CN114486823A - 用于侧向免疫层析仪器的光路系统和手持设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于侧向免疫层析仪器的光路系统和手持设备。用于侧向免疫层析仪器的光路系统，包括：光源，光源用于照射被检测物，被检测物受光源的激发产生荧光；光路组件，光源位于光路组件的外侧，光路组件包括第一透镜模块和第二透镜模块，第一透镜模块用于接收荧光；第二透镜模块位于第一透镜模块远离被检测物的一侧，用于接收第一透镜模块透射的光；光信号接收器，光信号接收器位于第二透镜模块远离第一透镜模块的一侧，光信号接收器用于接收第二透镜模块透射的光。本发明解决了现有技术中对波长为800nm的荧光物质进行检测的设备存在无法小型化的问题。

Description

用于侧向免疫层析仪器的光路系统和手持设备
技术领域
本发明涉及荧光检测设备技术领域，具体而言，涉及一种用于侧向免疫层析仪器的光路系统和手持设备。
背景技术
目前市场上常用荧光物质主要有荧光微球、荧光束、量子点等，主要波长为470-525nm、635-680nm、365-610nm等。
其中波长为800nm的荧光物质应用不多，而选用波长为800nm的荧光物质作为试剂开发的原料更加稀少，截止目前，台式或大型设备已经解决了该荧光物质激发和发射波段有干涉的问题，且有相关的产品出现；但由于该检测技术具有高精度和高分辨率、高成本及其他壁垒的要求，导致现在还没有用于检测该类试剂的手持设备。
由于采用波长为800nm的荧光物质，在对800nm的荧光物质进行照射激发时，采用的也是长波波长的光源，这样就会导致激发波长与受激后的发射波长之间产生干涉的现象，也就有光源及滤光片之间的不兼容性，以至于检测设备对波长为800nm的荧光物质的检测分辨率非常低，导致灵敏度低。也就是说，对于波长为800nm的荧光物质，还需要解决信号相互干涉的问题。而在提高光源能量时，能够提高激发效果，但是也会导致重复性差的情况。若是光能量低，重复性好，但是灵敏度低。也就是存在重复性与灵敏度无法兼顾的问题。
然而将产品小型化，也对材料和结构设计有着极为严苛的要求，需要解决由材料设计、结构设计、光学系统设计、电子电路、软件算法设计的兼容性上带来的技术壁垒。
也就是说，现有技术中对波长为800nm的荧光物质进行检测的设备存在无法小型化的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于侧向免疫层析仪器的光路系统和手持设备，以解决现有技术中对波长为800nm的荧光物质进行检测的设备存在无法小型化的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于侧向免疫层析仪器的光路系统，包括：光源，光源用于照射被检测物，被检测物受光源的激发产生荧光；光路组件，光源位于光路组件的外侧，光路组件包括第一透镜模块和第二透镜模块，第一透镜模块用于接收荧光；第二透镜模块位于第一透镜模块远离被检测物的一侧，用于接收第一透镜模块透射的光；光信号接收器，光信号接收器位于第二透镜模块远离第一透镜模块的一侧，光信号接收器用于接收第二透镜模块透射的光。
进一步地，第一透镜模块包括：第一透镜，第一透镜用于接收荧光并对荧光进行准直；滤光片，滤光片位于第一透镜远离被检测物的一侧，且滤光片用于接收第一透镜透过的光。
进一步地，滤光片为窄带滤光片。
进一步地，滤光片的中心波长在800nm至850nm之间；滤光片的截止深度为OD6；滤光片的截止范围在300nm至1100nm；滤光片的带宽为50nm。
进一步地，第一透镜具有凸面，第一透镜的凸面朝向滤光片。
进一步地，第一透镜为半球形透镜。
进一步地，第二透镜模块包括第二透镜，第二透镜具有凸面，第二透镜的凸面朝向第一透镜模块。
进一步地，第二透镜为半球形透镜。
进一步地，光源与光路组件呈角度设置。
进一步地，光路组件的透射角度大于等于50度且小于等于55度。
进一步地，光源为金属子弹头封装的大功率LED。
进一步地，光路系统还包括框架模块，框架模块具有用于容置光路组件的光路通孔和用于容置光源的光源通孔，光源通孔位于光路通孔的外侧，且光源通孔与光路通孔成角度设置。
进一步地，光源为多个，光源通孔为多个，多个光源与多个光源通孔一一对应设置，多个光源通过绕光路通孔的周向间隔设置。
进一步地，框架模块包括：框架，框架具有光路通孔和光源通孔；固定件，固定件用于将第一透镜模块和第二透镜模块固定在光路通孔内。
进一步地，框架远离被检测物的一侧的表面具有多个斜面，多个光源通孔位于斜面处，光源安装到光源通孔内后，光源远离被检测物的表面与斜面平齐。
进一步地，斜面具有凹槽，光源通孔设置在凹槽的槽底。
进一步地，框架远离被检测物的表面具有用于容置光信号接收器的沉槽，光路通孔设置在沉槽的槽底，光信号接收器设置在沉槽内，且与沉槽的槽口平齐。
进一步地，沉槽的槽口所在的平面与斜面呈角度设置。
进一步地，光信号接收器与框架模块连接，且光信号接收器盖设在光路通孔远离被检测物的一侧。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于荧光物质检测的手持设备，包括上述的光路系统。
应用本发明的技术方案，用于侧向免疫层析仪器的光路系统包括光源、光路组件和光信号接收器，光源用于照射被检测物，被检测物受光源的激发产生荧光；光源位于光路组件的外侧，光路组件包括第一透镜模块和第二透镜模块，第一透镜模块用于接收荧光；第二透镜模块位于第一透镜模块远离被检测物的一侧，用于接收第一透镜模块透射的光；光信号接收器位于第二透镜模块远离第一透镜模块的一侧，光信号接收器用于接收第二透镜模块透射的光。
被检测物在被光源照射的情况下，会受激发射荧光，而荧光通过光路组件进入导电光信号接收器内。由于将光路组件设置第一透镜模块与第二透镜模块组合的形式，能够实现对荧光的准直和汇聚，以实现对荧光的检测，减少了被检测物的被激发出的荧光和对光源反射的光之间的干涉，保证了后续检测的精度。此外，本申请中的光路系统仅采用了两个透镜模块组合在一起形成，有利于光路系统的小型化，进而可以将本申请中的光路系统应用到用于荧光物质检测的手持设备中，大大增加了对荧光物质检测的便捷性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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示出了本发明的一个可选实施例的光路系统的整体结构示意图；
图2示出了图1中光路系统的爆炸图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、光源；20、光路组件；21、第一透镜；22、滤光片；23、第二透镜；30、光信号接收器；40、框架模块；41、光路通孔；42、光源通孔；421、大径段；422、过渡段；423、小径段；43、框架；431、斜面；432、凹槽；433、沉槽；434、凸沿；44、固定件。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
为了解决现有技术中对波长为800nm的荧光物质进行检测的设备存在无法小型化的问题，本发明提供了一种用于侧向免疫层析仪器的光路系统和手持设备。
如图1至图2所示，用于侧向免疫层析仪器的光路系统包括光源10、光路组件20和光信号接收器30，光源10用于照射被检测物，被检测物受光源10的激发产生荧光；光源10位于光路组件20的外侧，光路组件20包括第一透镜模块和第二透镜模块，第一透镜模块用于接收荧光；第二透镜模块位于第一透镜模块远离被检测物的一侧，用于接收第一透镜模块透射的光；光信号接收器30位于第二透镜模块远离第一透镜模块的一侧，光信号接收器30用于接收第二透镜模块透射的光。
被检测物在被光源10照射的情况下，会受激发射荧光，而荧光通过光路组件20进入导电光信号接收器30内。由于将光路组件20设置第一透镜模块与第二透镜模块组合的形式，能够实现对荧光的准直和汇聚，以实现对荧光的检测，减少了被检测物的被激发出的荧光和对光源10反射的光之间的干涉，保证了后续检测的精度。此外，本申请中的光路系统仅采用了两个透镜模块组合在一起形成，有利于光路系统的小型化，进而可以将本申请中的光路系统应用到用于荧光物质检测的手持设备中，大大增加了对荧光物质检测的便捷性。
如图1至图2所示，第一透镜模块包括第一透镜21和滤光片22，第一透镜21用于接收荧光并对荧光进行准直；滤光片22位于第一透镜21远离被检测物的一侧，且滤光片22用于接收第一透镜21透过的光。第一透镜21的设置能够对被检测物激发产生的荧光进行准直，以便于准直后的荧光能够顺利通过滤光片22，而滤光片22还能够将被检测物反射光源10的光进行过滤掉，进而保证了进入到第二透镜模块和光信号接收器30中绝大部分都是被检测物激发产生的荧光，大大保证了荧光的精度，有效减少了荧光与反射光之间的干涉。
具体的，滤光片22为窄带滤光片。窄带滤光片仅能让很小一部分的光进行透过，而其余部分的光则不能透过滤光片22，进而将荧光与反射光进行有效区分，避免荧光与反射光之间产生干涉的问题。
具体的，滤光片22的中心波长在800nm至850nm之间。可以根据实际需要来选用具体的中心波长的滤光片22，让滤光片22的中心波长附近的光能够通过。这样设置使得滤光片22能够让800nm至850nm周围的光进行通过，而其余波长的光则不能，以使得本申请中的光路系统能够让800nm的光通过，进而使得手持设备能够对800nm前后范围内的荧光进行检测。
具体的，滤光片22的带宽为50nm。也是就说，滤光片22能够让中心波长加减25nm范围内的光通过。也就是说，本申请中的手持设备能够对800nm的荧光进行准确检测。
具体的，滤光片22的透射率大于等于95％。滤光片22能够对785nm至835nm范围内的光的透过率在95％以上，以保证大部分荧光均能够通过，便于后续的检测，保证检测的准确性。
具体的，滤光片22的截止深度为OD6。这样设置可以有效保证滤光片的截止精度，保证透过的荧光的纯洁度。
可选地，滤光片22的截止范围在300nm至1100nm。
如图1至图2所示，第一透镜21具有凸面，第一透镜21的凸面朝向滤光片22。将第一透镜21的凸面朝向滤光片22，使得第一透镜21能够对光线起到准直的作用，保证荧光入射到滤光片22的角度。
如图1至图2所示，第一透镜21为半球形透镜。将第一透镜21设置成半球形透镜，可以缩短第一透镜21的焦距，有利于光路系统的小型化。而半球形透镜的平面朝向被检测物，以使得第一透镜21对光线起到准直的作用，而不会起到汇聚的作用。
如图1至图2所示，第二透镜模块包括第二透镜23，第二透镜23具有凸面，第二透镜23的凸面朝向第一透镜模块。第二透镜23的凸面朝向滤光片22，以便于第二透镜23对经过滤光片22射出后的光进行汇聚，以保证透过滤光片22的光大部分都能够被第二透镜23传输到光信号接收器30内，减少荧光的损失。
具体的，第二透镜23为半球形透镜。将第二透镜23设置成半球形可以缩短第二透镜23的焦距，有利于光路系统的小型化。
如图1所示，光源10与光路组件20呈角度设置。将光源10与光路组件20之间呈夹角设置，以避免光源10对光路组件20产生影响。需要同时保证光源10能够照射到被检测物上，且被激发的荧光能够射入到光路组件20中。
具体的，光源10与光路组件20之间的夹角大于0度且小于90度。
具体的，光路组件20的透射角度大于等于50度且小于等于55度。将光路组件20的透射角度限制在50至55度的范围内，能够有效减少荧光与反射光之间的干涉，保证荧光的精度，以便于后续对荧光检测的准确性。
具体的，光源10为金属子弹头封装的大功率LED。通过子弹头封装能够增加光源的聚焦，而金属对大功率LED整型电路产生的热量进行散热，保证光源10工作的稳定性和安全性。
如图2所示，光路系统还包括框架模块40，框架模块40具有用于容置光路组件20的光路通孔41和用于容置光源10的光源通孔42，光源通孔42位于光路通孔41的外侧，且光源通孔42与光路通孔41成角度设置。框架模块40用于将光源10、光路组件20和光信号接收器30集成在一起，以便于光路系统的移动，且使光路系统可以直接应用到其他设备上，大大增加了光路系统的应用场景。此外，框架模块40还可以减少其他结构对光源10、光路组件20和光信号接收器30之间的干涉，对光源10、光路组件20和光信号接收器30形成保护，以使得光路系统能够稳定工作。
如图1所示，光源10为多个，光源通孔42为多个，多个光源10与多个光源通孔42一一对应设置，多个光源10通过绕光路通孔41的周向间隔设置。光源10为多个，可以在不同的角度对被检测物进行照射，保证被检测物受激产生荧光的效率，以增加后续检测的准确性。
如图1至图2所示，框架模块40包括框架43和固定件44，框架43具有光路通孔41和光源通孔42；固定件44用于将第一透镜模块和第二透镜模块固定在光路通孔41内。固定件44的设置可以将第一透镜模块和第二透镜模块固定在光路通孔内，以保证第一透镜模块和第二透镜模块与框架43之间连接的稳定性，保证第一透镜模块与第二透镜模块相对位置的稳定性，进而保证光路组件20工作的稳定性。
如图1至图2所示，框架43远离被检测物的一侧的表面具有多个斜面431，多个光源通孔42位于斜面431处，光源10安装到光源通孔42内后，光源10远离被检测物的表面与斜面431平齐。于光源通孔42与光路通孔41之间呈角度设置，在框架43上设置斜面431不会影响光源10的工作，同时斜面431的设置使得框架43的体积更加的小巧，在不影响光源10工作的情况下，有利于框架43的小型化。而光源10远离被检测物的表面与斜面431之间平齐，保证在将光源10装配到框架43上后不会增加框架43的体积，有效保证了框架43的小型化。
如图1至图2所示，斜面431具有凹槽432，光源通孔42设置在凹槽432的槽底。在斜面431位置处设置凹槽432以便于凹槽432的槽底对光源10进行支撑，以保证光源10的发光部分能够稳定容置在光源通孔42内。
如图1所示，光源通孔42包括顺次连接的大径段421、过渡段422和小径段423，大径段421的设置有利于光源10装配到光源通孔42内，而小径段423的设置有利于光源10发出的光进行聚焦，大大保证光源10发射的能量。
如图1所示，光信号接收器30与框架模块40连接，且光信号接收器30盖设在光路通孔41远离被检测物的一侧。这样设置可以保证光信号接收器30能够接收到光路组件20的出射光，以便于进行后续的检测。
如图1所示，框架43远离被检测物的表面具有用于容置光信号接收器30的沉槽433，光路通孔41设置在沉槽433的槽底，光信号接收器30设置在沉槽433内，且与沉槽433的槽口平齐。沉槽433的设置能够对光信号接收器30进行限位，便于光信号接收器30与框架43之间的连接，同时保证光信号接收器30能够封堵光路通孔41的出光侧，以保证光信号接收器30稳定工作。
如图1所示，沉槽433的槽口所在的平面与斜面431呈角度设置。也就是说，沉槽433与被检测物正对设置，这样可以减少光路组件的光程，以使得被检测物激发产生的荧光直接进入到光路组件，然后进入到光信号接收器30中，有利于框架43的小型化，以保证整个光路系统的小型化。
如图1所示，框架43靠近被检测物的一侧具有凸沿434，凸沿434的设置便于光路系统与其他结构配合。凸沿434与斜面431间隔设置。
用于荧光物质检测的手持设备包括上述的光路系统。具有上述光路系统的手持设备能够检测800nm的荧光，同时体积更加的小巧轻便。
以一个具体例子进行说明，在本例子中，光源10发射波长为700nm的光，而700nm的光照射到被检测物上，被检测物受激辐射产生810nm的荧光。被检测物反射的700nm的反射光和810nm的荧光均能够通过第一透镜21，而在700nm的反射光和810nm的荧光中只有810nm的荧光能够透过滤光片22，这样就将700nm的光过滤掉了，在第二透镜23的作用下810nm的荧光聚焦到光信号接收器30上。
光信号接收器采用低暗电流陶瓷封装光电二极管，配合50至55度透射的光路组件，以尽可能减小激发和发射光之间的干涉，由于光学玻璃对于光的透射率具有明显的优势，使用光学玻璃的透镜聚焦并采集接收光信号。优选地，光学玻璃选用K9玻璃。
50至55度透射的光路组件能够有效地解决激发能效问题，也能解决设备小型化问题；不仅解决内部10cm体积限制对于材料选型的问题，并且解决13mm内光学反射和透射及焦距设计的问题，最终设计出尺寸体积大约仅为616.25cm3的手持设备。
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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 (10)

1.一种用于侧向免疫层析仪器的光路系统，其特征在于，包括：
光源(10)，所述光源(10)用于照射被检测物，所述被检测物受所述光源(10)的激发产生荧光；
光路组件(20)，所述光源(10)位于所述光路组件(20)的外侧，所述光路组件(20)包括第一透镜模块和第二透镜模块，所述第一透镜模块用于接收所述荧光，所述第二透镜模块位于所述第一透镜模块远离所述被检测物的一侧，用于接收所述第一透镜模块透射的光；
光信号接收器(30)，所述光信号接收器(30)位于所述第二透镜模块远离所述第一透镜模块的一侧，所述光信号接收器(30)用于接收所述第二透镜模块透射的光。
2.根据权利要求1所述的用于侧向免疫层析仪器的光路系统，其特征在于，所述第一透镜模块包括：
第一透镜(21)，所述第一透镜(21)用于接收所述荧光并对所述荧光进行准直；
滤光片(22)，所述滤光片(22)位于所述第一透镜(21)远离所述被检测物的一侧，且所述滤光片(22)用于接收所述第一透镜(21)透过的光。
3.根据权利要求2所述的用于侧向免疫层析仪器的光路系统，其特征在于，
所述滤光片(22)为窄带滤光片；和/或
所述滤光片(22)的中心波长在800nm至850nm之间，所述滤光片(22)的截止深度为OD6，所述滤光片(22)的截止范围在300nm至1100nm，所述滤光片(22)的带宽为50nm；和/或
所述第一透镜(21)具有凸面，所述第一透镜(21)的凸面朝向所述滤光片(22)；可选地，所述第一透镜(21)为半球形透镜。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于侧向免疫层析仪器的光路系统，其特征在于，
所述第二透镜模块包括第二透镜(23)，所述第二透镜(23)具有凸面，所述第二透镜(23)的凸面朝向所述第一透镜模块，可选地，所述第二透镜(23)为半球形透镜；和/或
所述光源(10)与所述光路组件(20)呈角度设置；和/或
所述光路组件(20)的透射角度大于等于50度且小于等于55度；和/或
所述光源(10)为金属子弹头封装的大功率LED。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于侧向免疫层析仪器的光路系统，其特征在于，所述光路系统还包括框架模块(40)，所述框架模块(40)具有用于容置所述光路组件(20)的光路通孔(41)和用于容置光源(10)的光源通孔(42)，所述光源通孔(42)位于所述光路通孔(41)的外侧，且所述光源通孔(42)与所述光路通孔(41)成角度设置。
6.根据权利要求5所述的用于侧向免疫层析仪器的光路系统，其特征在于，所述光源(10)为多个，所述光源通孔(42)为多个，多个所述光源(10)与多个所述光源通孔(42)一一对应设置，多个所述光源(10)通过绕所述光路通孔(41)的周向间隔设置，可选地，所述框架模块(40)包括框架(43)和固定件(44)，所述框架(43)具有所述光路通孔(41)和所述光源通孔(42)，所述固定件(44)用于将所述第一透镜模块和所述第二透镜模块固定在所述光路通孔(41)内。
7.根据权利要求6所述的用于侧向免疫层析仪器的光路系统，其特征在于，所述框架(43)远离所述被检测物的一侧的表面具有多个斜面(431)，多个所述光源通孔(42)位于所述斜面(431)处，所述光源(10)安装到所述光源通孔(42)内后，所述光源(10)远离所述被检测物的表面与所述斜面(431)平齐。
8.根据权利要求7所述的用于侧向免疫层析仪器的光路系统，其特征在于，
所述斜面(431)具有凹槽(432)，所述光源通孔(42)设置在所述凹槽(432)的槽底；和/或
所述框架(43)远离所述被检测物的表面具有用于容置所述光信号接收器(30)的沉槽(433)，所述光路通孔(41)设置在所述沉槽(433)的槽底，所述光信号接收器(30)设置在所述沉槽(433)内，且与所述沉槽(433)的槽口平齐，可选地，所述沉槽(433)的槽口所在的平面与所述斜面(431)呈角度设置。
9.根据权利要求5所述的用于侧向免疫层析仪器的光路系统，其特征在于，所述光信号接收器(30)与所述框架模块(40)连接，且所述光信号接收器(30)盖设在所述光路通孔(41)远离所述被检测物的一侧。
10.一种用于荧光物质检测的手持设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述用于侧向免疫层析仪器的的光路系统。
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