CN116067879A - 多通道荧光检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道荧光检测系统，包括：固定座、多个激发光组件和成像装置，固定座具有第一安装孔和多个第二安装孔，第一安装孔设于固定座的中部，多个第二安装孔沿第一安装孔的周向间隔布置；激发光组件设于第二安装孔且多个激发光组件与多个第二安装孔一一对应，多个激发光组件分别与控制装置电连接，激发光组件用于激发芯片荧光；成像装置包括滤光片，滤光片设于第一安装孔，其中，第二安装孔的中轴线相对于第一安装孔的中轴线倾斜延伸。根据本发明实施例的多通道荧光检测系统，通过在每个第二安装孔内单独设置激发光组件，可提高荧光检测效果，且通过激发光组件与控制装置电连接，可实现荧光通道的快速切换，提高了荧光采集效率。

Description

多通道荧光检测系统

技术领域

本发明涉及数字PCR技术领域，尤其是涉及一种多通道荧光检测系统。

背景技术

现有技术中，DPCR照明光路装置的体积较大，需要运动机构的驱动来实现不同荧光通道的切换，操作步骤繁琐，影响了荧光的采集效率，且不同荧光通道之间存在比较明显的荧光串扰现象，影响了荧光的检测效果，存在改进空间。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种多通道荧光检测系统，所述多通道荧光检测系统的荧光采集效率高，且荧光检测效果好。

根据本发明实施例的多通道荧光检测系统，包括：固定座、多个激发光组件和成像装置，所述固定座具有第一安装孔和多个第二安装孔，所述第一安装孔设于所述固定座的中部，多个所述第二安装孔沿所述第一安装孔的周向间隔布置；所述激发光组件设于所述第二安装孔且多个所述激发光组件与多个所述第二安装孔一一对应，多个所述激发光组件分别与控制装置电连接，所述激发光组件用于激发芯片荧光；所述成像装置包括滤光片，所述滤光片设于所述第一安装孔，其中，所述第二安装孔的中轴线相对于所述第一安装孔的中轴线倾斜延伸。

根据本发明实施例的多通道荧光检测系统，通过在每个第二安装孔内单独设置激发光组件，可使每个荧光通道都具有单独的光源，有利于规避不同荧光通道之间的串扰现象，提高荧光检测效果，且通过激发光组件与控制装置电连接，通过控制装置可切换激发光组件发光，进而实现荧光通道的快速切换，由此实现多种荧光的采集，无需额外设置运动机构，简化了操作步骤，提高了荧光采集效率，同时节省占用的空间；通过在第一安装孔中设置滤光片，可滤除杂光信号，降低杂光信号对荧光信号获取的影响，提高荧光检测效果；通过将第二安装孔的中轴线相对于第一安装孔的中轴线倾斜布置，激发光组件将激发光倾斜照射至芯片上，可增加芯片的荧光激发量，同时使每个激发光组件与滤光片配合形成荧光通道，减少不同荧光通道之间的串扰现象，提高荧光检测效果，保证芯片的荧光受到激发光的激发后将荧光发射至滤光片，保证荧光采集量，提高荧光检测效果。

根据本发明的一些实施例，所述第二安装孔的中轴线与所述第一安装孔的中轴线之间的夹角为α，其中，25°≤α≤35°。

根据本发明的一些实施例，所述固定座包括固定平台和环形凸台，所述固定平台的中部具有所述第一安装孔，所述环形凸台设于所述固定平台的外周且具有所述第二安装孔，所述环形凸台沿远离所述固定平台的方向向上倾斜延伸。

根据本发明的一些实施例，位于所述第一安装孔孔径方向上相对的两个所述激发光组件形成一组激发光，每组所述激发光的两个所述激发光组件的发光件发射的光束波段相同。

根据本发明的一些实施例，所述激发光组件包括依次布置的发光件、第一透镜和第二透镜，所述发光件、所述第一透镜和所述第二透镜沿第二安装孔的中轴线依次间隔布置，且所述发光件的中心、所述第一透镜的中心和所述第二透镜的中心位于所述第二安装孔的中轴线上。

在一些示例中，所述多通道荧光检测系统还包括散热装置，所述发光件设于电路板，所述散热装置设于所述固定座且与所述电路板抵接配合。

在一些示例中，所述散热装置包括散热板，所述散热板朝向所述电路板的一侧具有多个散热凸台，所述散热凸台与所述电路板抵接，所述散热板的背离所述电路板的一侧设有多个散热翅条。

在一些示例中，所述成像装置还包括镜头和视觉相机，所述滤光片设于所述镜头的一端，所述视觉相机设于所述镜头的另一端，其中，所述镜头的中轴线与所述第一安装孔的中心线重合。

在一些示例中，所述镜头包括微距镜头和液态镜头。

在一些示例中，所述第一安装孔的孔径为b，其中，35mm≤b≤40mm。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的多通道荧光检测系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的多通道荧光检测系统的工作示意图；

图3是根据本发明实施例的多通道荧光检测系统的安装示意图；

图4是根据本发明实施例的固定座在一视角下的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的固定座在另一视角下的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的激发光组件的结构示意图；

图7是根据本发明实施例的激发光组件的工作原理图；

图8是根据本发明实施例的散热装置的结构示意图。

附图标记：

多通道荧光检测系统100，芯片200，

固定座10，固定平台11，第一安装孔111，环形凸台12，第二安装孔121，

激发光组件20，第一透镜21，第二透镜22，发光件23，

成像装置30，镜头31，微距镜头311，液态镜头312，视觉相机32，滤光片33，

散热装置40，散热板41，散热凸台42，散热翅条43，

电路板50，凸部501，

灯架60。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图8描述根据本发明实施例的多通道荧光检测系统100。

如图1-图8所示，根据本发明实施例的多通道荧光检测系统100包括：固定座10、多个激发光组件20和成像装置30，固定座10具有第一安装孔111和多个第二安装孔121，第一安装孔111设置在固定座10的中部，多个第二安装孔121沿着第一安装孔111的周向间隔布置；激发光组件20设置在第二安装孔121中，激发光组件20用于激发芯片200荧光，成像装置30包括滤光片33，滤光片33设置在第一安装孔111中，具体地，激发光组件20发出的光先通过第二安装孔121照射至芯片200上，使得芯片200被激发出荧光，且部分荧光可沿着由上至下的方向穿过第一安装孔111，并入射至成像装置30，以实现荧光采集；滤光片33可过滤特定波段的光束，使得荧光中的窄带光束入射至成像装置30，以滤除杂光信号，降低杂光信号对荧光信号获取的影响，提高荧光检测效果。

其中，第二安装孔121的中轴线相对于第一安装孔111的中轴线倾斜延伸，芯片200可置于与滤光片33相对的位置处，芯片200与滤光片33平行，激发光组件20发射的光线可以一定的倾斜角度照射至芯片200上，芯片200受激发光激发后将荧光发射至滤光片33，可提高荧光进入第一安装孔111内的通量，进而提高荧光采集量，从而提高荧光检测效果。

多个第二安装孔121内的激发光组件20可分别与第一安装孔111内的滤光片33配合，可形成多个荧光通道，多个激发光组件20与多个第二安装孔121一一对应，使得每个荧光通道都具有单独的光源，有利于规避不同荧光通道之间的串扰现象，可提高荧光检测效果；多个激发光组件20分别与控制装置电连接，控制装置可以控制多个激发光组件20独立工作发光，由此可以实现荧光通道的快速切换，无需驱动激发光组件20或固定座10转动，简化了操作步骤，提高荧光采集的效率，同时可以减小检测系统的零部件数量，减少整体结构尺寸。

根据本发明实施例的多通道荧光检测系统100，通过在每个第二安装孔121内单独设置激发光组件20，可使每个荧光通道都具有单独的光源，有利于规避不同荧光通道之间的串扰现象，提高荧光检测效果，且通过激发光组件20与控制装置电连接，通过控制装置可切换激发光组件20发光，进而实现荧光通道的快速切换，由此实现多种荧光的采集，无需额外设置运动机构，简化了操作步骤，提高了荧光采集效率，同时节省占用的空间；通过在第一安装孔111中设置滤光片33，可滤除杂光信号，降低杂光信号对荧光信号获取的影响，提高荧光检测效果；通过将第二安装孔121的中轴线相对于第一安装孔111的中轴线倾斜布置，激发光组件20将激发光倾斜照射至芯片200上，可增加芯片200的荧光激发量，同时使每个激发光组件20与滤光片33配合形成荧光通道，减少不同荧光通道之间的串扰现象，提高荧光检测效果，保证芯片200的荧光受到激发光的激发后将荧光发射至滤光片33，保证荧光采集量，提高荧光检测效果。

如图1、图2和图3所示，根据本发明的一些实施例，第二安装孔121的中轴线与第一安装孔111的中轴线之间的夹角为α，在α过大时，需要增大固定座10的尺寸，进而使得整个装置占用空间较大，在α过小时，激发光组件20对芯片200发射的激发光容易与荧光发射至滤光片33的光发生干涉，影响成像效果，进而可将α的取值范围限定在25°≤α≤35°，具体地，α可以是25°，α也可以是35°，α还可以是25°～35°之间的任一数值，例如，α可以为28°、30°和32°等，由此，可防止激发光组件20发射的激发光干涉芯片200发射的荧光，提高荧光采集效果，便于检测，且有利于产品小型化，提高使用体验，优选地，α取值为30°，可使芯片200受激发光照射稳定激发荧光，进而有利于成像装置30稳定采集荧光，提高荧光检测效果。

如图1、图4和图5所示，根据本发明的一些实施例，固定座10包括固定平台11和环形凸台12，固定平台11的中部具有第一安装孔111，环形凸台12设置在固定平台11的外周，且环形凸台12具有第二安装孔121，环形凸台12沿着远离固定平台11的方向向上倾斜延伸，方便在第一安装孔111外周布置中轴线倾斜于水平面的第二安装孔121，进而便于激发光组件20的安装，第二安装孔121内的激发光组件20发出的光线可倾斜照射至芯片200，增大芯片200表面的光斑面积，使得芯片200表面受光均匀，进而提高芯片200表面的荧光激发量，提高荧光采集效果。

如图2所示，根据本发明的一些实施例，位于第一安装孔111孔径方向上且相对的两个激发光组件20形成一组激发光，且每组激发光的两个激发光组件20的发光件23发射的光束波段相同，通过位置相对的两个激发光组件20以一定的倾斜角度对射芯片200，能够保证照明区域光强均匀，可使芯片200受光均匀，提高芯片200表面的荧光激发量，提高荧光采集效果。

如图4和图5所示，在一些示例中，环形凸台12的外周具有灯架60，便于操作人员把持，且可通过螺丝或螺钉等紧固件穿设灯架60，以固定多通道荧光检测系统100，可提高荧光检测的稳定性；这里的灯架60可以与环形凸台12一体成型，灯架60形成位于环形凸台12外侧的凸耳，凸耳具有供螺丝或螺钉等紧固件穿设的通孔。

如图3、图6和图7所示，根据本发明的一些实施例，激发光组件20包括依次布置的发光件23、第一透镜21和第二透镜22，发光件23、第一透镜21和第二透镜22沿着第二安装孔121的中轴线依次间隔布置，且发光件23的中心、第一透镜21的中心和第二透镜22的中心位于第二安装孔121的中轴线上，可保证成像效果，以稳定激发芯片200荧光。

可以理解的是，第一透镜21可以是凸透镜，用于压缩光束发散角，以收集光束，保证激发光组件20的发光效率；第二透镜22可以是凸透镜，用于进行成像，保证出射光斑的大小，即保证芯片200上光斑的大小，以稳定激发芯片200荧光，提高荧光采集效果。

如图7所示，在一些示例中，激发光组件20采用临界照明的方式在成像位置近端离焦10mm，即第二透镜22的焦点可以位于芯片200斜上方10mm处，使得发光件23发出的光提前在芯片200表面成像，可增大成像光斑的面积，进而对目标区域均匀照明，以稳定激发芯片200荧光，提高荧光采集效果。

需要说明的是，发光件23可以是LED灯，发光效果好，成本低廉，LED灯内的灯丝发出的光在第二透镜22的焦点处的成像形状为一长条状灯带，若焦点位于芯片200上，则芯片200受光不均匀，易影响激发芯片200荧光的稳定性，影响荧光采集效果，通过离焦成像至芯片200上，可增大芯片200表面处的成像光斑的面积，进而对目标区域均匀照明，以稳定激发芯片200荧光，提高荧光采集效果。

如图2、图3和图8所示，在一些示例中，多通道荧光检测系统100还包括散热装置40，发光件23设置在电路板50上，电路板50可与固定座10连接，散热装置40可以设置在固定座10上，实现散热装置40的固定，且散热装置40与电路板50抵接配合，方便散热装置40将电路板50以及发光件23工作产生的热量引出进行散热，进而保证电路板50以及发光件23正常工作。

如图1和图8所示，在一些示例中，散热装置40包括散热板41，散热板41朝向电路板50的一侧具有多个散热凸台42，散热凸台42与电路板50抵接，以使散热装置40直接与电路板50接触，以使电路板50均匀散热，散热板41的背离电路板50的一侧设置有多个散热翅条43，可增加散热面积，且多个散热翅条43间隔布置，以便利用空气对流自然散热，散热效果好，具体地，发光件23以及电路板50的热量可通过散热凸台42热传导至散热板41，进而传导至散热翅条43，从而散热翅条43散出热量至外界，实现散热装置40对电路板50以及发光件23的散热降温，且散热效果好，可以保证电路板50的工作效果，提高激发光组件20的发光效果。

如图1所示，在一些示例中，电路板50的外侧具有两个凸部501，便于接线，以使电路板50连通正负极，进而实现激发光组件20与控制装置的电连接。

如图8所示，在一些示例中，散热板41上设置有多个孔，孔沿着上下方向延伸，且孔内壁具有螺纹，便于穿设紧固件，以实现散热装置40与固定座10之间的固定连接，其中，紧固件可以是螺丝、螺栓或螺钉等，便于操作，且成本低廉。

如图1、图2和图3所示，在一些示例中，成像装置30还包括镜头31和视觉相机32，滤光片33设置在镜头31的上端，视觉相机32设置在镜头31的下端，其中，镜头31的中轴线与第一安装孔111的中心线重合，荧光需通过第一安装孔111入射至成像装置30，由此，方便镜头31接收并采集荧光，可提高荧光采集效果。

在一些示例中，视觉相机32可以是SCMOS相机，SCMOS相机具有高灵敏度、高分辨率、大视场、高帧速以及低噪声等特点，对不同透明度的物体都具有良好的观察效果，荧光信号可通过镜头31成像至视觉相机32，进而完成荧光信号的采集。

如图1所示，在一些示例中，镜头31包括微距镜头311和液态镜头312，微距镜头311为定焦镜头31，用于拍摄十分细微的物体，且便于操作，液态镜头312可自动化捕捉焦距范围内的画面，以形成流畅、清晰的图像；微距镜头311位于液态镜头312的上部，微距镜头311和液态镜头312组合可形成低倍成像光学系统，能够实现大景深且大视场的成像效果，且液态镜头312与控制装置电连接以自动调焦，降低了芯片200的加工精度以及定位精度的要求。

如图2所示，在一些示例中，芯片200中心距离激发光组件20的距离为a，第二安装孔121的中轴线与第一安装孔111的中轴线之间的夹角为α，芯片200中心距离镜头31上端的距离为一定值，在保证荧光采集效果的情况下，可简化操作步骤，方便操作人员调试，由此，在a与α之间可建立联系，例如，α为30°时，a等于78.00mm，可使芯片200表面的荧光激发量保持稳定，有利于成像装置30稳定采集荧光，进而提高荧光检测效果，且可减小固定座10的尺寸，有利于产品小型化，提高使用体验。

如图4所示，在一些示例中，第一安装孔111的孔径为b，在b过大时，第一安装孔111易通过过量的杂光信号，影响荧光检测效果，在b过小时，减少了第一安装孔111的荧光通量，影响荧光采集效果，进而可将b的取值范围限定在35mm≤b≤40mm，具体地，b可以是35mm，b也可以是40mm，b还可以是35mm～40mm之间的任一数值，例如，b可以为37mm、38mm和39mm等，提高了第一安装孔111处的荧光通量，提高荧光采集效果，使滤光片23可有效过滤杂光信号，提高荧光检测效果，优选地，b取值为35mm，可使荧光检测效果稳定，且可为镜头31的上端预留充足的空间。

在一些示例中，芯片200可以是生物芯片200，且生物芯片200上可沾涂有多种荧光染料，不同的荧光染料被激发荧光所需的光束波段不同，通过切换多组激发光组件20发光照射芯片200，可使多种荧光染料被分别激发荧光，提高荧光检测效率。

可以理解的是，若激发光组件20发出的光束波段与激发多种荧光染料发出荧光所需的光束波段重合，则多种荧光染料可同时被激发荧光进入第一安装孔111，通过在第一安装孔111内设置滤光片33，可过滤荧光形成窄带光束，使得只有一种荧光染料被激发出的荧光入射至成像装置30，提高荧光检测的准确性，进而提高荧光检测效果，且可压缩多通道荧光检测系统100的体积，有利于产品的小型化，提高使用体验。

根据本发明实施例的多通道荧光检测系统100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。其中，上下方向、左右方向和前后方向以图示的上下方向、左右方向和前后方向为准。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种多通道荧光检测系统，其特征在于，包括：

固定座，所述固定座具有第一安装孔和多个第二安装孔，所述第一安装孔设于所述固定座的中部，多个所述第二安装孔沿所述第一安装孔的周向间隔布置；

多个激发光组件，所述激发光组件设于所述第二安装孔且多个所述激发光组件与多个所述第二安装孔一一对应，多个所述激发光组件分别与控制装置电连接，所述激发光组件用于激发芯片荧光；

成像装置，所述成像装置包括滤光片，所述滤光片设于所述第一安装孔，

其中，所述第二安装孔的中轴线相对于所述第一安装孔的中轴线倾斜延伸。

2.根据权利要求1所述的多通道荧光检测系统，其特征在于，所述第二安装孔的中轴线与所述第一安装孔的中轴线之间的夹角为α，其中，25°≤α≤35°。

3.根据权利要求1所述的多通道荧光检测系统，其特征在于，所述固定座包括固定平台和环形凸台，所述固定平台的中部具有所述第一安装孔，所述环形凸台设于所述固定平台的外周且具有所述第二安装孔，所述环形凸台沿远离所述固定平台的方向向上倾斜延伸。

4.根据权利要求1所述的多通道荧光检测系统，其特征在于，位于所述第一安装孔孔径方向上相对的两个所述激发光组件形成一组激发光，每组所述激发光的两个所述激发光组件的发光件发射的光束波段相同。

5.根据权利要求1所述的多通道荧光检测系统，其特征在于，所述激发光组件包括依次布置的发光件、第一透镜和第二透镜，所述发光件、所述第一透镜和所述第二透镜沿第二安装孔的中轴线依次间隔布置，且所述发光件的中心、所述第一透镜的中心和所述第二透镜的中心位于所述第二安装孔的中轴线上。

6.根据权利要求5所述的多通道荧光检测系统，其特征在于，还包括散热装置，所述发光件设于电路板，所述散热装置设于所述固定座且与所述电路板抵接配合。

7.根据权利要求6所述的多通道荧光检测系统，其特征在于，所述散热装置包括散热板，所述散热板朝向所述电路板的一侧具有多个散热凸台，所述散热凸台与所述电路板抵接，所述散热板的背离所述电路板的一侧设有多个散热翅条。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的多通道荧光检测系统，其特征在于，所述成像装置还包括镜头和视觉相机，所述滤光片设于所述镜头的一端，所述视觉相机设于所述镜头的另一端，其中，所述镜头的中轴线与所述第一安装孔的中心线重合。

9.根据权利要求8所述的多通道荧光检测系统，其特征在于，所述镜头包括微距镜头和液态镜头。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的多通道荧光检测系统，其特征在于，所述第一安装孔的孔径为b，其中，35mm≤b≤40mm。

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