光检测系统的荧光的光路径示意图。图2是显示用来对待测物DUT进行刺激的激发光光路径，图3 是显示所述待测物DUT受激发后所产生的荧光的光路径。为便于说明，图2及图 3中所绘示的光路径仅以一条光路径作为代表。

在第一轴杆211的一端固定有第一反射元件320，在所述第一轴杆 211的相对端则固定有第一枢接件221。基于所述第一轴杆211藉由所述第一枢接件221的被驱动而可呈现出的旋转状态，所述第一反射元件320可同步地旋转而对应不同的受反射对象(光源)。在所述第一反射元件320的周围固定有多个光源 310，当所述第一反射元件320被旋转至对应某一光源310时，即可令对应的所述光源310所发出的激发光EB被提供至光传输路径中，进而可呈现出一条如图2所示的激发光EB的光路径。其中，所述光源模块300包括所述多个光源310与所述第一反射元件320。

在第二轴杆212上依序固定有第一光学模块400及第二光学模块 500。在第二轴杆211上相反于所述第一光学模块400及所述第二光学模块500的一端则固定有第二枢接件222。基于所述第二轴杆212藉由所述第二枢接件222的被驱动而可呈现出的旋转状态，所述第一光学模块400及所述第二光学模块500 可同步地旋转而让激发光EB通过对应的光学组件。

所述第一光学模块400包括第一固定座410及固定于所述第一固定座410上的多个滤镜420，所述第一固定座410是藉由配置于中间部位的第一通孔430来固定至所述第二轴杆212。所述多个滤镜420环设于所述第一通孔430周围，进而可随着所述第二轴杆212的转动而让激发光EB通过对应的所述滤镜420。所述滤镜420例如是仅能使特定波段的光线通过的过滤器，可令激发光EB更加精确地匹配至所述待测物DUT所需的波段。

所述第二光学模块500包括第二固定座510、固定于所述第二固定座510上的多个分光模块520。所述第二固定座510藉由配置于中间部位的第二通孔530来固定至所述第二轴杆212。所述多个分光模块520环设于所述第二通孔 530周围，进而可随着所述第二轴杆212的转动而让激发光EB通过对应的所述分光模块520。

所述各个分光模块520具有一荧光滤镜521及一分光镜522。有关所述分光镜522，在两相对侧具有不同的穿透与反射的光学效果。如图2所示，所述分光镜522可让入射的激发光EB的绝大部分穿透所述分光镜522，仅可能有少部分反射；另一方面，则如图3所示，可让入射的荧光FB的绝大部分被反射而使光路径产生转折，进而入射至取像装置700。有关所述荧光滤镜521。自所述第一光学模块传递而出的所述激发光先通过所述分光镜。所述分光镜522例如可以是平板分光镜。

所述荧光滤镜521的作用可阻挡入射光中不需要被检测的波段，进而令检测对象(待测物DUT)受激发后所发出的荧光得以被正确检知。所述分光镜522是位于所述激发光EB的光传输路径上，所述荧光滤镜521则否，仅有被反射的所述荧光FB能入射所述荧光滤镜521，换言之，自所述第一光学模块400传递而出的所述激发光EB仅通过所述分光模块520中的所述分光镜522。

第三光学模块600用于接收自所述第二光学模块500的所述分光镜522所传递而出的所述激发光EB，并使所述激发光EB被导引为照射所述待测物DUT。举例来说，所述第三光学模块600具有一反射镜610及一透镜620。所述反射镜610用于改变所述激发光EB的光传输路径而朝向所述待测物DUT照射。所述透镜620可用于扩展所述激发光EB的照射光束，进而在所述待测物DUT上形成足够的照射区域。

所述待测物DUT所发出的所述荧光FB在出射所述第三光学模块 600后，依循反向的光传输路径而依序通过所述分光镜522及所述荧光滤镜521，再入射至所述取像装置700。据此，所述分光镜522可使所述激发光EB穿透以及使所述荧光FB反射至所述荧光滤镜521。

接着请同时参照图4及图5，图4为本发明另一实施例中的荧光检测系统于第一视角下的立体图；图5为图4实施例中的荧光检测系统于第二视角下的立体图。图4及图5是利用图2及图3实施例中所示例的各构件，进一步形成另一实施例中的荧光检测系统内各构件的空间位置关系，并以立体视角呈现，其中，为便于说明，省略所述待测物DUT及其余的机架结构。

所述驱动模块200中，所述马达240的一端与轴心连接的第三枢接件223，可透过连动带230将所述马达240所输出的旋转动力传递至所述第一枢接件221与所述第二枢接件222，进而带动所述第一轴杆211与所述第二轴杆212的旋转。所述第一枢接件221、所述第二枢接件222及所述第三枢接件223的表面可如图4及图5所示的啮合结构，所述啮合结构匹配所述连动带230所枢接的所述第一枢接件221、所述第二枢接件222及所述第三枢接件223的枢接面。在一实施态样中，所述各个枢接件221、222、223可为齿轮，所述马达240则为线性马达。

所述第一轴杆211的旋转连动着所述第一反射元件320，所述第一反射元件320与所述各个光源310具有相匹配的位置关系，可将对应的所述光源 310的出射光线反射，进入所述光传输路径成为所述激发光EB。因此，所述第一轴杆211的旋转可决定出所述激发光EB的发光源(所述光源310)。所述各个光源 310各具有对应的波段，据此可选定所述激发光EB的波段。

所述第二轴杆212的旋转则是连动着所述第一光学模块400及所述第二光学模块500。所述第一光学模块400可令所述激发光EB更加精确地匹配至所述待测物DUT所需的波段。所述第二光学模块500则主要用于处理自所述待测物DUT所发出的所述荧光FB。其中，在所述激发光EB的光传输路径上，可进一步配置用来调整光束的光束整形器BA1及BA2(如图4及图5的实施例)，以依据所需的条件来调整所述激发光EB在光传输路径上的扩束或聚焦等情况。

综上所述，在光传输路径上依序配置的多个光源的其中一个、多个滤镜的其中一个及多个分光模块的其中一个，可藉由所述第一轴杆211、所述第二轴杆212及连动带230的驱动下，同步进行光源的切换、滤镜的切换及分光模块的切换，可以优化所述驱动模块200在荧光检测系统中所占用的空间、缩短前后距，同时藉由单一马达240达到同步的驱动，使得检测系统在光源配置设定的时间上可被缩短。此外，藉由三个枢接件及一连动带的搭配，亦可让转动的同步性有效地提高。

本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然本领域的技术人员应理解的是，上述的实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，所有与上述实施例等效的变化与置换，均属于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以权利要求所界定的范围为准。

【符号说明】

100 控制器

200 驱动模块

211 第一轴杆

212 第二轴杆

221 第一枢接件

222 第二枢接件

223 第三枢接件

230 连动带

240 马达

300 光源模块

310 光源

320 第一反射元件

400 第一光学模块

410 第一固定座

420 滤镜

430 第一通孔

500 第二光学模块

510 第二固定座

520 分光模块

521 荧光滤镜

522 分光镜

530 第二通孔

600 第三光学模块

610 反射镜

620 透镜

700 取像装置

BA1 光束整形器

BA2 光束整形器

DUT 待测物

EB 激发光的光路径

FB 荧光的光路径

ML1 第一杆模块

ML2 第二杆模块

SL 讯号线路。

Claims (9)

1.一种荧光检测系统，用于在照射至一待测物的一光传输路径上提供可选择的一激发光，包含：

一驱动模块，该驱动模块包括一第一轴杆、平行所述第一轴杆的一第二轴杆、固定于所述第一轴杆一端的一第一枢接件、固定于所述第二轴杆一端的一第二枢接件、一马达及枢接所述第一枢接件、所述第二枢接件与所述马达的一连动带，所述马达藉由所述连动带驱动所述第一轴杆及所述第二轴杆的同步旋转；

一光源模块，该光源模块包括多个光源及固定于所述第一轴杆的另一端的第一反射元件，所述第一反射元件随所述第一轴杆的旋转而改变其反射面所对应的光源，提供对应光源的所述激发光至所述光传输路径；

一第一光学模块，该第一光学模块包括一第一固定座及固定于所述第一固定座上的多个滤镜，所述第一固定座是藉由中间部位的一第一通孔固定在所述第二轴杆上，所述多个滤镜环设于所述第一通孔周围；及

一第二光学模块，该第二光学模块包括一第二固定座、固定于所述第二固定座上的多个分光模块，所述第二固定座是藉由中间部位的一第二通孔固定在所述第二轴杆上，所述多个分光模块环设于所述第二通孔周围；

其中，所述多个光源中的一个、所述多个滤镜中的一个及所述多个分光模块中的一个被依序配置于所述光传输路径上，并随所述连动带的驱动而同步进行切换。

2.如权利要求1所述的荧光检测系统，其中，所述马达的一端具有连接至轴心的一第三枢接件，所述连动带枢接所述第三枢接件。

3.如权利要求2所述的荧光检测系统，其中，所述第一枢接件、所述第二枢接件及所述第三枢接件的表面具有一啮合结构，所述啮合结构匹配所述连动带所枢接的所述第一枢接件、所述第二枢接件及所述第三枢接件的枢接面。

4.如权利要求3所述的荧光检测系统，其中，所述各个枢接件为齿轮，所述马达为线性马达。

5.如权利要求1所述的荧光检测系统，其中，所述各个分光模块具有一荧光滤镜及一分光镜，自所述第一光学模块传递而出的所述激发光仅通过所述分光模块中的所述分光镜。

6.如权利要求5所述的荧光检测系统，其中，包含一第三光学模块，是用于接收自所述第二光学模块的所述分光镜传递而出的所述激发光，并使所述激发光被导引为照射所述待测物。

7.如权利要求6所述的荧光检测系统，其中，所述待测物受所述激发光照射后所发出的一荧光在经过所述第三光学模块后，依循反向的所述光传输路径而依序通过所述分光镜及所述荧光滤镜，其中所述分光镜使所述激发光通过以及使所述荧光反射至所述荧光滤镜。

8.如权利要求7所述的荧光检测系统，其中，在所述第二光学模块的后端设有一取像装置，使经过所述荧光滤镜的所述荧光入射至所述取像装置。

9.如权利要求1-8之一所述的荧光检测系统，其中，所述马达耦接一控制器，所述控制器基于所述待测物的属性的设定，对应地使所述第一轴杆及所述第二轴杆转动，进而在所述光传输路径上设定出对应所述待测物的所述光源、所述滤镜及所述分光模块的一组合。

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