CN114705665A - 荧光检测装置及荧光检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种荧光检测装置及荧光检测方法，荧光检测装置包括荧光激发组件，荧光激发组件包括：第一壳体；发光模组，安装于第一容纳腔内；第一激发二向色镜、第二激发二向色镜以及第三激发二向色镜，第一激发二向色镜和第二激发二向色镜在第一方向上并排设置，第三激发二向色镜和第二激发二向色镜在垂直于第一方向的第二方向上并排设置，且第一激发二向色镜、第二激发二向色镜以及第三激发二向色镜相互平行；聚焦器件，聚焦器件位于第二激发二向色镜在第一方向上背向第一激发二向色镜的一侧。上述荧光检测装置，仅依靠三片二向色镜即可形成四种不同的荧光激发通道，显著简化了荧光激发组件的构造。

Description

荧光检测装置及荧光检测方法

技术领域

本发明涉及分子检测技术领域，特别涉及一种荧光检测装置及荧光检测方法。

背景技术

聚合酶链反应(polymerase chain reaction)简称PCR，是对待定的DNA或RNA片段在体外进行快速扩增的方法，由变性-退火-延伸三个基本反应步骤构成。聚合酶链反应分析仪(polymerase chain reaction analyzer)简称PCR仪，基于PCR技术原理，模拟DNA或RNA的复制过程，在模板、引物、聚合酶等存在的条件下，特异扩增已知序列，对其进行检测分析的仪器设备。实时荧光定量PCR分析在PCR技术的基础上发展而来，实时荧光定量PCR分析通过在PCR反应体系中加入特定的荧光染料，在PCR扩增反应的过程中对荧光强度进行检测从而对样品中目标核酸的浓度进行定量分析的方法。通过对反应体系中荧光信号强度的增加，与一系列具有已知浓度的核酸样品对比，实时荧光定量PCR可以对样品中的目标基因进行定量分析。

由于荧光检测对光学系统有较严格的要求，通常需要激发光的波长与发射光的波长不相互干扰，这就需要添加不同的光学滤光片。在一些应用中，需要对同一反应中的荧光信号进行多通道的检测，即检测不同的激发光。此类多通道检测通常可以用来检测一个样品中的不同目标基因，或者用来检测样品和对照组。

为了达到多通道检测的目的，一些荧光定量检测装置内部包含需要运动的部件以驱动滤光片转动，但这些运动部件不仅增加了荧光定量检测装置的成本，而且在长途运输及长时间使用过程中，可能给装置的可靠性带来隐患。而如果采用将滤光片等部件固定设置，那么为了实现多通道检测，需要设置数量较多的滤光片，从而使荧光定量检测装置的结构更加复杂，增加了荧光定量检测装置的成本的同时增大了荧光定量检测装置的体积。

发明内容

基于此，有必要针对多通量的荧光定量检测装置的结构较为复杂的问题，提供一种荧光检测装置及荧光检测方法，该荧光检测装置及荧光检测方法可以达到在简化结构的同时实现多通量检测的技术效果。

根据本申请的一个方面，提供一种荧光检测装置，包括

安装件，所述安装件用于插设反应管；

荧光激发组件，位于所述安装件的一侧，所述荧光激发组件用于发出荧光激发光束至所述反应管以激发所述反应管中的待检物发出荧光信号；

荧光发射组件，位于所述安装件的一侧，且所述荧光激发组件和所述荧光发射组件间隔设置以形成供所述反应管的检测腔伸入的检测间隙，所述荧光发射组件用于获取并检测所述反应管中的待检物发出的荧光信号；

控制模组，分别与所述荧光激发组件和所述荧光发射组件电性连接，以控制所述荧光激发组件和所述荧光发射组件的工作状态；

其中，所述荧光激发组件包括：

具有第一容纳腔的第一壳体；

发光模组，安装于所述第一容纳腔内，所述发光模组用于发出不同波长的荧光激发光束；

第一激发二向色镜、第二激发二向色镜以及第三激发二向色镜，安装于所述第一容纳腔内，所述第一激发二向色镜和所述第二激发二向色镜在第一方向上并排设置，所述第三激发二向色镜和所述第二激发二向色镜在垂直于所述第一方向的第二方向上并排设置，且所述第一激发二向色镜、所述第二激发二向色镜以及所述第三激发二向色镜相互平行；以及

聚焦器件，安装于所述第一容纳腔内，所述聚焦器件位于所述第二激发二向色镜在所述第一方向上背向所述第一激发二向色镜的一侧，所述聚焦器件用于将由所述发光模组发出的荧光激发光束聚焦至伸入所述检测间隙的所述反应管的检测腔上；

其中，所述发光模组、所述第一激发二向色镜、所述第二激发二向色镜以及所述聚焦器件共同形成第一荧光激发通道，所述第一激发二向色镜和所述第二激发二向色镜分别用于透射由所述发光模组发出的荧光激发光束；

所述发光模组、所述第三激发二向色镜、所述第二激发二向色镜以及所述聚焦器件共同形成第二荧光激发通道，所述第三激发二向色镜和所述第二激发二向色镜分别用于反射由所述发光模组发出的荧光激发光束；

所述发光模组、所述第一激发二向色镜、所述第二激发二向色镜以及所述聚焦器件共同形成第三荧光激发通道，所述第一激发二向色镜用于反射由所述发光模组发出的荧光激发光束，所述第二激发二向色镜用于透射由所述第一激发二向色镜透射的荧光激发光束；

所述发光模组、所述第三激发二向色镜、所述第二激发二向色镜以及所述聚焦器件共同形成第四荧光激发通道，所述第三激发二向色镜用于透射由所述荧光激发组件发出的荧光激发光束，所述第二激发二向色镜用于反射由所述第三激发二向色镜透射的荧光激发光束。

在其中一个实施例中，所述第一激发二向色镜、所述第二激发二向色镜以及所述第三激发二向色镜相对所述第一方向倾斜45°设置。

在其中一个实施例中，所述发光模组包括第一发光器件、第二发光器件、第三发光器件以及第四发光器件；

所述第一发光器件和所述第二发光器件在所述第二方向上并排设置，且所述第一发光器件位于所述第一激发二向色镜在所述第一方向上背向所述第二激发二向色镜的一侧，所述第二发光器件位于所述第三激发二向色镜在所述第一方向上的一侧；

所述第三发光器件和所述第四发光器件在所述第一方向上并排设置，且所述第四发光器件位于所述第三激发二向色镜在所述第二方向上背向所述第二激发二向色镜的一侧，所述第三发光器件位于所述第一激发二向色镜在所述第二方向上的一侧。

在其中一个实施例中，所述第一发光器件、所述第二发光器件、所述第三发光器件以及所述第四发光器件均是低发散角发光器件，且半发散角均小于4°。

在其中一个实施例中，所述荧光激发组件还包括四片激发滤光片，所述第一发光器件的出光侧、所述第二发光器件的出光侧、所述第三发光器件的出光侧以及所述第四发光器件的出光侧均设有一片所述激发滤光片；

其中，至少一片所述激发滤光片为带通滤光片。

在其中一个实施例中，所述荧光发射组件包括：

具有第二容纳腔的第二壳体；

准直器件，安装于所述第二容纳腔靠近所述检测间隙的一侧，所述准直器件用于准直所述反应管中的待检物产生的荧光信号；

第一发射二向色镜、第二发射二向色镜以及第三发射二向色镜，安装于所述第二容纳腔内，所述第一发射二向色镜和所述第二发射二向色镜在第三方向上并排设置，所述第一发射二向色镜和所述第三发射二向色镜在垂直于所述第三方向的第四方向上并排设置，且所述第一发射二向色镜、所述第二发射二向色镜以及所述第三发射二向色镜相互平行；以及

探测模组，安装于所述第二容纳腔内；

其中，所述准直器件位于所述第一发射二向色镜在所述第三方向上背离所述第二发射二向色镜的一侧；

所述准直器件、所述第一发射二向色镜、所述第三发射二向色镜以及所述探测模组共同形成第一荧光发射通道，所述第一发射二向色镜用于反射经过所述准直器件准直的荧光信号，所述第三发射二向色镜用于透射由所述第一发射二向色镜反射的荧光信号；

所述准直器件、所述第一发射二向色镜、所述第二发射二向色镜以及所述探测模组共同形成第二荧光发射通道，所述第一发射二向色镜用于透射经过所述准直器件准直的荧光信号，所述第二发射二向色镜用于反射由所述第一发射二向色镜透射的荧光信号；

所述准直器件、所述第一发射二向色镜、所述第三发射二向色镜以及所述探测模组共同形成第三荧光发射通道，所述第一发射二向色镜和所述第三发射二向色镜均用于反射经过所述准直器件准直的荧光信号；

所述准直器件、所述第一发射二向色镜、所述第二发射二向色镜以及所述探测模组共同形成第四荧光发射通道，所述第一发射二向色镜和所述第二发射二向色镜均用于透射经过所述准直器件准直的荧光信号。

在其中一个实施例中，所述第一发射二向色镜、所述第二发射二向色镜以及所述第三发射二向色镜相对所述第三方向倾斜45°设置。

在其中一个实施例中，所述探测模组包括第一探测器件、第二探测器件、第三探测器件以及第四探测器件；

所述第一探测器件和所述第二探测器件在所述第三方向上间隔设置，且所述第一探测器件位于所述第三发射二向色镜在所述第四方向上背向所述第一发射二向色镜的一侧，所述第二探测器件位于所述第二发射二向色镜在所述第四方向上的一侧；

所述第三探测器件与所述第四探测器件在所述第四方向上并排设置，且所述第四探测器件位于所述第二发射二向色镜在所述第三方向上背向所述第一发射二向色镜的一侧，所述第三探测器件位于所述第三发射二向色镜在所述第三方向上的一侧。

在其中一个实施例中，所述荧光发射组件还包括四片发射滤光片，所述第一探测器件、所述第二探测器件、所述第三探测器件以及所述第四探测器件的进光侧均设有一片所述发射滤光片，至少一片所述发射滤光片为带通滤光片。

在其中一个实施例中，所述荧光发射组件还包括多片透镜及有色滤光片，所述第一探测器件和位于其进光侧的所述发射滤光片之间、所述第二探测器件和位于其进光侧的所述发射滤光片之间，所述第三探测器件和位于其进光侧的所述发射滤光片之间、所述第四探测器件和位于其进光侧的所述发射滤光片之间均设有一片所述透镜，相邻所述透镜和所述发射滤光片之间设有一片所述有色滤光片。

根据本申请的一个方面，提供一种上述的荧光检测装置的荧光检测方法，包括以下步骤：

通过第一荧光激发通道、第二荧光激发通道、第三荧光激发通道或第四荧光激发通道中的至少一者发出预设波长的荧光激发光束至反应管的检测腔；

反应管中的待检物在所述荧光激发光束的激发下产生相应波长的荧光信号；

其中，所述第一荧光激发通道为CY5荧光激发通道，所述第二荧光激发通道为FAM荧光激发通道，所述第三荧光激发通道为ROX荧光激发通道，所述第四荧光激发通道为HEX/VIC荧光激发通道。

在其中一个实施例中，还包括以下步骤：

通过第一荧光发射通道、第二荧光发射通道、第三荧光发射通道或第四荧光发射通道接收并检测相应的所述荧光信号；

其中，所述第一荧光发射通道为HEX/VIC荧光发射通道，所述第二荧光发射通道为ROX荧光发射通道，所述第三荧光发射通道为FAM荧光发射通道，所述第四荧光发射通道为CY5荧光发射通道。

上述荧光检测装置，仅依靠三片二向色镜即可形成四种不同的荧光激发通道以实现多通道检测，相较于现有技术中需要设置五片或更多片二向色镜，显著简化了荧光激发组件的构造，降低了荧光激发组件的成本。而且，由于二向色镜均固定设置，因此无需设置额外的运动机构，因此进一步降低了荧光激发组件的成本，避免了在长途运输及使用过程中由运动机构为可靠性带来隐患。

附图说明

图1为本发明一实施例的荧光检测装置的示意图；

图2为图1所示荧光检测装置的分解示意图；

图3为图1所示荧光检测装置的荧光激发组件和荧光发射组件的内部结构示意图；

图4为图3所示荧光激发组件的分解示意图；

图5为本发明一实施例的荧光激发组件的第一荧光激发通道的示意图；

图6为本发明一实施例的荧光激发组件的第二荧光激发通道的示意图；

图7为本发明一实施例的荧光激发组件的第三荧光激发通道的示意图；

图8为本发明一实施例的荧光激发组件的第四荧光激发通道的示意图；

图9为本发明一实施例的荧光发射组件的第一荧光发射通道的示意图；

图10为本发明一实施例的荧光发射组件的第二荧光发射通道的示意图；

图11为本发明一实施例的荧光发射组件的第三荧光发射通道的示意图；

图12为本发明一实施例的荧光发射组件的第四荧光发射通道的示意图。

附图标号说明：

100、荧光检测装置；10、外壳；12、底座；14、盖板；20、控制模组；21、温控电路板；23、荧光电路板；

30、荧光激发组件；31、第一壳体；312、第一面板；313、第一侧板；314、连接板；315、第一安装块；321、第一发光器件；322、第二发光器件；323、第三发光器件；324、第四发光器件；331、第一激发二向色镜；332、第二激发二向色镜；333、第三激发二向色镜；34、聚焦器件；351、第一激发滤光片；352、第二激发滤光片；353、第三激发滤光片；354、第四激发滤光片；

40、荧光发射组件；41、第二壳体；42、准直器件；431、第一发射二向色镜；432、第二发射二向色镜；433、第三发射二向色镜；441、第一探测器件；442、第二探测器件；443、第三探测器件；444、第四探测器件；451、第一发射滤光片；452、第二发射滤光片；453、第三发射滤光片；454、第四发射滤光片；461、第一透镜；462、第二透镜；463、第三透镜；464、第四透镜；471、第一有色滤光片；472、第二有色滤光片；473、第三有色滤光片；474、第四有色滤光片；

50、安装件；70、散热组件；

200、反应管。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1及图2所示，本发明一实施例提供了一种荧光检测装置100，用于对反应管200中的反应物(包括试剂与DNA样本)进行荧光定量检测。

荧光检测装置100包括外壳10和收容于外壳10内的控制模组20、荧光激发组件30、荧光发射组件40、安装件50、加热组件以及散热组件70，安装件50用于连接反应管200，在控制模组20的控制下，加热组件和散热组件70用于使反应管200内的反应物具有理想的反应温度，荧光激发组件30用于发出一定波长的荧光激发光束至反应管200，反应管200中的待检物标记的荧光基团在荧光激发光束的激发下产生相应波长的荧光信号，荧光发射组件40可获取并检测荧光基团发出的荧光信号以得到检测结果。

外壳10大致呈立方体结构，包括底座12和盖板14，底座12和盖板14相互扣合以形成用于收容控制模组20、荧光激发组件30、荧光发射组件40、安装件50、加热组件以及散热组件70等部件的容置腔。可以理解，外壳10的形状不限，可根据需要设置以满足上述各个部件的安装要求。

控制模组20收容于容置腔在其长度方向上的一端，控制模组20包括在底座12和盖板14的层叠方向间隔设置的温控电路板21和荧光电路板23。温控电路板21与加热组件和散热组件70电性连接，用于控制加热组件和散热组件70的运行状态以为反应管200内的反应物提供理想的温度。荧光电路板23与荧光激发组件30、荧光发射组件40电性连接，用于控制荧光激发组件30和荧光发射组件40的工作状态。

安装件50开设有供反应管200插设的安装槽，加热组件设于安装件50上，用于对插设于安装件50上的反应管200进行加热。荧光激发组件30和荧光发射组件40在容置腔的长度方向上位于控制模组20和安装件50之间，荧光激发组件30和荧光发射组件40呈夹角设置，荧光激发组件30和荧光发射组件40间隔设置以形成供反应管200的检测腔伸入的检测间隙。散热组件70包括风扇，散热组件70位于荧光激发组件30背向荧光发射组件40的一侧。具体在一实施例中，荧光激发组件30和荧光发射组件40之间的形成的夹角的角度优选为90°。

如此，插设于安装件50上的反应管200的检测腔可伸入检测间隙中，荧光激发组件30发出的荧光激发光束可照射至反应管200，反应管200中的待检物标记的荧光基团发出的荧光信号可进入荧光发射组件40中进行检测。加热组件则对反应管200中的待检物进行加热，散热组件70则根据需要对反应管200进行降温。

如图3及图4所示，荧光激发组件30包括第一壳体31、发光模组、三片激发二向色镜以及聚焦器件34。第一壳体31具有第一容纳腔，发光模组、二向激发色镜以及聚焦器件34均收容于第一容纳腔内，发光模组用于发出具有不同波长的荧光激发光束，激发二向色镜用于对荧光激发光束进行透射或反射以调整荧光激发光束的路径，聚焦器件34用于将平行的荧光激发光束聚焦至反应管200。在下列实施例中，

具体地，第一壳体31大致呈立方体状，第一壳体31的长度方向（即图3中的X1方向）为第一方向，第一壳体31的高度方向为第二方向（即图3中的Y1方向）。第一壳体31沿第二方向插设于底座12上，包括第一背板、第一面板312、第一侧板313以及两个连接板314。第一背板和第一面板312间隔且平行设置，第一侧板313沿周向围绕第一背板和第一面板312的边缘以形成第一容纳腔。其中一个连接板314贴附于第一壳体31在第一方向上远离荧光发射组件40的一侧，另一个连接板314贴附于第一壳体31在第二方向上远离底座12的一侧，发光模组的一端焊接于连接板314以通过连接板314与控制模组电性连接。第一背板设有多个间隔排布的第一安装块315，每个第一安装块315上开设有第一卡槽，激发二向色镜等部件可卡设于第一卡槽内以固定安装于第一壳体31内。

发光模组包括第一发光器件321、第二发光器件322、第三发光器件323以及第四发光器件324。其中，第一发光器件321和第二发光器件322位于第一容纳腔在第一方向上远离检测间隙的一侧，第一发光器件321和第二发光器件322在第二方向上并排设置，且第一发光器件321位于第二发光器件322靠近底座12的一侧。第三发光器件323和第四发光器件324位于第一容纳腔在第二方向上远离底座12的一侧，第三发光器件323和第四发光器件324在第一方向上并排设置，且第四发光器件324位于第三发光器件323靠近检测间隙的一侧。

作为一较佳的实施方式，第一发光器件321、第二发光器件322、第三发光器件323以及第四发光器件324均由发光二极管形成，且上述四者均是低发散角发光器件，且第一发光器件321、第二发光器件322、第三发光器件323以及第四发光器件324的半发散角均小于4°。由于低发射角度的发光二极管发出的光接近平行光，因此无需额外设置准直透镜，从而简化了荧光激发组件30的整体结构，降低了荧光激发组件30的制造成本。

荧光激发组件30包括相互平行设置的第一激发二向色镜331、第二激发二向色镜332以及第三激发二向色镜333。第一激发二向色镜331和第二激发二向色镜332在第一方向上并排设置，第一发光器件321位于第一激发二向色镜331在第一方向上背向第二激发二向色镜332的一侧，第三激发二向色镜333和第二激发二向色镜332在垂直于第一方向的第二方向上并排设置，第二发光器件322位于第三激发二向色镜333在第一方向上的一侧，第四发光器件324位于第三激发二向色镜333在第二方向上背向第二激发二向色镜332的一侧，第三发光器件323位于第一激发二向色镜331在第二方向上的一侧。第一激发二向色镜331、第二激发二向色镜332以及第三激发二向色镜333可根据光束的波长起到反射作用或透射作用，从而调节光束的路径。

作为一较佳的实施方式，第一激发二向色镜331、第二激发二向色镜332以及第三激发二向色镜333均相对第一方向倾斜45°设置，因此具有较高的信噪比。

聚焦器件34由具有聚焦作用的柱面镜形成，聚焦器件34位于第二激发二向色镜332在第一方向上背向第一激发二向色镜331的一侧。

如此，发光模组的第一发光器件321、第一激发二向色镜331、第二激发二向色镜332以及聚焦器件34共同形成第一荧光激发通道，通过第一激发二向色镜331的透射、第二激发二向色镜332的透射来实现第一荧光激发通道的光路传播；发光模组的第二发光器件322、第三激发二向色镜333、第二激发二向色镜332以及聚焦器件34共同形成第二荧光激发通道，通过第三激发二向色镜333的反射、第二激发二向色镜332的反射来实现第二荧光激发通道的光路传播；发光模组的第三发光器件323、第一激发二向色镜331、第二激发二向色镜332以及聚焦器件34共同形成第三荧光激发通道，通过第一激发二向色镜331的反射、第二激发二向色镜332的透射来实现第三荧光激发通道的光路传播；发光模组的第四发光器件324、第三激发二向色镜333、第二激发二向色镜332以及聚焦器件34共同形成第四荧光激发通道，通过第三激发二向色镜333的透射、第二激发二向色镜332的反射来实现第四荧光激发通道的光路传播。

采用上述排布方式，仅依靠三片二向色镜即可形成四种不同的荧光激发通道以实现多通道检测，相较于现有技术中需要设置五片或更多片二向色镜，显著简化了荧光激发组件30的构造，降低了荧光激发组件30的成本。而且，由于二向色镜均固定设置，因此无需设置额外的运动机构，因此进一步降低了荧光激发组件30的成本，避免了在长途运输及使用过程中由运动机构为可靠性带来隐患。

进一步地，荧光激发组件30还包括四片激发滤光片，第一发光器件321、第二发光器件322、第三发光器件323以及第四发光器件324的出光侧均间隔设有一片激发滤光片，激发滤光片用于对发光器件射出的光束进行滤光，以使到达二向色镜的光束满足特定的波长要求。其中，至少一片激发滤光片为带通滤光片，优选地，四片激发滤光片均为带通滤光片。相较于现有技术中需叠加两片长通或短通滤光片，带通滤光片具有较宽的带宽而无需叠加使用，因此简化了荧光激发组件30的结构，降低了制造成本。

具体地，荧光激发组件30包括第一激发滤光片351、第二激发滤光片352、第三激发滤光片353、第四激发滤光片354。其中，第一激发滤光片351位于第一发光器件321朝向第一激发二向色镜331的一侧，用于过滤从第一发光器件321射出的光束；第二激发滤光片352位于第二发光器件322朝向第三激发二向色镜333的一侧，用于过滤从第二发光器件322射出的光束；第三激发滤光片353位于第三发光器件323朝向第一激发二向色镜331的一侧，用于过滤从第三发光器件323射出的光束；第四激发滤光片354位于第四发光器件324朝向第三激发二向色镜333的一侧，用于过滤从第四发光器件324射出的光束。

上述荧光激发组件30的工作原理如下：

如图5所示，由第一发光器件321、第一激发滤光片351、第一激发二向色镜331、第二激发二向色镜332以及聚焦器件34共同形成第一荧光激发通道可作为CY5荧光激发通道，第一发光器件321用于发出红色的光束。第一发光器件321发出的红色光束经过第一激发滤光片351滤光后，透射通过第一激发二向色镜331和第二激发二向色镜332照射至聚焦器件34，聚焦器件34可将平行光聚焦至反应管200，激发反应管200中的样本标记的CY5荧光基团发出相应波长的荧光信号。

如图6所示，由第二发光器件322、第二激发滤光片352、第三激发二向色镜333、第二激发二向色镜332以及聚焦器件34共同形成的第二荧光激发通道可作为FAM荧光激发通道，第二发光器件322用于发出蓝色的光束。第二发光器件322发出的蓝色光束经过第二激发滤光片352滤光后，通过第三激发二向色镜333的反射到达第二激发二向色镜332，然后通过第二激发二向色镜332的反射照射至聚焦器件34，聚焦器件34可将平行光聚焦至反应管200，激发反应管200中的待检物标记的FAM荧光基团发出相应波长的荧光信号。

如图7所示，由第三发光器件323、第三激发滤光片353、第一激发二向色镜331、第二激发二向色镜332以及聚焦器件34共同形成的第三荧光激发通道可作为ROX荧光激发通道，第三发光器件323用于发出黄色的光束。第三发光器件323发出的黄色光束经过第三激发滤光片353滤光后，通过第一激发二向色镜331的反射后，透射通过第二激发二向色镜332照射至聚焦器件34，聚焦器件34可将平行光聚焦至反应管200，激发反应管200中的待检物标记的ROX荧光基团发出相应波长的荧光信号。

如图8所示，由第四发光器件324、第四激发滤光片354、第三激发二向色镜333、第二激发二向色镜332以及聚焦器件34共同形成的第四荧光激发通道可作为HEX/VIC荧光激发通道，第四发光器件324用于发出绿色的光束。第四发光器件324发出的绿色光束经过第四激发滤光片354滤光后，透射通过第三激发二向色镜333后，通过第二激发二向色镜332的反射照射至聚焦器件34，聚焦器件34可将平行光聚焦至反应管200，激发反应管200中的待检物标记的HEX/VIC荧光基团发出相应波长的荧光信号。

请继续参阅图2及图3，荧光发射组件40包括第二壳体41、准直器件42、三片发射二向色镜以及探测模组，第二壳体41具有第二容纳腔，探测模组、发射二向色镜以及准直器件42均收容于第二容纳腔内，准直器件42用于准直反应管200中的待检物发出的荧光信号，发射二向色镜用于调整由准直器件42准直后的光束的路径使其照射至探测模组，探测模组用于对光束进行检测以得到检测结果。

具体地，第二壳体41大致呈立方体状，第二壳体41的长度方向（即图3中的X2方向）为第三方向，第二壳体41的高度方向为第四方向（即图3中的Y2方向），其中，第三方向与第一方向垂直，第四方向与第二方向平行。第二壳体41沿第四方向插设于底座12上，包括第二背板、第二面板以及第二侧板。第二背板和第二面板间隔且平行设置，第二侧板沿周向围绕第二背板和第二面板以形成第二容纳腔。第二背板开设有安装槽，安装槽的槽壁开设有第二卡槽，发射二向色镜等部件可卡设于第二卡槽以固定安装于第二壳体41内。

准直器件42由具有准直作用的柱面镜形成，准直器件42位于第二容纳腔朝向检测间隙的一侧，并与荧光激发组件30中的聚焦器件34位于反应管200的相对两侧，因此，反应管200中的待检物产生的荧光信号可被准直器件42获取并成为平行光。

荧光发射组件40包括相互平行设置的第一发射二向色镜431、第二发射二向色镜432以及第三发射二向色镜433。第一发射二向色镜431和第二发射二向色镜432在第三方向上并排设置，第一发射二向色镜431和第三发射二向色镜433在垂直于第三方向的第四方向上并排设置，准直器件42位于第一发射二向色镜431在第三方向上背离第二发射二向色镜432的一侧。第一发射二向色镜431、第二发射二向色镜432以及第三发射二向色镜433可根据荧光信号的波长起到反射或透射作用，从而调节光束的路径。

作为一较佳的实施方式，第一发射二向色镜431、第二发射二向色镜432以及第三发射二向色镜433相对第三方向倾斜45°设置，因此具有较高的信噪比。

探测模组包括第一探测器件441、第二探测器件442、第三探测器件443以及第四探测器件444。第一探测器件441和第二探测器件442在第三方向上间隔设置，且第一探测器件441位于第三发射二向色镜433在第四方向上背向第一发射二向色镜431的一侧，第二探测器件442位于第二发射二向色镜432在第四方向上的一侧。第三探测器件443与第四探测器件444在第四方向上并排设置，且第四探测器件444位于第二发射二向色镜432在第三方向上背向第一发射二向色镜431的一侧，第三探测器件443位于第三发射二向色镜433在第三方向上的一侧。

如此，准直器件42、第一发射二向色镜431、第三发射二向色镜433以及探测模组的第一探测器件441共同形成第一荧光发射通道，通过第一发射二向色镜431反射、第三发射二向色镜433透射来实现第一荧光发射通道的光路传播；准直器件42、第一发射二向色镜431、第二发射二向色镜432以及探测模组的第二探测器件442共同形成第二荧光发射通道，通过第一发射二向色镜431透射、第二发射二向色镜432反射来实现第二荧光发射通道的光路传播；准直器件42、第一发射二向色镜431、第三发射二向色镜433以及探测模组的第三探测器件443共同形成第三荧光发射通道，通过第一发射二向色镜431反射、第三发射二向色镜433反射来实现第三荧光发射通道的光路传播；准直器件42、第一发射二向色镜431、第二发射二向色镜432以及探测模组的第四探测器件444共同形成第四荧光发射通道，通过第一发射二向色镜431的透射、第二发射二向色镜432的透射来实现第四荧光发射通道的光路传播。

采用上述排布方式，仅依靠三片二向色镜即可形成四种不同的荧光发射通道以实现多通道检测，相较于现有技术中需要设置五片或更多片二向色镜，显著简化了荧光发射组件40的构造，降低了荧光发射组件40的成本。而且，由于二向色镜均固定设置，因此无需设置额外的运动机构，因此进一步降低了荧光发射组件40的成本，避免了在长途运输及使用过程中由运动机构为可靠性带来隐患。

进一步地，荧光发射组件40还包括至少四片发射滤光片、四片透镜以及四片有色滤光片。第一探测器件441、第二探测器件442、第三探测器件443以及第四探测器件444的进光侧均设有至少一片发射滤光片，发射滤光片用于过滤光束。第一探测器件441和位于其进光侧的发射滤光片之间、第二探测器件442和位于其进光侧的发射滤光片之间，第三探测器件443和位于其进光侧的发射滤光片之间、第四探测器件444和位于其进光侧的发射滤光片之间均设有一片透镜，透镜用于聚焦平行光。相邻透镜和发射滤光片之间设有一片有色滤光片，用于进行补充滤光。

其中，至少一片发射滤光片为带通滤光片，优选地，四片发射滤光片均为带通滤光片。相较于现有技术中需叠加两片长通或短通滤光片，带通滤光片具有较宽的带宽而无需叠加使用，因此简化了荧光激发组件30的结构，降低了制造成本。

具体地，荧光发射组件40包括第一发射滤光片451、第二发射滤光片452、两片第三发射滤光片453、第四发射滤光片454、第一透镜461、第二透镜462、第三透镜463、第四透镜464、第一有色滤光片471、第二有色滤光片472、第三有色滤光片473以及第四有色滤光片474。

第一探测器件441、第一有色滤光片471、第一透镜461以及第一发射滤光片451沿第四方向间隔排布，第一荧光发射通道的荧光信号依次经过第一发射滤光片451的过滤、第一透镜461的聚焦、第一有色滤光片471的补充过滤到达第一探测器件441。

第二探测器件442、第二有色滤光片472、第二透镜462以及第二发射滤光片452沿第四方向间隔排布，第二荧光发射通道的荧光信号依次经过第二发射滤光片452的过滤、第二透镜462的聚焦、第二有色滤光片472的补充过滤到达第二探测器件442。

第三探测器件443、第三有色滤光片473、第三透镜463以及两片第三发射滤光片453沿第四方向间隔排布，第三荧光发射通道的荧光信号依次经过两片第三发射滤光片453的过滤、第三透镜463的聚焦、第三有色滤光片473的补充过滤到达第三探测器件443。

第四探测器件444、第四有色滤光片474、第四透镜464以及两片第四发射滤光片454沿第四方向间隔排布，第四荧光发射通道的荧光信号依次经过第四发射滤光片454的过滤、第四透镜464的聚焦、第四有色滤光片474的补充过滤到达第四探测器件444。

上述荧光发射组件40的工作原理如下：

如图9所示，由准直器件42、第一发射二向色镜431、第三发射二向色镜433、第一发射滤光片451、第一透镜461、第一有色滤光片471以及第一探测器件441形成的第一荧光发射通道可作为HEX/VIC荧光发射通道。反应管200中的待检物发出的荧光经过反应管200的侧壁发出，经过准直器件42的准直形成平行光后，通过第一发射二向色镜431的反射后，透射通过第三发射二向色镜433，然后经过第一发射滤光片451的过滤、第一透镜461的聚焦、第一有色滤光片471的补充滤光后到达第一探测器件441，第一探测器件441可对待检物标记的HEX/VIC荧光基团发出的荧光信号进行检测以达到检测结果。

如图10所示，由准直器件42、第一发射二向色镜431、第二发射二向色镜432、第二发射滤光片452、第二透镜462、第二有色滤光片472以及第二探测器件442形成的第二荧光发射通道可作为ROX荧光发射通道。反应管200中的待检物发出的荧光经过反应管200的侧壁发出，经过准直器件42的准直形成平行光后，透射通过第一发射二向色镜431，然后通过第二发射二向色镜432的反射到达第二发射滤光片452，经过第二发射滤光片452的过滤、第二透镜462的聚焦、第二有色滤光片472的补充滤光后到达第二探测器件442，第二探测器件442可对待检物标记的ROX荧光基团发出的荧光信号进行检测以达到检测结果。

如图11所示，由准直器件42、第一发射二向色镜431、第三发射二向色镜433、第三透镜463、第三有色滤光片473及第三探测器件443形成的第三荧光发射通道高可作为FAM荧光发射通道。反应管200中的待检物发出的荧光经过反应管200的侧壁发出，经过准直器件42的准直形成平行光后，先后通过第一发射二向色镜431、第三发射二向色镜433的反射后，经过第三发射滤光片453的过滤、第三透镜463的聚焦、第三有色滤光片473的补充滤光后到达第三探测器件443，第三探测器件443可对待检物标记的FAM荧光基团发出的荧光信号进行检测以达到检测结果。

如图12所示，由准直器件42、第一发射二向色镜431、第二发射二向色镜432、第四透镜464、第四有色滤光片474及第四探测器件444形成的第四荧光发射通道可作为CY5荧光发射通道。反应管200中的待检物发出的荧光经过反应管200的侧壁发出，经过准直器件42的准直形成平行光后，透射通过第一发射二向色镜431和第二发射二向色镜432后，经过第四发射滤光片454的过滤、第四透镜464的聚焦、第四有色滤光片474的补充滤光后到达第四探测器件444，第四探测器件444可对待检物标记的CY5荧光基团发出的荧光信号进行检测以达到检测结果。

利用上述荧光检测装置100的荧光检测方法，包括以下步骤：

S110：通过第一荧光激发通道、第二荧光激发通道、第三荧光激发通道或第四荧光激发通道中的至少一者发出预设波长的荧光激发光束至反应管200。

具体地，在控制模组20的控制下，第一发光器件321、第二发光器件322、第三发光器件323或第四发光器件324中的至少一者发出相应波长的荧光激发光束，该荧光激发光束经过第一荧光激发通道、第二荧光激发通道、第三荧光激发通道或第四荧光激发通道照射至反应管200。可以理解，第一发光器件321、第二发光器件322、第三发光器件323和第四发光器件324可同时发光以同时形成不同波长的荧光激发光束，也可仅有其中的一者、两者或三者同时发光。

S120：反应管200中的待检物在荧光激发光束的激发下产生相应波长的荧光信号。

当荧光激发光束经过第一荧光激发通道、第二荧光激发通道、第三荧光激发通道或第四荧光激发通道照射至反应管200后，反应管200中的待检物在荧光激发光束的激发下产生相应波长的荧光信号。

S130：接收反应管200中待检物在荧光激发光束的激发下产生的荧光信号，并通过第一荧光发射通道、第二荧光发射通道、第三荧光发射通道或第四荧光发射通道中至少一者检测荧光信号。

具体地，荧光反射组件接收反应管200中发出的荧光信号，不同波长的荧光信号通过第一荧光发射通道、第二荧光发射通道、第三荧光发射通道或第四荧光发射通道中的至少一者到达第一探测器件441、第二探测器件442、第三探测器件443或第四探测器件444中的至少一者，第一探测器件441、第二探测器件442、第三探测器件443或第四探测器件444中的至少一者可对荧光信号进行检测以得到检测结果。当第一发光器件321、第二发光器件322、第三发光器件323和第四发光器件324同时发光时，第一探测器件441、第二探测器件442、第三探测器件443或第四探测器件444同时对荧光信号进行检测。

上述荧光检测装置100及荧光检测方法，有效简化了荧光检测装置100的结构和检测步骤，降低了荧光检测装置100的成本，同时保证了荧光检测装置100的可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种荧光检测装置，其特征在于，包括

安装件，用于插设反应管；

荧光激发组件，位于所述安装件的一侧，所述荧光激发组件用于发出荧光激发光束至所述反应管以激发所述反应管中的待检物发出荧光信号；

荧光发射组件，位于所述安装件的一侧，且所述荧光激发组件和所述荧光发射组件间隔设置以形成供所述反应管的检测腔伸入的检测间隙，所述荧光发射组件用于获取并检测所述反应管中的待检物发出的荧光信号；

控制模组，分别与所述荧光激发组件和所述荧光发射组件电性连接，以控制所述荧光激发组件和所述荧光发射组件的工作状态；

其中，所述荧光激发组件包括：

具有第一容纳腔的第一壳体；

发光模组，安装于所述第一容纳腔内，所述发光模组用于发出不同波长的荧光激发光束；

第一激发二向色镜、第二激发二向色镜以及第三激发二向色镜，安装于所述第一容纳腔内，所述第一激发二向色镜和所述第二激发二向色镜在第一方向上并排设置，所述第三激发二向色镜和所述第二激发二向色镜在垂直于所述第一方向的第二方向上并排设置，且所述第一激发二向色镜、所述第二激发二向色镜以及所述第三激发二向色镜相互平行；以及

聚焦器件，安装于所述第一容纳腔内，所述聚焦器件位于所述第二激发二向色镜在所述第一方向上背向所述第一激发二向色镜的一侧，所述聚焦器件用于将由所述发光模组发出的荧光激发光束聚焦至伸入所述检测间隙的所述反应管的检测腔上；

其中，所述发光模组、所述第一激发二向色镜、所述第二激发二向色镜以及所述聚焦器件共同形成第一荧光激发通道，所述第一激发二向色镜和所述第二激发二向色镜分别用于透射由所述发光模组发出的荧光激发光束；

所述发光模组、所述第三激发二向色镜、所述第二激发二向色镜以及所述聚焦器件共同形成第二荧光激发通道，所述第三激发二向色镜和所述第二激发二向色镜分别用于反射由所述发光模组发出的荧光激发光束；

所述发光模组、所述第一激发二向色镜、所述第二激发二向色镜以及所述聚焦器件共同形成第三荧光激发通道，所述第一激发二向色镜用于反射由所述发光模组发出的荧光激发光束，所述第二激发二向色镜用于透射由所述第一激发二向色镜透射的荧光激发光束；

所述发光模组、所述第三激发二向色镜、所述第二激发二向色镜以及所述聚焦器件共同形成第四荧光激发通道，所述第三激发二向色镜用于透射由所述荧光激发组件发出的荧光激发光束，所述第二激发二向色镜用于反射由所述第三激发二向色镜透射的荧光激发光束。

2.根据权利要求1所述的荧光检测装置，其特征在于，所述第一激发二向色镜、所述第二激发二向色镜以及所述第三激发二向色镜相对所述第一方向倾斜45°设置。

3.根据权利要求1所述的荧光检测装置，其特征在于，所述发光模组包括第一发光器件、第二发光器件、第三发光器件以及第四发光器件；

所述第一发光器件和所述第二发光器件在所述第二方向上并排设置，且所述第一发光器件位于所述第一激发二向色镜在所述第一方向上背向所述第二激发二向色镜的一侧，所述第二发光器件位于所述第三激发二向色镜在所述第一方向上的一侧；

所述第三发光器件和所述第四发光器件在所述第一方向上并排设置，且所述第四发光器件位于所述第三激发二向色镜在所述第二方向上背向所述第二激发二向色镜的一侧，所述第三发光器件位于所述第一激发二向色镜在所述第二方向上的一侧。

4.根据权利要求3所述的荧光检测装置，其特征在于，所述第一发光器件、所述第二发光器件、所述第三发光器件以及所述第四发光器件均是低发散角发光器件，且半发散角均小于4°。

5.根据权利要求3所述的荧光检测装置，其特征在于，所述荧光激发组件还包括四片激发滤光片，所述第一发光器件的出光侧、所述第二发光器件的出光侧、所述第三发光器件的出光侧以及所述第四发光器件的出光侧均设有一片所述激发滤光片；

其中，至少一片所述激发滤光片为带通滤光片。

6.根据权利要求1所述的荧光检测装置，其特征在于，所述荧光发射组件包括：

具有第二容纳腔的第二壳体；

准直器件，安装于所述第二容纳腔靠近所述检测间隙的一侧，所述准直器件用于准直所述反应管中的待检物产生的荧光信号；

第一发射二向色镜、第二发射二向色镜以及第三发射二向色镜，安装于所述第二容纳腔内，所述第一发射二向色镜和所述第二发射二向色镜在第三方向上并排设置，所述第一发射二向色镜和所述第三发射二向色镜在垂直于所述第三方向的第四方向上并排设置，且所述第一发射二向色镜、所述第二发射二向色镜以及所述第三发射二向色镜相互平行；以及

探测模组，安装于所述第二容纳腔内；

其中，所述准直器件位于所述第一发射二向色镜在所述第三方向上背离所述第二发射二向色镜的一侧；

所述准直器件、所述第一发射二向色镜、所述第三发射二向色镜以及所述探测模组共同形成第一荧光发射通道，所述第一发射二向色镜用于反射经过所述准直器件准直的荧光信号，所述第三发射二向色镜用于透射由所述第一发射二向色镜反射的荧光信号；

所述准直器件、所述第一发射二向色镜、所述第二发射二向色镜以及所述探测模组共同形成第二荧光发射通道，所述第一发射二向色镜用于透射经过所述准直器件准直的荧光信号，所述第二发射二向色镜用于反射由所述第一发射二向色镜透射的荧光信号；

所述准直器件、所述第一发射二向色镜、所述第三发射二向色镜以及所述探测模组共同形成第三荧光发射通道，所述第一发射二向色镜和所述第三发射二向色镜均用于反射经过所述准直器件准直的荧光信号；

所述准直器件、所述第一发射二向色镜、所述第二发射二向色镜以及所述探测模组共同形成第四荧光发射通道，所述第一发射二向色镜和所述第二发射二向色镜均用于透射经过所述准直器件准直的荧光信号。

7.根据权利要求6所述的荧光检测装置，其特征在于，所述第一发射二向色镜、所述第二发射二向色镜以及所述第三发射二向色镜相对所述第三方向倾斜45°设置。

8.根据权利要求6所述的荧光检测装置，其特征在于，所述探测模组包括第一探测器件、第二探测器件、第三探测器件以及第四探测器件；

所述第一探测器件和所述第二探测器件在所述第三方向上间隔设置，且所述第一探测器件位于所述第三发射二向色镜在所述第四方向上背向所述第一发射二向色镜的一侧，所述第二探测器件位于所述第二发射二向色镜在所述第四方向上的一侧；

所述第三探测器件与所述第四探测器件在所述第四方向上并排设置，且所述第四探测器件位于所述第二发射二向色镜在所述第三方向上背向所述第一发射二向色镜的一侧，所述第三探测器件位于所述第三发射二向色镜在所述第三方向上的一侧。

9.根据权利要求8所述的荧光检测装置，其特征在于，所述荧光发射组件还包括四片发射滤光片，所述第一探测器件、所述第二探测器件、所述第三探测器件以及所述第四探测器件的进光侧均设有一片所述发射滤光片，至少一片所述发射滤光片为带通滤光片。

10.根据权利要求9所述的荧光检测装置，其特征在于，所述荧光发射组件还包括多片透镜及有色滤光片，所述第一探测器件和位于其进光侧的所述发射滤光片之间、所述第二探测器件和位于其进光侧的所述发射滤光片之间，所述第三探测器件和位于其进光侧的所述发射滤光片之间、所述第四探测器件和位于其进光侧的所述发射滤光片之间均设有一片所述透镜，相邻所述透镜和所述发射滤光片之间设有一片所述有色滤光片。

11.一种如权利要求1至10任意一项所述的荧光检测装置的荧光检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过第一荧光激发通道、第二荧光激发通道、第三荧光激发通道或第四荧光激发通道中的至少一者发出预设波长的荧光激发光束至反应管的检测腔；

反应管中的待检物在所述荧光激发光束的激发下产生相应波长的荧光信号；

其中，所述第一荧光激发通道为CY5荧光激发通道，所述第二荧光激发通道为FAM荧光激发通道，所述第三荧光激发通道为ROX荧光激发通道，所述第四荧光激发通道为HEX/VIC荧光激发通道。

12.根据权利要求11所述的荧光检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：

通过第一荧光发射通道、第二荧光发射通道、第三荧光发射通道或第四荧光发射通道中的至少一者接收并检测相应的所述荧光信号；

其中，所述第一荧光发射通道为HEX/VIC荧光发射通道，所述第二荧光发射通道为ROX荧光发射通道，所述第三荧光发射通道为FAM荧光发射通道，所述第四荧光发射通道为CY5荧光发射通道。

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