CN212622236U - 光激化学发光检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光激化学发光检测装置，包括：用于发出具有第一波长的第一光束的激发光源，所述第一光束用于激发盛装试剂的容器而发出具有第二波长的第二光束，其中第一波长与第二波长不同；以及光子检测器，其用于接收所述第二光束并检测其光子强度。其中，在所述激发光源和所述盛装试剂的容器之间设有二向色镜，所述二向色镜构造成允许具有第一波长的第一光束透过而反射具有第二波长的第二光束。

Description

光激化学发光检测装置

本申请是发明名称为“光激化学发光检测装置”、申请号为201921852664.5、申请日为2019年10月31日的中国实用新型专利申请的分案申请。

技术领域

本实用新型涉及一种光激化学发光检测装置。

背景技术

光激化学发光是一种以纳米级高分子微粒为基础的新一代化学发光技术，已经在生物样品的鉴定领域得到的广泛的应用。

通常来说，在光激化学发光检测中，通过激发光源来对被检测物进行照射，使得被检测物产生光激化学发光反应。该光激化学发光反应所发出的荧光被输送给光子检测器，由光子检测器检测荧光的光子强度，从而对被检测物进行鉴定。

CN201532646U公开了一种光子计数装置，其包括发光二极管，位于发光二极管的水平一侧的光子计数模块。发光二极管发出的检测光向下照射在位于发光二极管下方的微孔板上，用于使容纳在微孔板的各个微孔内的待检测样本发生光激化学发光反应。微孔板沿水平方向朝向光子计数模块运动。因此，被发光二极管发出的检测光所照射的一个微孔内的待检测样本在发生光激化学发光反应后发出的荧光随后在水平方向上的下一个位置向上射出，经过一系列光学器件之后入射在光子计数模块上，从而对待检测样本发出的荧光进行检测。

这种检测属于“跳孔检测”，即在一个微孔进行光的激发，而同时在另一个微孔进行光的接收检测。也就是说，进行光的激发的那个微孔，需要在一段时间之后（即当其运动到接收检测位置时）才能进行光的接收检测。因此，这一时间滞后性影响了检测信息的准确性，同时也使整个检测周期较长。同时，由于微孔板的运动节拍必须与光激化学发光反应的激发时间相对应，这对控制的同步要求也非常严格，造成了成本的提高。

近年来，即时检验（POCT）技术已经得到了普及。这一POCT技术要求能够快速、高灵敏度和高精度地对生物样品进行鉴定。因此，对于作为POCT设备中的核心角色之一的光激化学发光检测来说，需要满足快速、高灵敏度和高精度地对生物样品进行鉴定的要求。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种光激化学发光检测装置。该检测装置克服了如上所述的跳孔检测方式中的缺点，从而能够快速、准确地对生物样品进行鉴定。

根据本实用新型的光激化学发光检测装置，包括：容器，所述容器至少包括用于盛装待测样本的第一内孔槽、用于盛装供体试剂的第二内孔槽，以及用于盛装受体试剂的第三内孔槽；用于发出具有第一波长的第一光束的激发光源，所述第一光束用于激发所述容器中的供体微球产生单线态氧，所述单线态氧与所述容器中的受体微球反应后发出具有第二波长的第二光束，其中第一波长与第二波长不同；以及光子检测器，其用于接收所述第二光束并检测其光子强度。其中，在所述激发光源和所述容器之间设有二向色镜，所述二向色镜构造成允许具有第一波长的第一光束透过而反射具有第二波长的第二光束。所述容器布置在所述激发光源的正下方，所述二向色镜以倾斜45度角的方式布置在所述激发光源和所述容器之间的光路上，而所述光子检测器的用于接收所述第二光束的光敏区域处于被所述二向色镜反射后的第二光束的光路上。在所述激发光源和所述二向色镜之间至少设置有第一凸透镜，用于将所述激发光源发出的第一光束汇聚成平行光以投射到所述二向色镜上。在所述二向色镜和所述容器之间至少设有第二凸透镜，用于汇聚所述第二光束以投射到所述二向色镜上。

在一个实施例中，第一波长为680nm~700nm，第二波长为600~610nm。。

在一个实施例中，在所述二向色镜和所述光子检测器之间设置有包括两片平凸透镜的第三镜片组。

在一个实施例中，在所述第三镜片组和所述光子检测器之间设置有若干滤光片，其中一个滤光片布置成紧邻于所述光子检测器的光敏区域。

在一个实施例中，所述第一内孔槽、第二内孔槽和第三内孔槽的横截面互不相同。

在一个实施例中，所述容器还包括用于盛装稀释液的第四内孔槽和/或用于盛装附加试剂的第五内孔槽。

在一个实施例中，所有内孔槽上均覆盖有封膜以封闭内孔槽的开口。

在一个实施例中，所述容器构造成试剂板条，所述试剂板条的侧部设置有条形码区。

在一个实施例中，所述检测装置用于POCT检测。

根据本实用新型，光激化学发光检测装置包括设置在从激发光源到盛装试剂的容器的光路上的二向色镜，通过它来透射激发光束和反射检测光束。这样，检测装置可以对同一检测物几乎同时地进行激发和检测，消除了跳孔检测方式中的时间滞后性。这样，根据本实用新型的检测装置能够快速、准确地对生物样品进行鉴定，从而尤其适用于POCT检测设备。

另外，在根据本实用新型的光激化学发光检测装置中，盛装试剂的容器也不需要运动，从而不需要设置运动机构和与之相关的同步运动控制机构，这极大地节约了成本。

此外，根据本实用新型的用于光激化学发光检测装置，二向色镜以45度角的方式设置在从激发光源到盛装试剂的容器的光路上，而光子检测器位于二向色镜的反射侧，接收被二向色镜反射的检测光束。这样，整个检测装置的结构紧凑，占用空间少，尤其适用于要求小巧轻便的POCT检测设备。

附图说明

在下文中参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1显示了根据本实用新型的光激化学发光检测装置的一个实施例的示意图。

图2显示了根据本实用新型的试剂板条。

附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1显示了根据本实用新型的光激化学发光检测装置100的一个实施例的示意图。

如图1所示，该检测装置100包括激发光源10。激发光源10是光激化学发光检测领域中的常用部件，其用于发出具有第一波长的激发光，即第一光束15。根据具体应用的需要，激发光源10可以是紫外LED光源、卤素灯，以及能发出各种波长的光的LED光源。在图1所示的实施例中，第一波长为650nm~700nm，优选地为680nm。相应地，激发光源10是能发出波长为 680nm的光、功率为25mW的LED光源。

激发光源10所发出的第一光束15通常是散射光。为了实现更好的光学性能，减小能量损失，在第一光束15的光路上布置有第一镜片组20，用于将第一光束15汇聚成平行光。第一镜片组20可以由具有各种不同直径和曲率半径的由不同材料制成的透镜组合而成。在图1所示的实施例中，第一镜片组20包括一片凸透镜，用于将激发光源所发出的第一光束15（散射光）汇聚成直径例如为4mm的平行光25。

在光激化学发光检测领域中，激发光源10所发出的具有第一波长的第一光束15用于照射到盛装试剂的容器50上，使得容器50中的供体微球产生单线态氧。所述单线态氧与盛装试剂的容器50中的受体微球发生反应后，从而发出具有不同于第一波长的第二波长的检测光，即第二光束35。第二光束35用于输送到在下文中介绍的光子检测器80中进行检测。在图1所示的实施例中，第二波长为600~650nm ，优选地为610nm。这种光激化学发光反应是本领域所熟知的，这里不再详细介绍。

根据本实用新型，在激发光源10和盛装试剂的容器50之间的光路上，在第一镜片组20的下游设置有二向色镜30。在图1所示的实施例中，激发光源10、第一镜片组20、二向色镜30和盛装试剂的容器50沿第一光束15的光路沿垂直方向依次设置。二向色镜是光学领域中常用的部件，其能够允许一定波长的光透过而将另一波长的光反射。如图1所示，二向色镜30以与第一光束15的光路呈45度的方式布置，并允许具有第一波长的第一光束15透过。因此，第一光束15便可透过二向色镜30而继续传播，从而照射到盛装试剂的容器50上。在一个优选的实施例中，二向色镜30设置成能够透射95%以上的具有第一波长的第一光束15。

经过二向色镜30的第一光束15继续传播以照射到盛装试剂的容器50上，从而激发盛装试剂的容器50中的供体微球产生单线态氧，其与容器50中的受体微球发生光激化学发光反应，从而发出具有第二波长的第二光束35。在一个实施例中，激发时间例如为500ms。由于第二光束35在从盛装试剂的容器50处出射时为散射光，因此根据本实用新型，在盛装试剂的容器50和二向色镜30之间设置有第二镜片组40，以便将第二光束汇聚为平行光。第二镜片组40可以由具有各种不同直径和曲率半径的由不同材料制成的透镜组合而成。在图1所示的实施例中，第二镜片组40包括一片单面凸透镜，用于将第二光束35（散射光）汇聚成平行光。

第二光束35在经过第二镜片组40后再次来到二向色镜30。根据本实用新型，该二向色镜30构造成反射具有第二波长的光。因此，具有第二波长的第二光束35被二向色镜30完全反射，并形成沿着图1中的水平方向的光。该光最后输送到光子检测器80。光子检测器主要用于检测光子强度，例如可以是单光子计数器（PMT）、侧窗形光电倍增管、端窗形光电倍增管、硅光电池、光学相机，等等。光子检测器及其检测原理是本领域的技术人员所公知的，在此略去对其的详细介绍。

根据本实用新型的光激化学发光检测的原理如下。待测样品中的待测生物分子与盛装试剂的容器中的供体微球和受体微球反应而形成免疫复合物。这种相互作用会将供体微球和受体微球拉近。在特定波长的激光的照射下，供体微球上的光敏剂将周围环境中的氧气转化为更为活跃的单体氧。单体氧扩散至受体微球，与受体微球上的化学发光剂反应，进一步激活了同样在受体微球上的发光基团，使之发出光。如果生物分子不存在相互作用，单体氧无法扩散到受体微球，则不会有光信号产生。因此，通过测量混合物发出的光强度就能够计算出待测样品中的待测生物分子的浓度。

根据本实用新型的光激化学发光检测装置，通过在从激发光源到盛装试剂的容器的光路上设置二向色镜，借助它来透射激发光束和反射检测光束。这样，激发光束和检测光束可以在同一光路上传播而不会相互干扰。因此，根据本实用新型的光子检测装置可以对同一生物样品几乎同时地（仅延迟很短的激发时间）进行激发和检测，从而消除了跳孔检测方式中的时间滞后性。这样，根据本实用新型的检测装置能够快速、准确地对生物样品进行鉴定，从而尤其适用于POCT检测设备。

需要说明的是，在光激化学发光检测领域的现有技术中，并未使用过二向色镜，更没有现有技术提到过可以使用二向色镜来解决跳孔检测方式中的时间滞后性的问题。

由于在根据本实用新型的光激化学发光检测装置中的用于盛装试剂的容器不需要运动，因此不需要设置运动机构和与之相关的同步运动控制机构，这极大地节约了成本。

另外，根据本实用新型的光激化学发光检测装置，光路中的能量损失很小，减小了检测结果失真的可能性。

为了提高第二光束35在光子检测器80的光敏区域82上的汇聚，可以在二向色镜30的反射光路上设置第三镜片组60。然而可以理解，如果光子检测器80的光敏区域82比较大，则可以取消第三镜片组。第三镜片组60可以由具有各种不同直径和曲率半径的由不同材料制成的透镜组合而成。在图1所示的实施例中，第三镜片组60由两片平凸透镜的组合镜构成。

优选地，根据本实用新型，可以在第三镜片组60与光子检测器80之间设置若干滤光片，其用于滤掉不需要的干扰波长、杂质波长的光，使得来自容器50的真实发出的光能够纯净地收集在光子检测器80上。在图1所示的实施例中，设置了两个滤光片，即第一滤光片72和第二滤光片74。其中，第二滤光片74紧邻于光子检测器80的光敏区域82布置，以进一步提高过滤效率和避免能量损失。

根据本实用新型的光激化学发光检测装置，二向色镜以45度角的方式设置在从激发光源到盛装试剂的容器的光路上。这样，光子检测器能够设置在二向色镜的反射侧，接收被二向色镜反射的与激发光束垂直的检测光束。这样，整个检测装置的结构非常紧凑，占用空间少，尤其适用于要求小巧轻便的POCT检测设备。

容易理解，在根据本实用新型的光激化学发光检测装置用于POCT检测设备中时，上述第一波长和第二波长的具体值可以根据实际情况而另加选择，以适应POCT检测的需要。

根据本实用新型的一个优选的实施例，盛装试剂的容器50构造为试剂板条，如图2所示。该试剂板条上设置有多个内孔槽55。这些内孔槽55的数量可以根据具体应用进行选择和功能扩展。不同的内孔槽55例如可用于装载包含有供体微球的第一试剂、包含有受体微球的第二试剂等不同的试剂，并且其中有一个内孔槽55用于光激化学发光检测。供体微球能够在激发状态下产生单线态氧，受体微球能够与单线态氧反应产生化学发光信号。

在一个实施例中，试剂板条至少包括三个内孔槽55，分别用于盛装待测样本、供体试剂和受体试剂。

可选地，在其中一个内孔槽55中盛装了第一试剂，该第一试剂中的供体微球的粒径为50-500nm，浓度为0.1~100μg/mL。

可选地，在其中一个内孔槽55中盛装了第二试剂，该第二试剂中的受体微球的粒径为50-500nm，浓度为10~400μg/mL。

可选地，内孔槽55的横截面可以为圆形、椭圆形或矩形。优选地，多个内孔槽55的横截面互不相同，以区别不同的所盛放的不同试剂。

在一个实施例中，内孔槽55中还可承载有稀释液和/或附加试剂。在内孔槽55中分别承载有稀释液和附加试剂的情况下，稀释液、附加试剂的添加顺序如下所述。先将待测样本添加至承载有稀释液的内孔槽55中，使其与稀释液混合，从而进行稀释操作。稀释完成后，取一定体积稀释后的待测样本加入承载有附加试剂的内孔槽55中，使其与附加试剂混合。之后，继续取一定体积混合后的液体加入承载有第一试剂的内孔槽55中。经过一定时间反应后，继续取一定体积混合后液体加入承载有第二试剂内孔槽55中，进行后续流程。

在一个实施例中，内孔槽55的端面上均覆膜以封闭其开口。其中，覆膜可以是一次性封膜，也可以是反复使用的封膜。

在一个可选的实施例中，如图2所示，在试剂板条的侧部设置有条形码区52。该条形码区52包含试剂板条的信息。例如，条形码区52设有条形码，其可为一维码或二维码。

然而需要说明的是，在本文中仅针对了根据本实用新型对光激化学发光检测装置作出改进的部分进行了介绍，而略去了针对光激化学发光检测装置中的其它常规的部件的介绍。例如，根据本实用新型的光激化学发光检测装置还包括取样组件，以及可选的温育模块，等等。由于本实用新型并未在此方面进行改进，因此为节约篇幅起见，略去了对这些部件的介绍。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.光激化学发光检测装置，其特征在于，所述装置包括：

容器，所述容器至少包括用于盛装待测样本的第一内孔槽、用于盛装供体试剂的第二内孔槽，以及用于盛装受体试剂的第三内孔槽；

用于发出具有第一波长的第一光束的激发光源，所述第一光束用于激发所述容器中的供体微球产生单线态氧，所述单线态氧与所述容器中的受体微球反应后发出具有第二波长的第二光束，其中第一波长与第二波长不同；和

光子检测器，其用于接收所述第二光束并检测其光子强度；

其中，在所述激发光源和所述容器之间设有二向色镜，所述二向色镜构造成允许具有第一波长的第一光束透过而反射具有第二波长的第二光束，

所述容器布置在所述激发光源的正下方，所述二向色镜以倾斜45度角的方式布置在所述激发光源和所述容器之间的光路上，而所述光子检测器的用于接收所述第二光束的光敏区域处于被所述二向色镜反射后的第二光束的光路上，

在所述激发光源和所述二向色镜之间至少设置有第一凸透镜，用于将所述激发光源发出的第一光束汇聚成平行光以投射到所述二向色镜上，以及

在所述二向色镜和所述容器之间至少设有第二凸透镜，用于汇聚所述第二光束以投射到所述二向色镜上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一波长为680nm~700nm，第二波长为600~610nm。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在所述二向色镜和所述光子检测器之间设置有包括两片平凸透镜的透镜组。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述透镜组和所述光子检测器之间设置有若干滤光片，其中一个滤光片布置成紧邻于所述光子检测器的光敏区域。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一内孔槽、第二内孔槽和第三内孔槽的横截面互不相同。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述容器还包括用于盛装稀释液的第四内孔槽和/或用于盛装附加试剂的第五内孔槽。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所有内孔槽上均覆盖有封膜以封闭内孔槽的开口。

8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述容器构造成试剂板条，所述试剂板条的侧部设置有条形码区。

9.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置用于POCT检测。

Images