CN218036411U - 一种荧光检测成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种荧光检测成像系统，包括光源装置、匀光装置、第一光纤束和成像装置，匀光装置使得光源装置出射的激发光通过匀光装置后光能量均匀。第一光纤束包括至少两部分光纤，每一部分光纤的入射端用于接收匀光装置出射的激发光，激发光经本部分光纤传输后从本部分光纤的出射端出射，使得激发光照射到与本部分光纤的出射端对应的待检样品，成像装置获取待检样品在激发光照射下产生的光，并基于获取的光进行成像。本实用新型通过匀光装置将光源装置出射的激发光匀光，匀光装置出射的激发光能量均匀，使得进入各部分光纤的激发光能量较一致，使得入射到各个待检样品的激发光能量较一致，从而提高了入射到各个待检样品的激发光能量的均匀性。

Description

一种荧光检测成像系统

技术领域

本实用新型涉及光学系统领域，特别是涉及一种荧光检测成像系统。

背景技术

荧光检测是聚合酶链式反应(PCR)中常用的技术手段，用于检测PCR反应中目标DNA的含量。

荧光检测可以分为点信号检测和面信号检测，点信号检测采用光电倍增管等光电探测器，探测灵敏度高，然而由于是单点探测，通常需要逐点扫描，因此其检测速度较低。相比于点信号检测，面信号检测为成像检测，即通过光学成像的手段一次获取全部待检信息，大大缩减了检测时间。并且，随着面阵探测器工艺的成熟，以及一些新型成像芯片的研究和发展，面阵探测器的灵敏度不断提高，因此面信号荧光检测的优势越发明显。

然而，现有的面信号检测方法存在激发光照度不均匀，激发光照度会影响产生的荧光信号，因此激发光照度不均匀会对荧光信号的强度引入误差，从而会影响最终检测结果。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种荧光检测成像系统，能够提高入射到各个待检样品的激发光能量的均匀性。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种荧光检测成像系统，包括光源装置、匀光装置、第一光纤束和成像装置，所述匀光装置设置于所述光源装置的出光光路上，用于使得所述光源装置出射的激发光通过所述匀光装置后光能量均匀；

所述第一光纤束包括至少两部分光纤，每一部分光纤的入射端用于接收所述匀光装置出射的所述激发光，所述激发光经本部分光纤传输后从本部分光纤的出射端出射，使得所述激发光照射到与本部分光纤的出射端对应的待检样品，所述成像装置用于获取所述待检样品在所述激发光照射下产生的光，并基于获取的光进行成像。

优选的，所述第一光纤束的每一部分光纤的入射端位于所述匀光装置的出光端端面上。

优选的，还包括第一光纤固定装置，所述第一光纤固定装置设置于所述匀光装置的出光端，所述第一光纤束的每一部分光纤的入射端固定在所述第一光纤固定装置上。

优选的，所述光源装置包括光源和第一滤光元件，所述第一滤光元件用于将所述光源的出射光进行波段选择，以形成所述激发光。

优选的，所述光源装置还包括准直光学元件和会聚光学元件，所述第一滤光元件设置于所述准直光学元件和所述会聚光学元件之间，所述准直光学元件用于将所述光源的出射光进行准直，使准直后的光入射到所述第一滤光元件，所述会聚光学元件用于将通过所述第一滤光元件后的光会聚至所述匀光装置的进光端。

优选的，所述匀光装置为匀光隧道，使得所述激发光进入所述匀光隧道后在所述匀光隧道的内表面经过多次反射而使得所述激发光能量均匀，或者，所述匀光装置为匀光棒。

优选的，还包括第二光纤束，所述第二光纤束包括至少两部分光纤，每一部分光纤的入射端与任一所述待检样品对应，用于接收所述待检样品产生的光，所述待检样品产生的光经本部分光纤传输后从本部分光纤的出射端出射，使得本部分光纤的出射光入射至所述成像装置。

优选的，还包括第二光纤固定装置，所述第二光纤束的每一部分光纤的出射端固定在所述第二光纤固定装置上。

优选的，还包括用于盛放所述待检样品的检测容器，所述第一光纤束的每一部分光纤的出射端与任一所述检测容器连接，所述第二光纤束的每一部分光纤的入射端与任一所述检测容器连接。每根光纤与检测容器连接部位一致。

优选的，所述成像装置包括镜头，所述镜头包括像方远心镜头。

由上述技术方案可知，本实用新型所提供的一种荧光检测成像系统包括光源装置、匀光装置、第一光纤束和成像装置，匀光装置设置于光源装置的出光光路上，用于使得光源装置出射的激发光通过匀光装置后光能量均匀。第一光纤束包括至少两部分光纤，每一部分光纤的入射端用于接收匀光装置出射的激发光，激发光经本部分光纤传输后从本部分光纤的出射端出射，使得激发光照射到与本部分光纤的出射端对应的待检样品，成像装置获取待检样品在激发光照射下产生的光，并基于获取的光进行成像。

本实用新型的荧光检测成像系统通过匀光装置将光源装置出射的激发光匀光，匀光装置出射的激发光能量均匀，若第一光纤束各部分光纤的入射端面积相等，那么可以使得进入各部分光纤的激发光能量较一致，使得入射到各个待检样品的激发光能量较一致，从而提高了入射到各个待检样品的激发光能量的均匀性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的一种荧光检测成像系统的示意图；

图2为本实用新型又一实施例提供的一种荧光检测成像系统的示意图；

图3为本实用新型一实施例中的第一光纤固定装置的示意图；

图4(a)为本实用新型一实施例中底部激发待检样品的光纤与检测容器的连接示意图；

图4(b)为本实用新型一实施例中侧部激发待检样品的光纤与检测容器的连接示意图；

图5为本实用新型又一实施例提供的一种荧光检测成像系统的示意图；

图6(a)为本实用新型又一实施例中底部激发待检样品的光纤与检测容器的连接示意图；

图6(b)为本实用新型又一实施例中侧部激发待检样品的光纤与检测容器的连接示意图；

图7(a)至图7(c)分别为本实用新型一具体实例中荧光检测成像系统的第一光纤束的三部分光纤的出射光能量分布。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

现有的面信号检测方法存在激发光照度不均匀，激发光照度会影响产生的荧光信号，因此激发光照度不均匀会对荧光信号的强度引入误差，从而会影响最终检测结果。比如，需要对一组待检样品进行检测，将一组的各个待检样品排列放置到检测区域，系统向检测区域投射出激发光，激发光照射到各个待检样品以对各个待检样品进行激发。若系统投射出的激发光照度不均匀，那么，照射到各个待检样品的激发光能量不同，从而会影响各个待检样品的荧光信号强度，影响各个待检样品的检测结果。针对此，本实用新型提供一种荧光检测成像系统，能够提高入射到各个待检样品的激发光能量的均匀性。

请参考图1，图1为本实施例提供的一种荧光检测成像系统的示意图，如图所示，所述系统包括光源装置101、匀光装置102、第一光纤束103和成像装置104，所述匀光装置102设置于所述光源装置101的出光光路上，用于使得所述光源装置101出射的激发光通过所述匀光装置102后光能量均匀；

所述第一光纤束103包括至少两部分光纤，每一部分光纤的入射端用于接收所述匀光装置102出射的所述激发光，所述激发光经本部分光纤传输后从本部分光纤的出射端出射，使得所述激发光照射到与本部分光纤的出射端对应的待检样品，所述成像装置104用于获取所述待检样品在所述激发光照射下产生的光，并基于获取的光进行成像。

光源装置101出射的激发光入射到匀光装置102，匀光装置102对激发光进行匀光处理，使激发光通过匀光装置102后光能量均匀。光能量均匀是指光能量均匀分布，也可以说是单位面积的光能量基本相等。

第一光纤束103的每一部分光纤对应一个待检样品。由匀光装置102出射的激发光从第一光纤束103的任一部分光纤的入射端进入，激发光经本部分光纤传输后从本部分光纤的出射端出射，进而激发光照射到与本部分光纤的出射端对应的待检样品。在图1所示的荧光检测成像系统中，待检样品放置在检测区域105。

本实施例的荧光检测成像系统通过匀光装置102将光源装置101出射的激发光匀光，匀光装置102出射的激发光能量均匀，若第一光纤束103各部分光纤的入射端面积相等，那么可以使得进入第一光纤束103各部分光纤的激发光能量较一致，使得入射到各个待检样品的激发光能量较一致，从而提高了入射到各个待检样品的激发光能量的均匀性。

本实施例中，对第一光纤束103的每一部分光纤包括的光纤数量不做限定，每一部分光纤可以包括一根光纤，或者每一部分光纤也可以包括多根光纤，在实际应用中可以根据应用需求进行设置。

优选的，第一光纤束103的每一部分光纤的入射端位于所述匀光装置102的出光端端面上，这样使得匀光装置102的出射光进入各部分光纤的光量一致，有助于使得进入各部分光纤的激发光能量均匀。

优选的，所述荧光检测成像系统还可包括第一光纤固定装置，所述第一光纤固定装置设置于所述匀光装置的出光端，所述第一光纤束103的每一部分光纤的入射端固定在所述第一光纤固定装置上，通过第一光纤固定装置固定第一光纤束103的各部分光纤的入射端。示例性的可参考图2，图2为又一实施例提供的一种荧光检测成像系统的示意图，如图所示，第一光纤固定装置106设置于匀光装置102的出光端。

可选的，第一光纤固定装置106可包括通孔，第一光纤束103的每一部分光纤的入射端固定在第一光纤固定装置106的任一通孔内。本实施例中，对第一光纤固定装置106的各个通孔的排布形式不做限定，包括但不限于以方形阵列形式排布或者以圆形阵列形式排布。另外，对第一光纤固定装置106设置的通孔数量不做限定，在实际应用中可以根据应用需求进行设置。示例性的可参考图3，图3为一实施例中的第一光纤固定装置的示意图，如图所示，第一光纤固定装置106包括多个通孔116，各个通孔116以方形阵列排布，第一光纤束103的任一部分光纤的入射端可以伸入通孔116内以固定。优选的，第一光纤固定装置106的通孔116的直径和第一光纤束103的每一部分光纤的总外径一致，使得第一光纤束103的每一部分光纤可以正好插入通孔116内，以稳固地将光纤入射端固定。若第一光纤束103的每一部分光纤包括一根光纤，图3中第一光纤固定装置106的一个通孔116插入一根光纤的入射端。可以理解的是，在其它实施例中，第一光纤固定装置106还可以通过其它方式实现将光纤的入射端固定，也在本实用新型保护范围内。

本实施例中，对光源装置101的结构不做限定，只要能够实现光源装置101发射出所需要的激发光即可。可选的，光源装置101可包括光源和第一滤光元件，所述第一滤光元件用于将所述光源的出射光进行波段选择，以形成所述激发光。光源可采用但不限于面光源或者点光源，示例性的可采用COB面光源或者近似点光源的LED。优选的，光源的出射光可以是白光。第一滤光元件的通带波段范围与激发待检样品所要求的激发光的波段范围匹配，使得光源的出射光通过第一滤光元件的滤波之后可以得到所需要波段的激发光。本实施例中，对第一滤光元件的类型、结构不做限定，只要能够实现将光源的出射光进行波段选择以获得所要求的激发光即可。

优选的，光源装置101还可包括准直光学元件和会聚光学元件，所述第一滤光元件设置于所述准直光学元件和所述会聚光学元件之间，所述准直光学元件用于将所述光源的出射光进行准直，使准直后的光入射到所述第一滤光元件，所述会聚光学元件用于将通过所述第一滤光元件后的光会聚至所述匀光装置的进光端。这样使得光源的出射光以平行光通过第一滤光元件，第一滤光元件能够对光源的出射光各部分有效地滤波。本实施例中，对准直光学元件、会聚光学元件的结构不做限定，准直光学元件可包括但不限于凸透镜、凹透镜或者棱镜，会聚光学元件可包括但不限于凸透镜、凹透镜或者棱镜。

示例性的可参考图2所示，光源装置101包括光源107、第一滤光元件108、准直光学元件109和会聚光学元件110，第一滤光元件108设置于准直光学元件109和会聚光学元件110之间。优选的，光源107位于准直光学元件109的后焦面，使得光源107的出射光通过准直光学元件109后形成平行光，匀光装置102的进光端位于会聚光学元件110的前焦面。使得会聚光学元件110的出射光会聚至匀光装置102的进光端。

可选的，光源装置101可以采用单色性好的激光光源，这种实施方式下无需采用第一滤光元件108、准直光学元件109和会聚光学元件110。

本实施例中，对匀光装置102的结构不做限定，只要能够实现使激发光通过匀光装置102后光能量均匀即可。可选的，匀光装置102可以为匀光隧道，匀光隧道为内表面可以将光反射的管道，使得所述激发光进入所述匀光隧道后在所述匀光隧道的内表面经过多次反射而使得所述激发光能量均匀。匀光隧道可以是玻璃方管或者塑料方管，也可以是由四片平面反射镜形成，作为优选，匀光隧道可以是内表面高亮的金属方管。可选的，匀光装置102也可以为匀光棒，匀光棒对安装精度要求较高，因此在实际应用中优选使用匀光隧道，便于安装。

优选的，所述荧光检测成像系统还可包括用于盛放所述待检样品的检测容器，所述第一光纤束的每一部分光纤的出射端与任一所述检测容器连接，通过每一部分光纤将激发光引导入射至检测容器内。本实施例中，对检测容器的结构不做限定。可选的，第一光纤束103的每一部分光纤的出射端可以与检测容器的底部连接，以实现底部激发待测样品。或者，第一光纤束103的每一部分光纤的出射端与检测容器的侧部连接，以实现侧部激发待检样品。示例性的，可参考图4(a)和图4(b)，图4(a)为一实施例中底部激发待检样品的光纤与检测容器的连接示意图，图4(b)为一实施例中侧部激发待检样品的光纤与检测容器的连接示意图，如图所示，第一光纤束103的光纤117可以与检测容器118的底部连接或者与检测容器118的侧部连接。在实际应用中，各个检测容器118可以排列放置在图1或者图2所示的检测区域105，第一光纤束103的各部分光纤分别与各个检测容器118连接。

优选的，所述荧光检测成像系统还可包括第二光纤束，所述第二光纤束包括至少两部分光纤，每一部分光纤的入射端与任一所述待检样品对应，用于接收所述待检样品产生的光，所述待检样品产生的光经本部分光纤传输后从本部分光纤的出射端出射，使得本部分光纤的出射光入射至所述成像装置104。第二光纤束的每一部分光纤对应一个待检样品，该待检样品在激发光照射下产生的光通过第二光纤束的本部分光纤传输，以传输至成像装置104。本实施例中，对第二光纤束的每一部分光纤包括的光纤数量不做限定，每一部分光纤可以包括一根光纤，或者每一部分光纤也可以包括多根光纤。

优选的，所述荧光检测成像系统还可包括第二光纤固定装置，所述第二光纤束的每一部分光纤的出射端固定在所述第二光纤固定装置上，通过第二光纤固定装置固定第二光纤束的各部分光纤的出射端。示例性的可参考图5，图5为又一实施例提供的一种荧光检测成像系统的示意图，如图所示，第二光纤束114的每一部分光纤的出射端固定在第二光纤固定装置115上，

可选的，第二光纤固定装置115可包括通孔，第二光纤束114的每一部分光纤的出射端固定在第二光纤固定装置115的任一通孔内。本实施例中，对第二光纤固定装置115的各个通孔的排布形式不做限定，包括但不限于以方形阵列排布或者以圆形阵列排布。另外，对第二光纤固定装置115设置的通孔数量不做限定，在实际应用中可以根据应用需求进行设置。在其它实施例中，第二光纤固定装置115还可以通过其它方式实现将光纤的出射端固定，也在本实用新型保护范围内。

在包括用于盛放待检样品的检测容器的实施方式中，可以设置第二光纤束114的每一部分光纤的入射端与任一所述检测容器连接。示例性的，可参考图6(a)和图6(b)，图6(a)为又一实施例中底部激发待检样品的光纤与检测容器的连接示意图，图6(b)为又一实施例中侧部激发待检样品的光纤与检测容器的连接示意图。如图所示，第一光纤束103的光纤117、第二光纤束114的光纤119可以与检测容器118的底部连接，或者，第一光纤束103的光纤117、第二光纤束114的光纤119可以与检测容器118的侧部连接。

需要说明的是，在图6(a)和图6(b)中，第一光纤束103的光纤117、第二光纤束114的光纤119与检测容器118的同一位置相连，这样设置较方便加工和走线。但不限于此，在其它实施例中，检测容器118与第一光纤束103的光纤117连接的孔以及检测容器118与第二光纤束114的光纤119连接的孔，可以保持一致的位置，比如两个孔距离很近，如果两个孔位置距离太远，由于不同位置的激发和接收会有差异，会影响检测结果的准确性。不同位置的激发和接收情况与反应溶液、反应管形状也有关。

本实施例中，对成像装置104的结构不做限定。可选的可参考图2或者图5所示，成像装置104可包括镜头111，所述镜头111包括像方远心镜头，使用像方远心镜头有助于使得入射到成像装置104的像面的光照度均匀，有助于提高检测结果的准确性。

优选的，成像装置104还可包括第二滤光元件112，所述第二滤光元件112用于滤除所述激发光和杂散光，避免激发光和杂散光入射到相机113的像面上而造成干扰。优选的在图2所示系统中，镜头111的光轴与待检区域105的出射光的主光线平行，在图5所示系统中镜头111的光轴与第二光纤束114的出射光的主光线平行。这样方便第二滤光元件112进行滤光。相机113可以为CCD/CMOS相机，作为优选，相机113可选用CMOS黑白相机。

示例性的请参考图7(a)至图7(c)，图7(a)至图7(c)分别为一具体实例中荧光检测成像系统的第一光纤束的三部分光纤的出射光能量分布，其中第一光纤束的每一部分光纤采用一根光纤，图7(a)对应光纤的入射端连接在图3中的第3行第3列，图7(b)对应光纤的入射端连接在图3中的第3行第6列，图7(c)对应光纤的入射端连接在图3中的第8行第6列，根据图可以看出，各部分光纤的出射光的能量一致性较高。

对于需要对一组待检样品进行检测的情况，将一组的各个待检样品排列放置到检测区域，应用本实施例的荧光检测成像系统进行一次激发及成像，即可获得各个待检样品的成像结果，后续根据需要从成像结果中提取相应待检样品的成像信息即可。与通过扫描方式依次地对各个待检样品进行激发及成像相比，本荧光检测成像系统检测速度快。

以上对本实用新型所提供的一种荧光检测成像系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种荧光检测成像系统，其特征在于，包括光源装置、匀光装置、第一光纤束和成像装置，所述匀光装置设置于所述光源装置的出光光路上，用于使得所述光源装置出射的激发光通过所述匀光装置后光能量均匀；

所述第一光纤束包括至少两部分光纤，每一部分光纤的入射端用于接收所述匀光装置出射的所述激发光，所述激发光经本部分光纤传输后从本部分光纤的出射端出射，使得所述激发光照射到与本部分光纤的出射端对应的待检样品，所述成像装置用于获取所述待检样品在所述激发光照射下产生的光，并基于获取的光进行成像。

2.根据权利要求1所述的荧光检测成像系统，其特征在于，所述第一光纤束的每一部分光纤的入射端位于所述匀光装置的出光端端面上。

3.根据权利要求1所述的荧光检测成像系统，其特征在于，还包括第一光纤固定装置，所述第一光纤固定装置设置于所述匀光装置的出光端，所述第一光纤束的每一部分光纤的入射端固定在所述第一光纤固定装置上。

4.根据权利要求1所述的荧光检测成像系统，其特征在于，所述光源装置包括光源和第一滤光元件，所述第一滤光元件用于将所述光源的出射光进行波段选择，以形成所述激发光。

5.根据权利要求4所述的荧光检测成像系统，其特征在于，所述光源装置还包括准直光学元件和会聚光学元件，所述第一滤光元件设置于所述准直光学元件和所述会聚光学元件之间，所述准直光学元件用于将所述光源的出射光进行准直，使准直后的光入射到所述第一滤光元件，所述会聚光学元件用于将通过所述第一滤光元件后的光会聚至所述匀光装置的进光端。

6.根据权利要求1所述的荧光检测成像系统，其特征在于，所述匀光装置为匀光隧道，使得所述激发光进入所述匀光隧道后在所述匀光隧道的内表面经过多次反射而使得所述激发光能量均匀，或者，所述匀光装置为匀光棒。

7.根据权利要求1-6任一项所述的荧光检测成像系统，其特征在于，还包括第二光纤束，所述第二光纤束包括至少两部分光纤，每一部分光纤的入射端与任一所述待检样品对应，用于接收所述待检样品产生的光，所述待检样品产生的光经本部分光纤传输后从本部分光纤的出射端出射，使得本部分光纤的出射光入射至所述成像装置。

8.根据权利要求7所述的荧光检测成像系统，其特征在于，还包括第二光纤固定装置，所述第二光纤束的每一部分光纤的出射端固定在所述第二光纤固定装置上。

9.根据权利要求7所述的荧光检测成像系统，其特征在于，还包括用于盛放所述待检样品的检测容器，所述第一光纤束的每一部分光纤的出射端与任一所述检测容器连接，所述第二光纤束的每一部分光纤的入射端与任一所述检测容器连接。

10.根据权利要求1所述的荧光检测成像系统，其特征在于，所述成像装置包括镜头，所述镜头包括像方远心镜头。

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