CN207408305U - 一种多通道荧光检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种多通道荧光检测系统。所述多通道荧光检测系统包括：n个激发光源分别用于发射不同波段的光束；n个光束调整单元，每一光束调整单元与一个激发光源对应，用于调整激发光源发出的光束的准直度和方向；第一会聚镜，设置于光束调整单元和待测样品之间，用于将光束调整单元出射的光束会聚到待测样品上，以激发产生荧光，对待测样品产生的荧光进行准直；分光单元用于接收第一会聚镜准直后的荧光，并对荧光进行分光，分出各激发光源发出的光束激发的荧光，并使荧光分别投射到对应的荧光检测单元；n个荧光检测单元，每一荧光检测单元与一个激发光源对应，荧光检测单元用于对荧光进行检测。本实用新型实施例提高了检测结果的准确性和检测效率。

Description

一种多通道荧光检测系统

技术领域

本实用新型实施例涉及光学技术，尤其涉及一种多通道荧光检测系统。

背景技术

人们所处的环境中存在着大量的微生物，有些微生物对人体健康容易产生有害作用，对微生物的安全检测的研究显得更加重要。

聚合酶链式反应(PCR)就是一种在体外实现的DNA扩增技术，而实时荧光PCR技术则能够实现在扩增DNA的同时对结果进行检测。利用荧光染料与DNA结合后，随着DNA扩增，荧光染料逐渐成倍增加，荧光强度也逐渐增强。通过检测荧光强度可以判断PCR效率和DNA数量，从而得到微生物信息，为微生物安全的研究带来便利。

然而，现有技术中多采用单通道的光学系统对目的基因进行检测，然而单通道的系统检测结果的准确性较低，并且只能检测一种波长的荧光，其工作效率低。

实用新型内容

本实用新型提供一种多通道荧光检测系统，以提高检测结果的准确性，同时提高检测效率。

本实用新型实施例提供了一种多通道荧光检测系统，所述系统包括：

n个激发光源，分别用于发射不同波段的光束；

n个光束调整单元，每一所述光束调整单元与一个所述激发光源对应，所述光束调整单元用于调整所述激发光源发出的光束的准直度和方向；

第一会聚镜，设置于所述光束调整单元和待测样品之间，用于将所述光束调整单元出射的光束会聚到所述待测样品上，以激发产生荧光，同时对所述待测样品产生的荧光进行准直；

分光单元，所述分光单元用于接收所述第一会聚镜准直后的所述荧光，并对所述荧光进行分光，以分出各所述激发光源发出的光束激发的荧光，并使所述荧光分别投射到对应的荧光检测单元；

n个荧光检测单元，每一所述荧光检测单元与一个激发光源对应，所述荧光检测单元用于对所述荧光进行检测；

其中，n为大于或等于2的正整数。

进一步的，所述光束调整单元包括准直镜和直角棱镜；

所述准直镜用于对所述激发光源发射的光束进行准直；

所述直角棱镜用于改变准直后的所述光束的传播方向，使准直后的所述光束投射到所述第一会聚镜。

进一步的，所述准直镜为非球面镜，焦距为3mm。

进一步的，所述分光单元包括n-1个二向色镜，每一所述二向色镜分别用于反射一个激发光源发射的光束激发的荧光，将反射的荧光投射到对应的荧光检测单元，并透射其他激发光源发射的光束激发的荧光，将透射的荧光投射到下一个二向色镜或对应的荧光检测单元。

进一步的，所述荧光检测单元包括第二会聚镜和光电二极管；

所述第二会聚镜用于接收所述分光单元出射的荧光，并将所述荧光会聚到所述光电二极管；

所述光电二极管用于将所述荧光转化为电信号。

进一步的，所述荧光检测单元还包括滤光片；

所述滤光片用于接收所述分光单元出射的荧光，滤除所述荧光中的杂散光，并将滤除杂散光之后的荧光投射到所述第二会聚镜。

进一步的，所述系统还包括：

分光镜和光束调节装置；

所述分光镜设置于所述准直镜和所述直角棱镜之间，用于从准直后的所述光束中分出部分光束作为反馈光；

所述光束调节装置用于接收所述反馈光，并根据所述反馈光的强度对所述激发光源发射的光束强度进行调节。

进一步的，所述分光镜的分光比为5:95，其中光强较低的光作为反馈光。

进一步的，所述系统包括第一激发光源和第二激发光源；

所述第一激发光源为中心波段为450nm、波带宽为20nm的蓝光激光器；

所述第二激发光源为中心波长为530nm、波带宽为20nm的绿光激光器。

进一步的，所述分光单元包括一个二向色镜；

所述二向色镜用于反射所述第一激发光源发射的光束激发的荧光，透射所述第二激发光源发射的光束激发的荧光；或者，所述二向色镜用于反射所述第二激发光源发射的光束激发的荧光，透射所述第一激发光源发射的光束激发的荧光。

本实用新型实施例通过设置多个激发光源、光束调整单元及荧光检测单元，并配合第一会聚镜和分光单元，提供一种多检测通道的荧光检测系统，多个通道可以起到参照或对比的作用，使检测结果更准确，另一方面，由于多个通道可以对不同波段的荧光进行检测，使得多个通道可以同时对多个目标基因进行检测，提高了检测效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例一中的一种多通道荧光检测系统的正视图；

图2是本实用新型实施例一中的一种多通道荧光检测系统的俯视图；

图3是本实用新型实施例二中的一种多通道荧光检测系统的正视图；

图4是本实用新型实施例二中的一种多通道荧光检测系统的俯视图；

图5是本实用新型实施例二中的又一种多通道荧光检测系统的正视图；

图6是本实用新型实施例三中的一种双通道荧光检测系统的正视图；

图7是本实用新型实施例三中的一种双通道荧光检测系统的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本实用新型实施例一中的一种多通道荧光检测系统的正视图，图2是本实用新型实施例一中的一种多通道荧光检测系统的俯视图，参考图1和图2，多通道荧光检测系统包括：

n个激发光源10，分别用于发射不同波段的光束；

n个光束调整单元20，每一光束调整单元20与一个激发光源10对应，光束调整单元20用于调整激发光源10发出的光束的准直度和方向；

第一会聚镜30，设置于光束调整单元20和待测样品60之间，用于将光束调整单元20出射的光束会聚到待测样品60上，以激发产生荧光，同时对待测样品60产生的荧光进行准直；

分光单元40，分光单元40用于接收第一会聚镜30准直后的荧光，并对荧光进行分光，以分出各激发光源发出的光束激发的荧光，并使荧光分别投射到对应的荧光检测单元50；

n个荧光检测单元50，每一荧光检测单元50与一个激发光源10对应，荧光检测单元50用于对荧光进行检测；

其中，n为大于或等于2的正整数。

具体的，激发光源10可以为激光光源或发光二极管。每一个激发光源10产生的光束的波段各不相同。本实施例的多通道荧光检测系统包括n条检测通道,每一条检测通道包括一个激发光源10、一个光束调整单元20和一个荧光检测单元50，n条检测通道共用第一会聚镜30和分光单元40。本实施例的多通道荧光检测系统工作过程如下：激发光源10发射光束，光束照射到该激发光源10对应的光束调整单元20，光束调整单元20对光束进行准直和调整方向，使光束照射到第一会聚镜30，第一会聚镜30将光束调整单元20出射的光束会聚到待测样品60上，激发产生荧光，其中，不同波段的光束激发产生不同波段的荧光，激发的荧光照射到第一会聚镜30，第一会聚焦30对荧光进行准直，准直后的荧光照射到分光单元40，分光单元40对不同波段的荧光进行分光，使不同波段的荧光分别投射到相应的荧光检测单元50，将荧光转换为电信号，以进行后续目标基因的检测。

可选的，激发光源10可以采用激光光源，其产生的光束准直性好、单色性好，并且激光光源的发散角小，光能利用率高。另外本实施例采用第一会聚镜30将各激发光源10的发射的光束会聚到待测样品60，第一会聚镜30的口径较大，能够减小光束发射光路中光束调整单元20对由第一会聚镜30准直后的荧光的遮挡，并且第一会聚镜30与待测样品60之间没有其他器件，第一会聚镜30与待测样品60之间的距离可以根据需要进行设置，使得第一会聚镜30能够最大限度地接收荧光，提高了系统的灵敏度和总体性能。此外，本实施例的多通道荧光检测系统，光束发射通道与荧光检测通道相互独立，只需通过分光单元40将不同通道激发的荧光进行分光即可实现荧光检测，本系统结构简单且易于调整，可以根据需要设置多个光束发射光路和荧光检测光路，即可根据需要设置多个通道。在应用过程中，多个通道可以同时对一种目标基因进行检测，多个通道的检测结果相互对比和参照，以提高检测结果的准确性，另外，由于多个通道可以对不同波段的荧光进行检测，多个通道也可以分别对多种目标基因进行检测，示例性的可以每一个通道检测一种目标基因，也可以每几个通道检测一种目标基因，提高了检测效率。

需要说明的是，图1和图2中仅示例性的示出了激发光源10、光束调整单元20和荧光检测单元50的个数，并非对本实用新型的限定。

本实施例通过设置多个激发光源、光束调整单元及荧光检测单元，并配合第一会聚镜和分光单元，提供一种多检测通道的荧光检测系统，多个通道可以起到参照或对比的作用，使检测结果更准确，另一方面，由于多个通道可以对不同波段的荧光进行检测，使得多个通道可以同时对多个目标基因进行检测，提高了检测效率。

实施例二

本实施例以实施例一为基础提供了一种多通道荧光检测系统。图3是本实用新型实施例二中的一种多通道荧光检测系统的正视图，图4是本实用新型实施例二中的一种多通道荧光检测系统的俯视图。可选的，参考图3和图4，光束调整单元20包括准直镜21和直角棱镜22，准直镜21用于对激发光源10发射的光束进行准直，直角棱镜22用于改变准直后的光束的传播方向，使准直后的光束投射到第一会聚镜30。

具体的，通过采用准直性好、单色性好、发散角度小的激发光源，同时采用准直镜21提高光束的准直性，使得进入待测样品60的光能大幅提高，提高样品的荧光激发效果，提高了整个光学系统的检测灵敏度。另外，采用直角棱镜22将准直后的光束的角度转折90度后投射到第一会聚镜30，从而照射到待测样品60。参考图4，通过采用直角棱镜22，避免了系统中多个通道的激发光源10在空间上相互干扰，一方面使得系统中可以设置多个激发光源10，使系统可以设置更多的光束发射光路和荧光检测光路，提高系统通道的个数，另一方面使得激发光源10发射的光束光路之间没有重叠，避免各波段光束之间的相互干扰，提高荧光激发效率。

另外，本实施例中激发光源10发射的光束准直后直接经直角棱镜22和第一会聚镜30聚焦在样品上，光束发射光路简单，相对于传统的光学系统免去了二向色镜的使用，降低了系统的成本和系统复杂度。

可选的，准直镜21为非球面镜，焦距为3mm。具体的，准直镜21采用非球面镜片既可以起到良好的准直效果，又可以极大地缩短焦距，使光源发出的光最大限度地进入系统，提高了光源的能量利用率。

可选的，参考图3，分光单元40包括n-1个二向色镜41，每一二向色镜41分别用于反射一个激发光源10发射的光束激发的荧光，将反射的荧光投射到对应的荧光检测单元50，并透射其他激发光源10发射的光束激发的荧光，将透射的荧光投射到下一个二向色镜41或对应的荧光检测单元50。

具体的，二向色镜41表面镀有多层介质膜，可以对一定波段的光进行反射，对另一波段的光进行透射。参考图3，由第一会聚镜30会聚后的荧光首先照射到第一个二向色镜41，第一个二向色镜41反射一种波段的荧光，该波段的荧光照射到荧光检测单元50，第一个二向色镜41透射其他波段的荧光，透射的荧光照射到第二个向色镜41，并对荧光进行反射和透射，直至第n-2个二向色镜41透射的荧光照射到第n-1个二向色镜41，第n-1个二向色镜41反射和透射的荧光分别照射到相应的荧光检测单元50。

可选的，荧光检测单元50包括第二会聚镜51和光电二极管52。

第二会聚镜51用于接收分光单元30出射的荧光，并将荧光会聚到光电二极管52，光电二极管52用于将荧光转化为电信号。

具体的，通过采用第二会聚镜51对荧光进行会聚，使得更多的荧光能够被光电二极管52接收，提高荧光检测精度。

可选的，荧光检测单元50还包括滤光片53。滤光片53用于接收分光单元40出射的荧光，滤除荧光中的杂散光，并将滤除杂散光之后的荧光投射到第二会聚镜51。

具体的，每一条通道中的滤光片53可以根据对应通道的荧光的波长选择对应的中心波长和带宽。

图5是本实用新型实施例二中的又一种多通道荧光检测系统的正视图，可选的，参考图2，所述多通道荧光检测系统还可以包括：分光镜70和光束调节装置80。

分光镜70设置于准直镜21和直角棱镜22之间，用于从准直后的光束中分出部分光束作为反馈光。

光束调节装置80用于接收反馈光，并根据反馈光的强度对激发光源10发射的光束强度进行调节。

具体的，分光镜80的作用是将准直后的光束分成一束反射光和一束透射光，反射光与透射光的强度可一定的比例分配，其中作为反馈光所占的比例较小，即若反射光作为反馈光，则反射光比透射光的强度弱，若透射光作为反馈光，则透射光要比反射光的强度弱。光束调节装置80用于对反馈光的强度进行分析，然后根据反馈光的强度对激发光源10产生的光束强度进行调节。示例性的，当光束调节装置80检测到反馈光的强度较强时，则调低激发光源10产生的光束强度；当光束调节装置80检测到反馈光的强度较弱时，则调高激发光源10产生的光束强度。

可选的，分光镜70的分光比为5:95，其中光强较低的光作为反馈光。示例性的，将反射光作为反馈光，则反射光的强度占5％，透射光的强度占95％。能量较低的反射光被分光镜70反射达到光束调节装置80。

具体的，通过对反馈光强度的检测来灵活的调节激发光源10产生的光束强度，既可以避免由于光束强度太强对荧光造成损害，又可以避免由于光束强度太弱而降低对荧光检测的灵敏度。

本实施例中光束调整单元包括准直镜和直角棱镜，通过设置准直镜提高了每个通道中光束的准直性，使得进入待测样品的光能大幅提高，提高了整个光学系统的检测灵敏度，通过设置直角棱镜避免各波段光束之间的相互干扰，提高了荧光激发效率，通过设置分光镜和光束调整装置可以灵活的调节光源产生的光束的强度，提高了系统对荧光检测的灵敏度和精度，并且整个系统采用n-1片二向色镜进行分光，使整个系统结构简单，易于实现。

实施例三

本实施例以上述实施例为基础提供了一种多通道荧光检测系统。图6是本实用新型实施例三中的一种双通道荧光检测系统的正视图，图7是本实用新型实施例三中的一种双通道荧光检测系统的俯视图。可选的，参考图6和图7，所述系统包括第一激发光源11和第二激发光源12；

第一激发光源11为中心波段为450nm、波带宽为20nm的蓝光激光器；

第二激发光源12为中心波长为530nm、波带宽为20nm的绿光激光器。

可选的，分光单元40包括一个二向色镜41；

二向色镜41用于反射第一激发光源发射11的光束激发的荧光，透射第二激发光源12发射的光束激发的荧光；或者，二向色镜41用于反射第二激发光源12发射的光束激发的荧光，透射第一激发光源11发射的光束激发的荧光。

具体的，第一激发光源11和第二激发光源12发射的光束分别经过相应的准直镜21准直，经过分光镜70将5％的光反射在光束调节装置80，另外95％的光透射后经直角棱镜22折转90°，经过第一会聚镜30会聚在待测样品60上。待测样品60受到光束激发会同时发射出两种波长的荧光，第一激发光源11发出的光束激发产出520nm波段的荧光，第二激发光源12发出的光束激发产生580nm波段的荧光，经过二向色镜41将520nm波段的荧光透射，580nm波段的荧光反射或将520nm波段的荧光反射，580nm波段的荧光透射，分别照射到对应的滤光片53、第二会聚镜51和光电二极管52，光电二极管52分别将对应的荧光转换成电信号，以实现对目标基因进行检测。

需要说明的是，图7中仅示例性的示出了第一激发光源11和第二激发光源12的位置，并非对本实用新型的限定，第一激发光源11和第二激发光源12的位置可以根据需要设定，并不做具体限定，只要两光源发出的光束互不干扰即可。另外，为使附图清晰，图7中并未示出分光镜和光束调节装置，亦非对本实用新型的限定。

本实施例通过设置两个荧光检测通道，两个检测通道的检测结果可以起到参照或对比的作用，使得检测结果更加准确，避免只设置一个检测通道，而出现误检等。另外双通道检测系统两个光源发出的光准直后直接经直角棱镜和第一会聚镜聚焦在样品上，激发光路简单，相对于传统的双波长光学系统免去了二向色镜的使用，并且整个系统仅用了一片二向色镜，传统光路中至少需用三片镀有多层介质膜的分光镜，结构精简。另外，本实施例中两个激发光源激发的荧光波段相差较远，降低了二向色镜多层介质膜的镀膜工艺难度。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种多通道荧光检测系统，其特征在于，包括：

n个激发光源，分别用于发射不同波段的光束；

n个光束调整单元，每一所述光束调整单元与一个所述激发光源对应，所述光束调整单元用于调整所述激发光源发出的光束的准直度和方向；

第一会聚镜，设置于所述光束调整单元和待测样品之间，用于将所述光束调整单元出射的光束会聚到所述待测样品上，以激发产生荧光，同时对所述待测样品产生的荧光进行准直；

分光单元，所述分光单元用于接收所述第一会聚镜准直后的所述荧光，并对所述荧光进行分光，以分出各所述激发光源发出的光束激发的荧光，并使所述荧光分别投射到对应的荧光检测单元；

n个荧光检测单元，每一所述荧光检测单元与一个激发光源对应，所述荧光检测单元用于对所述荧光进行检测；

其中，n为大于或等于2的正整数。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述光束调整单元包括准直镜和直角棱镜；

所述准直镜用于对所述激发光源发射的光束进行准直；

所述直角棱镜用于改变准直后的所述光束的传播方向，使准直后的所述光束投射到所述第一会聚镜。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：

所述准直镜为非球面镜，焦距为3mm。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述分光单元包括n-1个二向色镜，每一所述二向色镜分别用于反射一个激发光源发射的光束激发的荧光，将反射的荧光投射到对应的荧光检测单元，并透射其他激发光源发射的光束激发的荧光，将透射的荧光投射到下一个二向色镜或对应的荧光检测单元。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述荧光检测单元包括第二会聚镜和光电二极管；

所述第二会聚镜用于接收所述分光单元出射的荧光，并将所述荧光会聚到所述光电二极管；

所述光电二极管用于将所述荧光转化为电信号。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：

所述荧光检测单元还包括滤光片；

所述滤光片用于接收所述分光单元出射的荧光，滤除所述荧光中的杂散光，并将滤除杂散光之后的荧光投射到所述第二会聚镜。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：

分光镜和光束调节装置；

所述分光镜设置于所述准直镜和所述直角棱镜之间，用于从准直后的所述光束中分出部分光束作为反馈光；

所述光束调节装置用于接收所述反馈光，并根据所述反馈光的强度对所述激发光源发射的光束强度进行调节。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：

所述分光镜的分光比为5:95，其中光强较低的光作为反馈光。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述系统包括第一激发光源和第二激发光源；

所述第一激发光源为中心波段为450nm、波带宽为20nm的蓝光激光器；

所述第二激发光源为中心波长为530nm、波带宽为20nm的绿光激光器。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于：

所述分光单元包括一个二向色镜；

所述二向色镜用于反射所述第一激发光源发射的光束激发的荧光，透射所述第二激发光源发射的光束激发的荧光；或者，所述二向色镜用于反射所述第二激发光源发射的光束激发的荧光，透射所述第一激发光源发射的光束激发的荧光。