CN115093941A - 一种反应管、荧光检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及荧光检测技术领域，尤其涉及一种反应管、荧光检测装置，所述反应管包括检测部，所述的检测部为反应管上激发光照射到的位置以及荧光透过的位置，检测部包括聚光结构，使得激发光经过聚光结构汇聚后再照射到样品杯上，可以使得激发光能够高效集中地照射在反应管中的反应试剂上，或使得荧光经过聚光结构的汇聚后再射出反应管，可以减少荧光的散射，使得荧光检测结构能够高效收集荧光，因此，本发明提高了荧光检测结构在检测时的灵敏度和准确度。

Description

一种反应管、荧光检测装置

技术领域

本申请涉及荧光检测技术领域，尤其涉及一种反应管、荧光检测装置。

背景技术

PCR仪的光学系统是荧光检测的核心技术，直接关联着荧光激发强度及荧光检测的灵敏度。PCR仪的光学系统的工作过程为：光源发射端发出的激发光照射到反应试剂上，激发反应试剂发出荧光，荧光检测结构接收到荧光，并进行检测分析。PCR仪的光学系统中，激发光激发反应试剂发出荧光的效率，以及检测器收集荧光的效率，均影响PCR仪的光学系统检测的灵敏度和准确度，但是，PCR仪的光学系统受到结构和空间的限制，激发光不能高效集中地照射在反应试剂上，这降低了激发光激发反应试剂发出荧光的效率，除此之外，反应试剂发出的荧光也因散射，很大一部分没有被荧光检测结构收集到，导致PCR仪的光学系统的灵敏度和准确度均受到影响。

发明内容

本发明提供了一种反应管、荧光检测装置，用于解决荧光PCR光学系统检测时通道串扰的问题。

第一方面，本发明提供了一种反应管，所述反应管包括检测部；所述检测部包括聚光结构，所述聚光结构用于汇聚激发光或荧光。

可选地，所述聚光结构通过光学计算或仿真模拟的方式得到。

可选地，所述聚光结构为凸透镜结构。

可选地，所述检测部设于所述反应管的侧部。

可选地，所述检测部包括入射端和出射端；所述入射端和/或所述出射端包括所述聚光结构。

可选地，所述入射端和所述出射端均包括内壁和外壁；所述入射端和/或所述出射端的内壁朝所述反应管中间凹陷，使得所述入射端和/或所述出射端的内壁和外壁之间形成所述聚光结构。

可选地，所述检测部设于所述反应管上端的压盖上。

可选地，所述检测部的上端面朝上凸起、下端面朝下凹陷，使得所述检测部的上下两端面之间形成所述聚光结构。

可选地，所述反应管采用模具加工而成。

第二方面，本发明的实施例提供了一种荧光检测装置，包括激发光发射结构、荧光检测结构、第一方面中任一项所述的反应管。

本发明具有如下技术效果：

本发明提供了一种反应管，包括检测部，所述的检测部为反应管上激发光照射到的位置以及荧光透过的位置，检测部包括聚光结构，使得激发光经过聚光结构汇聚后再照射到样品杯上，可以使得激发光能够高效集中地照射在反应管中的反应试剂上，或使得荧光经过聚光结构的汇聚后再射出反应管，可以减少荧光的散射，使得荧光检测结构能够高效收集荧光，因此，本发明提高了荧光检测结构在检测时的灵敏度和准确度。

本发明中聚光结构为凸透镜结构，凸透镜结构能够短距离汇聚光，而反应试剂在反应管内，在PCR仪的光学系统中反应管距离反应试剂最近，适合做短焦距的聚光设计，在反应管上设计的聚光结构为凸透镜结构，利用简单结构实现了较好的汇聚激发光和荧光的效果。

本发明中，聚光结构通过光学计算或仿真模拟的方式得到，可以通过光学计算或仿真模拟的方式设计聚光结构的面型，以达到更好地汇聚激发光和荧光的效果，进一步提高荧光检测的灵敏度和准确度。

本发明中的检测部设于反应管的侧部，适应于荧光检测装置的侧部采光方式，检测部包括入射端和出射端，入射端和/或出射端包括聚光结构，入射端为激发光射入反应管的一端，出射端为荧光射出反应管的一端，入射端包括聚光结构，可以汇聚激发光，进而加强激发光激发反应试剂发出荧光的效率；出射端包括聚光结构，可以汇聚荧光，进而加强荧光被荧光检测结构检测到的效率；入射端和出射端均包括聚光结构，可以同时加强激发光激发反应试剂发出荧光的效率和荧光被荧光检测结构检测到的效率，可进一步提高荧光检测结构检测荧光的灵敏度。

本发明中，检测部设于反应管上端的压盖上，适应于顶部采光的光学系统，检测部的上端面朝上凸起、下端面朝下凹陷，使得检测部的上下两端面之间形成聚光结构，检测部设于压盖上，检测部的上下端面之间形成的聚光结构不影响将反应试剂加入反应管内，且将聚光结构设置在压盖上，可同时汇聚激发光和荧光，提高荧光检测结构检测荧光的灵敏度。

本发明中，反应管采用模具加工而成，一方面可以提高聚光结构的精度，以达到较好的聚光效果，另一方面可以批量制作，提高本发明中具有聚光结构的反应管的生产效率。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。

图1示出了本发明实施例的采用侧部采光的方式的PCR仪的光学系统中的反应管A的结构图。

图2示出了本发明实施例的采用侧部采光的方式的PCR仪的光学系统中的反应管B的结构图。

图3示出了本发明实施例的采用顶部采光的方式的PCR仪的光学系统中的反应管的结构剖面图。

其中，1-侧部；1-1-检测部；1-11-入射端；1-111-聚光结构；1-12-出射端；1-121-内壁；1-122-外壁；2-压盖；2-1-上端面；2-2-下端面。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。

需要说明的是，本发明实施例描述的仅仅是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案，并不构成对本发明实施例提供的技术方案的限定。

本实施例提供了一种反应管，反应管包括检测部1-1；检测部1-1包括聚光结构1-111，聚光结构1-111用于汇聚激发光或荧光。

在PCR仪的光学系统中，通过激发光来激发反应管中的反应试剂，使得反应试剂发出荧光，然后收集荧光，并将荧光传输到相应的荧光检测结构，实现荧光的检测。其中，反应管作为存放反应试剂的容器，与反应试剂的距离最近，通过优化反应管来提高检测荧光的灵敏度和准确度，实现较为简单，也更为有效。具体地，反应管包括检测部1-1，本实施例中所述的检测部1-1为激发光射入反应管时反应管上能够被激发光照射到的位置，以及荧光射出反应管时反应管上能够被荧光照射到的位置。检测部1-1包括聚光结构1-111，聚光结构1-111用以汇聚激发光或荧光，激发光照射到反应试剂上的光密度越强，激发反应试剂发出荧光的效果更好，激发光经过聚光结构1-111汇聚后再照射到反应试剂上，使得照射到反应试剂上的激发光的密度更强，可提高激发反应试剂发出荧光的效率，提高荧光检测的灵敏度和准确度；反应试剂发出的荧光是以反应试剂为相对中心，向四面八方发散式辐射，反应试剂发出的荧光经过聚光结构1-111的汇聚后在射出反应管，使得荧光更集中，更容易被收集到，同样也可以提高荧光检测的灵敏度和准确度。

综上所述，本实施例提供了一种反应管，包括检测部1-1，所述的检测部1-1为反应管上激发光照射到的位置以及荧光透过的位置，检测部1-1包括聚光结构1-111，使得激发光经过聚光结构1-111汇聚后再照射到样品杯上，可以使得激发光能够高效集中地照射在反应管中的反应试剂上，或使得荧光经过聚光结构1-111的汇聚后再射出反应管，可以减少荧光的散射，使得荧光检测结构能够高效收集荧光，因此，本实施例提高了荧光检测结构在检测时的灵敏度和准确度。

PCR仪的光学系统中，有的采用侧部采光的方式，使用一根入射光纤输出激发光激发反应管内的反应试剂，使用一根出射光纤接收被激发的荧光，然后通过出射光纤将荧光传输到荧光检测结构，实现荧光的检测；有的采用顶部采光的光学系统，激发光从反应管的顶部射入反应管，也从反应管的顶部接收激发的荧光。

采用侧部采光的方式的PCR仪的光学系统中，光纤收集的光能力取决于光线的数值孔径，由于荧光本身就是一种很弱的光，光纤的芯径通常都很小，基本在1mm以下。所以靠光直接进入光纤来收集荧光，会造成很多荧光都没有被收集到，将会大大降低荧光的收集效率。在本实施例中，如图1所示，适应于侧部采光的方式，所述检测部1-1设于反应管的侧部1，具体地，所述检测部1-1包括入射端1-11和出射端1-12；入射端1-11和/或出射端1-12包括聚光结构1-111。可以仅仅是在入射端1-11包括聚光结构1-111，也可以仅仅是在出射端1-12包括聚光结构1-111，也可以是入射端1-11和出射端1-12均包括聚光结构1-111。若入射端1-11包括聚光结构1-111，则激发光在经过聚光结构1-111汇聚后再照射到反应试剂上，经过聚光结构1-111汇聚的激发光密度较强，可以提高激发反应试剂发出荧光的效率；若出射端1-12包括聚光结构1-111，则反应试剂发出的荧光首先经过聚光结构1-111汇聚后再发出反应管，减少检测部1-1出射端1-12荧光的散射，使得光线更容易接收到荧光。

本实施例中，所述聚光结构1-111的面型可以为传统的面型，或者，所述聚光结构1-111通过光学计算或仿真模拟的方式得到，聚光结构1-111的面型可以是二次曲面的非球面面型，通光学计算或仿真模拟的方式设计非球面的面型参数，本实施例中的二次曲面可以是椭球面，抛物面，超环面等。

本实施例中，所述聚光结构1-111为凸透镜结构。凸透镜具有聚光作用，本实施例中所述的凸透镜结构为反应管的一部分，由反应管本身所形成，将反应管检测部1-1处的聚光结构1-111设计成凸透镜结构，实现较为简单，因凸透镜作为反应管本身的一部分，在制作反应管时一体制造而成，不需要在后续进行安装等操作，也可以减少制作使用的工序。因此，将聚光结构1-111设计成凸透镜结构，可实现利用简单的结构解决荧光检测灵敏度和准确度低的问题。

更具体地，入射端1-11和出射端1-12均包括内壁1-121和外壁1-122；入射端1-11和/或出射端1-12的内壁1-121朝反应管中间凹陷，使得入射端1-11和/或出射端1-12的内壁1-121和外壁1-122之间形成聚光结构1-111。如上述，本实施例中可以仅仅是在入射端1-11包括聚光结构1-111。具体为，入射端1-11的内壁1-121朝反应管中间凹陷，入射端1-11的外壁1-122为了便于放置，不做其他设计，则入射端1-11的内壁1-121和外壁1-122之间形成“中间厚，周围薄”的凸透镜结构，用以汇聚激发光，而出射端1-12则为任意位置的内外壁1-122之间的距离相对相等的正常结构；也可以仅仅是在出射端1-12包括聚光结构1-111，具体为，出射端1-12的内壁1-121朝反应管中间凹陷，出射端1-12的外壁1-122为了便于放置，不做其他设计，则出射端1-12的内壁1-121和外壁1-122之间形成“中间厚，周围薄”的凸透镜结构，用以汇聚荧光，而入射端1-11则为任意位置的内外壁之间的距离相对相等的正常结构；也可以是入射端1-11和出射端1-12均包括聚光结构1-111，具体为，入射端1-11的内壁1-121朝反应管中间凹陷，出射端1-12的内壁1-121也朝反应管中间凹陷，入射端1-11的外壁1-122和出射端1-12的外壁1-122为了便于放置，不做其他设计，则入射端1-11的内壁1-121和外壁1-122之间形成凸透镜结构，出射端1-12的内壁1-121和外壁1-122之间形成也形成凸透镜结构，可使得反应管同时满足汇聚激发光和汇聚荧光的作用。

采用侧部采光的方式的PCR仪的光学系统中可以不区分入射端1-11和出射端1-12，如图2所示，聚光结构1-111设于反应管的一侧，将反应管聚光结构1-111的一侧朝激发光入射的一端放置时，则具有聚光结构1-111的一侧为入射端1-11，另一侧为出射端1-12；而若将反应管聚光结构1-111的一侧朝收集荧光的一端放置时，则据用聚光结构1-111的一侧为出射端1-12，另一侧为入射端1-11。如图所示1，聚光结构1-111设于反应管的两侧时，任一侧均可作为入射端1-11，而另一侧则为出射端1-12。由于反应管为管状结构，为了便于制作和使用，聚光结构1-111设于反应管的两侧时，本实施例中的入射端1-11和出射端1-12可连通，使得聚光结构1-111环设在检测部1-1处，进而使得反应管在检测部1-1处360°均可作为入射端1-11、出射端1-12，不用考虑反应管的放置方向，提高了使用的便利性。

采用顶部采光的方式的PCR仪的光学系统中，不管是激发光射入反应管还是荧光射出反应管，均从反应管上端进行。为了便于往反应管内放反应试剂，反应管的上端为压盖2，一方面可以在压盖2打开时将反应试剂倒入反应管，另一方面可以在放好反应试剂后盖上压盖2，以防止反应试剂暴露在空气中而发生变化、防止反应试剂倾倒而流失等情况，进而防止影响检测结果。如图3所示，检测部1-1设于反应管上端的压盖2上。激发光从检测部1-1射入反应管，荧光从检测部1-1射出反应管，本实施例中，检测部1-1的上端面2-1朝上凸起、下端面2-2朝下凹陷，使得检测部1-1的上下两端面之间形成聚光结构1-111。检测部1-1的上端面2-1朝上凸起、下端面2-2朝下凹陷，使得检测部1-1上下两端面之间形成类似于凸透镜的结构作为聚光结构1-111，同采用侧部采光的方式的PCR仪的光学系统中相同，将聚光结构1-111设计成凸透镜结构，可实现利用简单的结构解决荧光检测灵敏度和准确度低的问题。采用顶部采光的光学系统中，聚光结构1-111可同时实现激发光的汇聚和荧光的汇聚，提高激发光的密度，使得激发光集中地照射到反应试剂上，提高激发光激发反应试剂发出荧光的效率；汇聚荧光，减少荧光的散射，进而收集到更多的荧光，提高检测荧光的灵敏度和准确度。

本实施例中，所述反应管采用模具加工而成。同种模具制作得反应管的大小、形状均相同，可实现批量生产，且通过模具生产的反应管精度较高，可以满足经过光学计算或仿真模拟的方式得到的需要较高精度的聚光结构1-111的制作，从而减少制作偏差和差异化对检测结果带来的影响。

本实施例还提供了一种荧光检测装置，包括激发光发射结构、荧光检测结构、上述实施例所述的反应管。

激发光发射结构发出激发光，激发光用于激发反应管的反应试剂发出荧光，收集荧光并将荧光传输到荧光检测结构，荧光检测结构用于实现对荧光的检测；其中，激发光发射结构可以为光源，光源发出激发光；荧光检测结构可以为传感器，利用传感器检测荧光。本实施例中反应管采用上述实施例所述的反应管，激发光发射结构发出的激发光可以在经过反应管上聚光结构1-111的汇聚后射到反应试剂上，便于提高激发光的密度，进而提高反应试剂发出荧光的效率，提高荧光检测结构检测荧光的准确度和灵敏度；反应试剂发出的荧光可以经过反应管上聚光结构1-111的汇聚后再发出，汇聚后的荧光较容易被收集，同样可以提高荧光检测结构检测荧光的准确度和灵敏度。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种反应管，其特征在于：

所述反应管包括检测部（1-1）；

所述检测部（1-1）包括聚光结构（1-111），所述聚光结构（1-111）用于汇聚激发光或荧光。

2.根据权利要求2所述的一种反应管，其特征在于：

所述聚光结构（1-111）通过光学计算或仿真模拟的方式得到。

3.根据权利要求1所述的一种反应管，其特征在于：

所述聚光结构（1-111）为凸透镜结构。

4.根据权利要求3所述的一种反应管，其特征在于：

所述检测部（1-1）设于所述反应管的侧部（1）。

5.根据权利要求4所述的一种反应管，其特征在于：

所述检测部（1-1）包括入射端（1-11）和出射端（1-12）；

所述入射端（1-11）和/或所述出射端（1-12）包括所述聚光结构（1-111）。

6.根据权利要求5所述的一种反应管，其特征在于：

所述入射端（1-11）和所述出射端（1-12）均包括内壁（1-121）和外壁（1-122）；

所述入射端（1-11）和/或所述出射端（1-12）的内壁（1-12）朝所述反应管中间凹陷，使得所述入射端和/或所述出射端的内壁（1-121）和外壁（1-122）之间形成所述聚光结构（1-111）。

7.根据权利要求3所述的一种反应管，其特征在于：

所述检测部（1-1）设于所述反应管上端的压盖（2）上。

8.根据权利要求7所述的一种反应管，其特征在于：

所述检测部（1-1）的上端面（2-1）朝上凸起、下端面朝下凹陷，使得所述检测部的上下两端面之间形成所述聚光结构（1-111）。

9.根据权利要求1所述的一种反应管，其特征在于：

所述反应管采用模具加工而成。

10.一种荧光检测装置，其特征在于：

包括激发光发射结构、荧光检测结构、权利要求1-9中任一项所述的反应管。

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