CN116790362A - 一种探针编码液滴荧光激发检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种探针编码液滴荧光激发检测设备，包括光学检测区、激发光装置和探测器，还包括显微物镜、分色系统和滤光片，分色系统包括N个分色镜，分色镜都低通分色镜或者都为高通分色镜；显微物镜能够采集光学检测区的液体所激发的多波长荧光信号并发送出去，并能够经过所有分色镜；分色镜数量N≥2时，前一个分色镜透过的荧光能够经过后一个分色镜，并且，当分色镜都为低通分色镜时前面分色镜所反射光的波长大于后面分色镜所反射光的，当分色镜都为高通分色镜时前面分色镜所反射光的波长小于后面分色镜所反射光的；滤光片数量为多个，所有分色镜反射的荧光和最后一个滤光片透过的荧光都分别经过一个滤光片，探测器检测经过滤光片的荧光。
Description
技术领域
本发明涉及生命医学检测、诊断领域，具体涉及一种探针编码液滴荧光激发检测设备。
背景技术
组合探针编码技术通过对n种不同的荧光基团进行相互组合可以形成2n-1种指示探针,在多重反应体系中加入多种靶序列特异的置换探针，在检测通道有限的情况下能够实现对多种不同靶标同时进行扩增和检测。现有的高通量拍照式PCR荧光激发检测系统，需要切换滤光片进行不同荧光通道的分时检测，因此设有具有多个滤光片的滤光轮，通过转动滤光轮切换不同的滤光片来实现不同荧光通道的检测，然而这种方式具体以下缺点：(1)要切换通道进行分时检测，无法对指示探针的多重荧光信号进行同时检测，由于需要切换滤光片进行不同荧光通道的分时检测，会导致不同靶标的延伸时长出现偏差，而延伸反应时长的差别，势必造成不同靶标扩增产物量的在采样点存在轻微差异，从而导致荧光解码出现偏差；(2)滤光轮所占体积过大，不利于仪器体积小型化。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种探针编码液滴荧光激发检测设备，能够实现对指示探针的多重荧光信号进行同时检测，避免分时检测产生的时间差所导致的荧光解码误差。
为实现上述目的，本发明提供一种探针编码液滴荧光激发检测设备，包括光学检测区、激发光装置和探测器，所述光学检测区用于放置待检测的液体，所述激发光装置对光学检测区的液体进行照射以激发多波长荧光信号，还包括显微物镜、分色系统和滤光片，所述分色系统包括N个分色镜，N≥1，所述分色镜都为能让低于特定波长的光透过而反射高于特定波长的光的低通分色镜，或者都为能让高于特定波长的光透过而反射低于特定波长的光的高通分色镜；所述显微物镜能够采集光学检测区的液体所激发的多波长荧光信号并发送出去，所述显微物镜所发送出的荧光信号能够经过所有分色镜；所述分色镜数量N≥2时，前一个分色镜透过的荧光能够经过后一个分色镜，并且，当分色镜都为低通分色镜时前面分色镜所反射光的波长大于后面分色镜所反射光的波长，当分色镜都为高通分色镜时前面分色镜所反射光的波长小于后面分色镜所反射光的波长；所述滤光片数量为多个，所有分色镜反射的荧光和最后一个滤光片透过的荧光都分别经过一个滤光片，所述探测器用于检测经过滤光片的荧光。
进一步地，所述光学检测区为微流控芯片光学检测区。
进一步地，所述激发光装置倾斜地设置在光学检测区上方，且其发射的光照射到光学检测区。
进一步地，所述激发光装置为多个，并且能够分别发出不同波长的单色匀光。
进一步地，所述显微物镜为复消色差平场显微物镜。
进一步地，所述分色镜为多个时，所有分色镜都相平行。
进一步地，所述分色镜与显微物镜的荧光射出方向之间夹角为45°。
进一步地，还包括设置在滤光片和分色镜之间的传像元件，所有分色镜反射的荧光和最后一个滤光片透过的荧光都通过传像元件后再经过滤光片，且传像元件能够改变荧光的传播方向；所有滤光片并排设置。
进一步地，所述传像元件包括传像光纤。
进一步地，所述探测器为一个，能够同时接收所有滤光片之后的荧光。
如上所述，本发明涉及的探针编码液滴荧光激发检测设备，具有以下有益效果：
通过设置显微物镜、分色系统和滤光片，能够根据实际检测需要设置好分色系统中的分色镜，将显微物镜收集到的液体所激发的多波长荧光信号同时分为几束波长范围不同的波长，然后再通过滤光片得到所需要的目标通道的荧光信号，再通过探测器接收进行检测。因此，能够实现对指示探针的多重荧光信号进行同时检测，避免分时检测产生的时间差所导致的荧光解码误差，并且，相对于现有的高通量拍照式PCR荧光激发检测系统，不需要设置滤光轮来切换不同滤光片，从而有利于仪器体积小型化。。
附图说明
图1为本发明的探针编码液滴荧光激发检测设备的实施例一的结构示意图。
图2为本发明的探针编码液滴荧光激发检测设备的实施例二的结构示意图。
附图标号说明
1 光学检测区
2 激发光装置
3 显微物镜
4 分色镜
5 滤光片
6 探测器
7 传像光纤
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
参见图1和图2，本发明提供了一种探针编码液滴荧光激发检测设备，包括光学检测区1、激发光装置2和探测器6，光学检测区1用于放置待检测的液体，激发光装置2对光学检测区1的液体进行照射以激发多波长荧光信号，还包括显微物镜3、分色系统和滤光片5，分色系统包括N个分色镜4，N≥1，在本发明中，分色镜4分为两种，一种是能让低于特定波长的光透过而反射高于特定波长，称为低通分色镜，另一种是能让高于特定波长的光透过而反射低于特定波长的光，称为高通分色镜，分色系统中的分色镜4都为低通分色镜，或者都为高通分色镜；显微物镜3能够采集光学检测区1的液体所激发的多波长荧光信号并传输到后续光路，显微物镜3所收集的荧光信号能够经过所有分色镜4；分色镜4数量N≥2时，前一个分色镜4透过的荧光能够经过后一个分色镜4并且，当分色镜4都为低通分色镜时前面分色镜4所反射光的波长大于后面分色镜4所反射光的波长，当分色镜4都为高通分色镜时前面分色镜4所反射光的波长小于后面分色镜4所反射光的波长；滤光片5数量为多个，所有分色镜4反射的荧光和最后一个滤光片5透过的荧光都分别经过一个滤光片5，探测器6用于检测经过滤光片5的荧光。
本发明的探针编码液滴荧光激发检测设备，使用时，将待检测的液体放于光学检测区1，通过激发光装置2对光学检测区1的液体进行照明以激发多波长荧光信号，再被显微物镜3采集，然后通过分色系统进行处理，将多波长荧光信号分为几束波长范围不同的荧光，然后这几束再分别通过一个滤光片5处理，滤光片5使目标通道的荧光信号透过而截止通带范围以外的杂散光，然后由探测器6接收检测滤光片5处理后的对应通道的荧光图像。
其中分色系统工作原理具体如下：当分色系统中的分色镜4数量N＝1时，显微物镜3射出的多波长荧光信号经过低通分色镜，一部分被反射一部分则透过，会被分成两束荧光。当分色系统中的分色镜4数量N≥1时，分为两种情况:(a)一种是都为低通分色镜时，此时显微物镜3出来的多波长荧光信号会依次经过所有低通分色镜，且前一个分色镜4透过的荧光能够经过后一个分色镜4，此时前面分色镜4所反射光的波长大于后面分色镜4所反射光的波长，因此，显微物镜3出来的多波长荧光信号经过第一个低通分色镜时，其中高于X1波长的荧光反射出去，低于X1波长的荧光则透过，然后透过的荧光会再经过第二个低通分色镜，再次将高于X2波长的荧光反射出去，低于X2波长的荧光透过，X1＞X2，然后逐一经过后面所有低通分色镜处理，最后得到N个分色镜4反射的荧光和第N个分色镜4投射的荧光，总共N+1束荧光，波长分别为＞X1、X2～X1、…XN～XN-1、＜XN，其中X1＞X2＞…＞XN；(b)一种是都为高通分色镜时，此时显微物镜3射出的多波长荧光信号会依次经过所有低通分色镜，且前一个分色镜4透过的荧光能够经过后一个分色镜4，此时前面分色镜4所反射光的波长小于后面分色镜4所反射光的波长，因此，显微物镜3收集的多波长荧光信号经过第一个低通分色镜时，其中低于Y1波长的荧光反射出去，高于Y1波长的荧光则透过，然后透过的荧光会再经过第二个低通分色镜，再次将低于Y2波长的荧光反射出去，高于Y 2波长的荧光透过，Y1＜Y2，然后逐一经过后面所有低通分色镜处理，最后得到N个分色镜4反射的荧光和第N个分色镜4投射的荧光，总共N+1束荧光，波长分别为＜Y1、Y1～Y2、…Y N-1～YN、＞YN，其中Y1＜Y2…＜YN。因此，通过分色系统中的多个分色镜4，有效地将多波长荧光信号分为几束荧光，且波长范围不同。
本发明的探针编码液滴荧光激发检测设备，能够根据实际检测需要设置好分色系统中分色镜4的数量和反射透光参数，将显微物镜3收集到的液体所激发的多波长荧光信号同时分为几束波长范围不同的波长，然后再通过滤光片5得到所需要的目标通道的荧光信号，再通过探测器6接收进行检测。因此，能够实现对指示探针的多重荧光信号进行同时检测，避免分时检测产生的时间差所导致的荧光解码误差，并且，相对于现有的高通量拍照式PCR荧光激发检测系统，不需要设置滤光轮来切换不同滤光片5，从而有利于仪器体积小型化。
以下以两个具体实施例对本发明的探针编码液滴荧光激发检测设备做进一步说明：
实施例一：
参见图1，本实施例一的结构示意图。在本实施例中，参见图1，作为优选设计，光学检测区1为微流控芯片光学检测区1，光学检测区1尺寸为1.8mm×1.5mm，该区域包含了300000个直径3微米的液滴。
在本实施例中，参见图1，激发光装置2倾斜地设置在光学检测区1上方，且其发射的光照射到光学检测区1并激发液滴内染料的荧光所激发的荧光被显微物镜3采集，发射光则投射出去，不被显微物镜3采集，也即采用的是暗场照明光路方式。进一步地，激发光装置2为多个，绕光学检测区1一周均匀设置，并且不同激发光装置2能够分别发出不同波长的单色匀光，在使用时，能够根据检测需要，选择其中对应的激发光装置2进行照射，使用灵活方便，能够满足多种使用需求。当然，在其他实施例中，激发光装置2也可以设置在光学检测区1下方，向上照射，其发射的光线透过光学检测区1，激发荧光信号被显微物镜3采集，也即采用的是明场照明光路方式。
在本实施例中，参见图1，作为优选设计，显微物镜3为复消色差平场显微物镜3，且优选采用10倍率，荧光信号的采集检测效果好，是高通量探测的关键。
在本实施例中，参见图1，作为优选设计，分色镜4与显微物镜3的荧光射出方向之间夹角为45°，所反射的荧光和透过的荧光相垂直，并且优选地，当分色镜4为多个时，所有分色镜4保持相平行。
在本实施例中，参见图1，作为优选设计，探测器6可采用CMOS光电探测器6，具有高灵敏度、高分辨率的优点。当然探测器6也可以采用其他像素探测器6。
在本实施例中，参见图1，经过N个分色镜4处理后得到的N+1束荧光，直接地投射在对应的滤光片5上，也即滤光片5需要设置在N+1束荧光的路径上，处于不同位置，此时探测器6设置为N+1个，分别接收检测N+1个滤光片5处理之后的荧光信号。
实施例二：
参见图2，为实施例二的结构示意图。本实施例为在实施例一基础上的改进，其中光学检测区1、激发光装置2和显微物镜3部分都相同，因此不再详述，不同在于，在本实施例中，增加了传像元件，以及滤光片5和探测器6的布置方式不同。
具体地，在本实施例中，包括设置在滤光片5和分色镜4之间的传像元件,传像元件的数量为N+1个，所有分色镜4反射的荧光和最后一个滤光片5(当滤光片5数量为一个时其也为最后一个)透过的荧光都分别透过一个传像元件后再经过滤光片5，也即N个分色镜4处理后得到的N+1束荧光信号都分别通过传像元件传递到滤光片5处。传像元件能够改变荧光的传播方向，优选地，传像元件采用传像光纤7，传像光纤7具有很好的柔软性，能够弯曲，方便布置，分色镜4处理后的荧光从传像光纤7一端进入，然后沿着传像光纤7传播，从另一端出来，再经过滤光片5。这样，通过设置传像光纤7，能够改变分色镜4处理后的荧光的传播方向，方便设备中各个相关零部件的空间布置，解除了分色系统带来的滤光片5和探测器6空间位置的限制，在本实施例中，让滤光片5并排设置在一起，参见图2所示，同时探测器6可以采用一个，能够同时接收所有滤光片5之后的荧光，从而能够让设备的布置更合理，有利于从而有利于设备体积小型化，实现单一像素探测器6的多通道荧光信号同时探测。
当然，传像元件也不限于使用传像光纤7，在其他的实施例中，也可以采用其他合适的传像元件，例如导光柱，能够实现有效地传播荧光并且能改变方向即可。
由上可知，本发明的探针编码液滴荧光激发检测设备，具有以下有益效果：
1、通过设置分色系统，实现多通道荧光信号实时检测，避免滤光系统切换产生的时间差所导致的荧光解码误差，结合复消色差平场显微物镜3，能够实现组合探针编码方法学下病原体核酸的高通量多荧光通道实时检测。
2、独立模块设计，相对于现有设计，避免使用滤光轮，显著缩小仪器体积。
3、通过设置传像光纤7进行导光，解除了分色系统带来的探测器6和滤光片5空间位置的限制，方便结构布置，可实现单一像素探测器6的多通道荧光信号同时探测。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种探针编码液滴荧光激发检测设备，包括光学检测区(1)、激发光装置(2)和探测器(6)，所述光学检测区(1)用于放置待检测的液体，所述激发光装置(2)对光学检测区(1)的液体进行照射以激发多波长荧光信号，特征在于：还包括显微物镜(3)、分色系统和滤光片(5)，所述分色系统包括N个分色镜(4)，N≥1，所述分色镜(4)都为能让低于特定波长的光透过而反射高于特定波长的光的低通分色镜，或者都为能让高于特定波长的光透过而反射低于特定波长的光的高通分色镜(4)；所述显微物镜(3)能够采集光学检测区(1)的液体所激发的多波长荧光信号并传输到后续光路，所述显微物镜(3)所收集的荧光信号能够经过所有分色镜(4)；所述分色镜(4)数量N≥2时，前一个分色镜(4)透过的荧光能够经过后一个分色镜(4)，并且，当分色镜(4)都为低通分色镜时前面分色镜(4)所反射光的波长大于后面分色镜(4)所反射光的波长，当分色镜(4)都为高通分色镜时前面分色镜(4)所反射光的波长小于后面分色镜(4)所反射光的波长；所述滤光片(5)数量为多个，所有分色镜(4)反射的荧光和最后一个滤光片(5)透过的荧光都分别经过一个滤光片(5)，所述探测器(6)用于检测经过滤光片(5)的荧光。
2.根据权利要求1所述的探针编码液滴荧光激发检测设备，其特征在于：所述光学检测区(1)为微流控芯片光学检测区(1)。
3.根据权利要求1所述的探针编码液滴荧光激发检测设备，其特征在于：所述激发光装置(2)倾斜地设置在光学检测区(1)上方，且其发射的光照射到光学检测区(1)。
4.根据权利要求1或3所述的探针编码液滴荧光激发检测设备，其特征在于：所述激发光装置(2)为多个，并且能够分别发出不同波长的单色匀光。
5.根据权利要求1所述的探针编码液滴荧光激发检测设备，其特征在于：所述显微物镜(3)为复消色差平场显微物镜。
6.根据权利要求8所述的探针编码液滴荧光激发检测设备，其特征在于：所述分色镜(4)为多个时，所有分色镜(4)都相平行。
7.根据权利要求1或6所述的探针编码液滴荧光激发检测设备，其特征在于：所述分色镜(4)与显微物镜(3)的荧光射出方向之间夹角为45°。
8.根据权利要求1所述的探针编码液滴荧光激发检测设备，其特征在于：还包括设置在滤光片(5)和分色镜(4)之间的传像元件，所有分色镜(4)反射的荧光和最后一个滤光片(5)透过的荧光都通过传像元件后再经过滤光片(5)，且传像元件能够改变荧光的传播方向；所有滤光片(5)并排设置。
9.根据权利要求8所述的探针编码液滴荧光激发检测设备，其特征在于：所述传像元件包括传像光纤(7)。
10.根据权利要求8所述的探针编码液滴荧光激发检测设备，其特征在于：所述探测器(6)为一个，能够同时接收所有透过滤光片(5)的荧光。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310650118.8A CN116790362A (zh) | 2023-06-02 | 2023-06-02 | 一种探针编码液滴荧光激发检测设备 |
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| CN202310650118.8A CN116790362A (zh) | 2023-06-02 | 2023-06-02 | 一种探针编码液滴荧光激发检测设备 |
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Family Applications (1)
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2023
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