CN115128049A - 一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置 - Google Patents
一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115128049A CN115128049A CN202110334506.6A CN202110334506A CN115128049A CN 115128049 A CN115128049 A CN 115128049A CN 202110334506 A CN202110334506 A CN 202110334506A CN 115128049 A CN115128049 A CN 115128049A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solid immersion
- immersion lens
- fluorescence
- layer
- collection device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6402—Atomic fluorescence; Laser induced fluorescence
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6486—Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N2021/6463—Optics
- G01N2021/6478—Special lenses
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置，反应层采用光波导激发生化反应孔内的待测物产生荧光信号，利用固体浸没透镜对所述荧光信号进行准直，方便信号收集层收集荧光信号，并进行识别检测，在满足设备微型化的同时，对准直单元所处的位置及大小进行控制，极大地提高了光学检测的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及基因工程领域，具体涉及一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置。
背景技术
DNA测序（DNA sequencing，或译DNA定序）是指分析特定DNA片段的碱基序列，也就是腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）与鸟嘌呤的（G）排列方式。
目前，用于测序的技术主要包括双脱氧核苷酸链终止法（Sanger测序法）等采用荧光测序DNA的第一代测序方法、采用循环芯片测序法的第二代测序方法以及美国PacificBiosciences公司的单分子实时测序技术和英国Oxford Nanopore Technologies公司的纳米孔测序技术的第三代测序方法。DNA荧光测序法虽然具有极高的准确性，但是，现有技术中，DNA荧光测序法具有设备难以微型化，无法大规模应用等缺点。
因此，仍然需要追求更加完美的测序技术，以解决设备无法微型化、低精度、高成本的缺点。
发明内容
本发明提供一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置，以解决上述部分/全部的技术问题。
为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置，包括，反应层、若干固体浸没透镜以及信号收集层，所述反应层具有光波导和用于装载待测物的若干生化反应孔，所述光波导用于产生激发光，使待测物发射荧光信号，所述固体浸没透镜与所述生化反应孔一一对应，并且所述反应层位于所述固体浸没透镜的焦点处。其中，所述反应层具有光波导和用于装载待测物的若干生化反应孔，所述光波导用于产生激发光，使待测物发射荧光信号，所述固体浸没透镜对所述荧光信号进行准直，所述信号收集层对所述荧光信号进行识别检测。
所述若干固体浸没透镜呈周期性二维矩阵分布，用于将反应腔中荧光进行准直形成平行光被光电探测器收集并处理。
相邻的所述固体浸没透镜的中心距离为500nm-10mm之间，优选的中心距离范围为10μm–100μm。
所述固体浸没透镜位于所述反应层与所述信号收集层之间，通过将荧光信号进行折射，以准直所述荧光信号。
所述固体浸没透镜位于所述反应层之上，通过所述固体浸没透镜将所述荧光信号反射的方法准直所述荧光信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明的一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置的反应层采用光波导使生化反应孔内的待测物产生荧光信号，利用固体浸没透镜对所述荧光信号进行准直，方便信号收集层收集荧光信号，并进行识别检测，在满足设备可以微型化的同时，对准直单元所处的位置及大小进行控制，极大地提高了光学检测的准确性。
2、本发明的一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置中，所述固体浸没透镜选择性的可以安装在所述反应层与所述信号收集层之间，或可以安装在所述反应层之上，根据使用场景的不同，可通过折射或反射，准直所述荧光信号。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置的结构示意图；
图2为实施例一的一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置的结构示意图；
图3为实施例一的固体浸没透镜工作原理的示意图；
图4为实施例二的一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置的结构示意图；
图5为实施例二的固体浸没透镜工作原理的示意图。
附图标记：1-反应层，11-生化反应孔，12-包裹层，13-光波导，2-固体浸没透镜，22-荧光信号，3-信号收集层，31-光处理材料层，32-像素元件，33-挡光部件。
具体实施方式
下面将对本发明具体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发明的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，本发明提供了一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置，包括反应层1、固体浸没透镜2以及信号收集层3，其中，所述反应层1包括生化反应孔11、光波导13以及包裹层12，本实施例中，所述生化反应孔11的截面形状可以为正方形、圆形、半圆形、椭圆形或多边形中其中一种，并不限定；所述包裹层12为光学透明的聚合物材料或二氧化硅中其中一种，所述光波导13的材质为如氮化硅等高折射率的光学透明材料。
所述信号收集层3包括光处理材料层31、挡光部件33以及像素元件32，其中，光处理材料层31为滤光材料层或分光材料层，使用滤光材料层时可以是不同光学性质的滤光层，其滤光波段可以不同，用于检测不同碱基的荧光信号；使用分光材料层时，可以使所述分光材料层对不同发射波段的光学信号进行分离，所述分光材料层可以是光栅或者棱镜，将生化反应孔11中的荧光信号在所述分光材料层内部空间上展开，投射在不同的像素元件32上；实现不同波段信号的检测。所述像素元件32的数量可以是一个，也可以是若干个，所述像素元件32的大小为2μm–100μm。
如图2和图3所示，固体浸没透镜2成周期性二维阵列微透镜矩阵阵列，位于反应层1与信号收集层3之间，与上方生化反应孔11成一一对应关系。
固体浸没透镜2通过折射将生化反应孔11中荧光信号22准直，即生化反应孔11位于固体浸没透镜2的焦点处，生化反应所发出的荧光信号22经固体浸没透镜2准直后形成平行光被信号收集层3收集并处理。
本实施例中，信号收集层中的像素元件32可为CMOS图像传感器（CMOS ImageSensor，CIS）、光电倍增管（PhotoMultiplier Tube，PMT）、单光子雪崩二极管（SinglePhoton Avalanche Diode，SPAD）、电荷耦合元件（Charge-Coupled Device，CCD）、硅光电倍增管（Silicon PhotoMultiplier，SiPM）等，并不限定。
固体浸没透镜2的大小在100nm–100μm，若干固体浸没透镜2之间的中心间距取决于生化反应孔11的中心间距，理论空间分布密度越大越好有利于实现高通量检测，同时受加工工艺限制以及避免不同通道之间的串扰，若干固体浸没透镜2中心距离为500nm–10mm，优选中心距离范围为10μm–100μm。
实施例二
如图4和图5所示，本发明提供的另一种实施例中，所述固体浸没透镜2位于反应层1之上。
固体浸没透镜2通过反射的方式将生化反应孔11中荧光信号22准直，生化反应所发出的荧光信号22经固体浸没透镜2准直后形成平行光被信号收集层3收集并处理，其中生化反应孔11位于固体浸没透镜2的焦点处。
本实施例中，固体浸没透镜2的大小在100nm–100μm，若干固体浸没透镜2中心间距取决于生化反应孔11的中心间距，理论空间分布密度越大越好有利于实现高通量检测，同时受加工工艺限制以及避免不同通道之间的串扰，若干固体浸没透镜2中心距离为500nm–10mm，优选10μm–100μm。
以上对本发明所提供的一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构及工作原理进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。
Claims (7)
1.一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置，其特征在于，包括：
反应层，具有光波导和用于装载待测物的若干生化反应孔，所述光波导用于产生激发光，使待测物发射荧光信号；
若干固体浸没透镜，设置在所述荧光信号的光路上，对所述荧光信号进行准直；
信号收集层，位于准直后的所述荧光信号的光路上，并对所述荧光信号进行识别检测；
其中，所述若干固体浸没透镜与所述若干生化反应孔一一对应；
所述生化反应孔位于所述固体浸没透镜的焦点处。
2.根据权利要求1所述的荧光收集装置，其特征在于，所述若干固体浸没透镜构成周期性二维矩阵。
3.根据权利要求2所述的荧光收集装置，其特征在于，相邻的所述固体浸没透镜的中心距离为500nm–10mm之间。
4.根据权利要求1所述的荧光收集装置，其特征在于，所述固体浸没透镜设置于所述反应层与所述信号收集层之间。
5.根据权利要求1所述的荧光收集装置，其特征在于，所述固体浸没透镜设置于所述反应层之上。
6.根据权利要求1所述的荧光收集装置，其特征在于，所述固体浸没透镜的大小范围在100nm–100μm之间。
7.根据权利要求1所述的荧光收集装置，其特征在于，所述固体浸没透镜采用高分子材料制成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110334506.6A CN115128049A (zh) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | 一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110334506.6A CN115128049A (zh) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | 一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115128049A true CN115128049A (zh) | 2022-09-30 |
Family
ID=83375689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110334506.6A Withdrawn CN115128049A (zh) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | 一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115128049A (zh) |
-
2021
- 2021-03-29 CN CN202110334506.6A patent/CN115128049A/zh not_active Withdrawn
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100590548B1 (ko) | 광검출 장치 | |
| US20030136921A1 (en) | Methods for fluorescence detection that minimizes undesirable background fluorescence | |
| US10119915B2 (en) | Detection device for specimens | |
| CN110514575B (zh) | 量子点编码微球的解码装置及方法 | |
| CN1165557A (zh) | 多联装毛细管电泳装置 | |
| EP1099107B1 (en) | Imaging system for luminescence assays | |
| CN110967324A (zh) | 一种多通道实时荧光检测仪的光学检测装置 | |
| WO2018054852A1 (en) | Particle detection using thin lenses | |
| CA2337233A1 (en) | Device for detection of fluorescent species | |
| CN112304915B (zh) | 一种实时荧光检测光学系统、实时荧光定量pcr仪 | |
| US10488639B2 (en) | Detection device for specimens | |
| CN112229781A (zh) | 一种改进的流式细胞仪的光谱细分式光纤集散探测装置 | |
| US11674877B2 (en) | Apparatus and method for cyclic flow cytometry using particularized cell identification | |
| CN115128049A (zh) | 一种基于固体浸没透镜的荧光收集装置 | |
| WO1998023945A9 (en) | Perimeter light detection apparatus for enhanced collection of radiation | |
| CN111771117B (zh) | 粒子测定装置及粒子测定方法 | |
| US20050285020A1 (en) | Optical unit, optical sensor, multichannel optical sensing apparatus, and method for manufacturing optical unit | |
| CN115125115A (zh) | 一种用于基因测序的信号收集结构及测序方法 | |
| CN112326611B (zh) | 一种n试剂孔m通道荧光检测方法、设计方法 | |
| CN115144377A (zh) | 一种荧光收集装置 | |
| EP1099106B1 (en) | Improved imaging system for luminescence assays | |
| KR20100091840A (ko) | 집적된 바이오칩 및 이의 제조방법 | |
| JPH08105834A (ja) | 蛍光検出電気泳動装置 | |
| CN113899677A (zh) | 用于流式细胞仪检测的反射式分光模块及分光方法 | |
| CN106596500A (zh) | 一种空间偏移量可调的拉曼光谱系统及拉曼光谱探测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20220930 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |