CN218726656U - 能够提供全波长光束的pcr光路及检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种能够提供全波长光束的PCR光路及检测装置，包括光源、棱镜和反光板，所述的光源为白光光源，光源的光束进入到棱镜后分光，分光后的光束入射反射镜，所述的反射镜与第一转轴固定连接，以将预设波长光束反射至预设的位置。第四光纤的入射光源用于照射试管，在试管的另一侧设有第二光纤，用于采集试管发出的激发光束，第二光纤照射可转动的第二棱镜，在预设的位置设有光敏器件，以采集并测量从第二棱镜分光后的激发光束。本实用新型能够以更简便的方法提供特定波长的光束，从而能够适应所有可见光波长的荧光染料，从而解决现有技术中PCR检测仪的波长匹配问题。

Description

能够提供全波长光束的PCR光路及检测装置

技术领域

本实用新型涉及体外诊断行业的聚合酶链式反应（PCR）仪技术领域，特别是一种能够提供全波长光束的PCR光路及检测装置。

背景技术

实时荧光定量PCR检测装置的工作原理是使反应物在特定的变性温度、复性温度和延伸温度之间进行温度循环，将靶DNA进行数百万倍的扩增；同时通过使用不同波长的激发光(多激发)或单一波长的激发光(单激发)照射试管，当试管中的试剂被激发出荧光时，通过光学传感器采集到荧光强度信号传送到计算机进行实时的数据分析。现有的能够提供全波长光束的PCR光路有多种，但是，都只能实现一个或者几个特定波长的发射光和激发光的检测，不在设计范围内的波长很难实现，而目前的荧光染料上百种，具有不同的激发波长，所以，PCR仪器与荧光染料由于波长问题，常常出现不匹配的现象，导致实验不能进行。CN 101699271 A中记载了一种实时荧光定量 PCR 激发检测装置，其中采用了可调滤光片的方案，来获取更多的波长，但是该方案所述的可编程调谐滤光片实现技术难度较高，目前尚无产品进入应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够提供全波长光束的PCR光路及检测装置，能够为提供全波长的光源，以适应所有可见光波长的荧光染料，从而解决现有技术中实时荧光定量PCR仪的波长匹配问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型的技术方案是：一种能够提供全波长光束的PCR光路，包括光源、棱镜和反射镜，所述的光源为白光光源，光源的光束进入到棱镜后分光，分光后的光束入射反射镜，所述的反射镜与第一转轴固定连接，第一驱动装置与第一转轴连接，以驱动第一转轴带动反射镜转动，以将预设波长光束反射至预设的位置。

优选的方案中，在光源与第一棱镜之间设有汇聚透镜，以使光束转换为平行光。

优选的方案中，在预设的位置设有第一光纤，第一光纤通过光纤耦合器与第三光纤和第四光纤连接；

第三光纤与干涉仪连接，以校验光束的波长；

第四光纤作为试管的入射光源。

一种采用上述的能够提供全波长光束的PCR光路的检测装置，第四光纤的入射光源用于照射试管，在试管的另一侧设有第二光纤，用于采集试管发出的激发光束，第二光纤照射可转动的第二棱镜，在预设的位置设有光敏器件，以采集并测量从第二棱镜分光后的激发光束。

优选的方案中，第二棱镜的底部与第二转轴固定连接，第二驱动装置与第二转轴连接，以驱动第二转轴带动第二棱镜转动；

第二光纤与第四光纤的轴线之间具有大于0°~小于90°的夹角；

在光敏器件之外还设有校验光敏元件，以校验光敏器件所采集的是否激发光束；

光敏器件包括光电二极管、雪崩管、CMOS或CCD；校验光敏元件为CMOS或CCD。

另一可选的方案中，一种能够提供全波长光束的PCR光路，包括光源和棱镜，所述的光源为白光光源，光源的光束进入到棱镜后分光，棱镜与第三转轴固定连接，第三驱动装置与第三转轴18连接，以驱动第三转轴18带动棱镜4转动，以使预设波长光束发射至预设的位置。

优选的方案中，在光源与第一棱镜之间设有汇聚透镜，以使光束转换为平行光。

优选的方案中，在预设的位置设有第一光纤，第一光纤通过光纤耦合器与第三光纤和第四光纤连接；

第三光纤与干涉仪连接，以校验光束的波长；

第四光纤作为试管的入射光源。

一种采用上述的能够提供全波长光束的PCR光路的检测装置，第四光纤的入射光源用于照射试管，在试管的另一侧设有第二光纤，用于采集试管的激发光束，第二光纤照射可转动的第二棱镜，在预设的位置设有光敏器件，以采集并测量从第二棱镜分光后的激发光束。

优选的方案中，第二棱镜的底部与第二转轴固定连接，第二驱动装置与第二转轴连接，以驱动第二转轴带动第二棱镜转动；

第二光纤与第四光纤的轴线之间具有大于0°~小于90°的夹角；

在光敏器件之外还设有校验光敏元件，以校验光敏器件所采集的是否激发光束；

光敏器件包括光电二极管、雪崩管、CMOS或CCD；校验光敏元件为CMOS或CCD。

本实用新型提供了一种能够提供全波长光束的PCR光路及检测装置，与现有技术相比，具有以下的有益效果：

1、本实用新型能够以更简便的方法提供特定波长的光束，从而能够适应所有可见光波长的荧光染料，从而解决现有技术中PCR检测仪的波长匹配问题。

2、本实用新型还能够准确控制检测光束的波长，确保检测质量。

3、本实用新型结构简洁，采用光纤作为柔性连接结构，便于布置，能够缩小设备体积，便于控制，能够快速实施转化。

4、本实用新型的结构还可以方便的将光纤叠加，以实现多样本同时测量，进一步优化的，通过提供不同波长的光束，还能够实现多样本多波长适配的样本荧光染料检测。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的另一可选方案的整体结构示意图。

图3为本实用新型中光纤耦合器的结构示意图。

图4为本实用新型中第二光纤与第四光纤之间夹角的示意图。

图中：光源1，汇聚透镜2，试管3，第一棱镜4，第一转轴5，反射镜6，第一光纤7，光纤耦合器8，第三光纤9，第四光纤10，光敏器件11，干涉仪12，第二转轴13，激发光束14，预设波长光束15，第二棱镜16，第二光纤17，第三转轴18，校验光敏元件19，夹角20，光纤架21。

具体实施方式

实施例1：

如图1中，一种能够提供全波长光束的PCR光路，包括光源1、棱镜4和反射镜6，所述的光源1为白光光源，光源1的光束进入到棱镜4后分光，分光后的光束入射反射镜6，所述的反射镜6与第一转轴5固定连接，第一驱动装置与第一转轴5连接，以驱动第一转轴5带动反射镜6转动，以将预设波长光束15反射至预设的位置。由此结构，实现提供适应所有可见光波长的荧光染料的单色光束。第一驱动装置包括电机，例如伺服电机，第一驱动装置在图中未示出。

优选的方案中，在光源1与第一棱镜4之间设有汇聚透镜2，以使光束转换为平行光。

优选的方案如图1中，在预设的位置设有第一光纤7，第一光纤7通过光纤耦合器8与第三光纤9和第四光纤10连接；

第三光纤9与干涉仪12连接，以校验光束的波长；干涉仪12优选采用迈克尔逊干涉仪，通过确定干涉级次求出波长比，可替代的也可以采用分光仪等设备。

第四光纤10作为试管3的入射光源。由此结构，能够准确验证单色光束的波长，确保检测效果的准确。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图1中，一种采用上述的能够提供全波长光束的PCR光路的检测装置，第四光纤10的入射光源用于照射试管3，在试管3的另一侧设有第二光纤17，用于采集试管3发出的激发光束，第二光纤17照射可转动的第二棱镜16，在预设的位置设有光敏器件11，以采集并测量从第二棱镜16分光后的激发光束14。优选的，光敏器件11采用光敏二极管、CCD、CMOS或雪崩管。

优选的方案如图1中第二棱镜16的底部与第二转轴13固定连接，第二驱动装置与第二转轴13连接，以驱动第二转轴13带动第二棱镜16转动；优选的，第二转轴13由驱动装置驱动旋转，例如步进电机，进一步优选的方案中，采用高精度的减速器，由步进电机通过减速器驱动第二转轴13旋转，从而获得高精度的转角控制，例如采用步距角1.8°的电机，经过1:5的减速器减速后，转角精度可以达到0.35°。

如图4中所示，第二光纤17与第四光纤10的轴线之间具有大于0°~小于90°的夹角20；优选为60°。第二光纤17与第四光纤10以光纤架21固定，以获得特定的夹角20。

在光敏器件11之外还设有校验光敏元件19，以校验光敏器件11所采集的是否激发光束14。当光敏器件11采用光敏二极管或雪崩管时，难以校验激发光束14和反射的单色光束，因为激发光束14和反射的单色光束波长相差不大，通常仅有20nm，因此设置校验光敏器件19可以通过图像识别的方式来区分是否属于激发光束14。即将校验光敏元件19与光敏器件11并列放置在同一平面，以使所采集的图像区分落在光敏器件11上的光束是否为激发光束14。本例中的校验光敏器件19采用CCD或CMOS图像传感器该方案的检测精度更高。优选的，光敏器件11与校验光敏元件19并列设置，校验光敏元件19用于接收落在光敏器件11之外的光束。

使用时，将检测物和荧光染料放入到试管3内，启动光源1，光源采用卤素灯或LED灯，经过汇聚透镜2转换为平行光，进入第一棱镜4分光，然后通过反射镜6将预设波长光束15反射进入第一光纤7，转动反射镜6，能够获取不同波长的单色光束。即通过反射镜6将光束15照进第一光纤7,通过调整反射镜6的角度，就可以调整进入第一光纤7的光线的波长。

第一光纤7内的光束经过光纤耦合器8，分光给第三光纤9和第四光纤10，光纤耦合器8的结构如图3中所示，将第一光纤7的直径大于第三光纤9和第四光纤10的直径，第三光纤9与干涉仪12连接，用于检测当前的单色光束的波长，第四光纤10的单色光束照射试管3，激发试管3内的荧光染料，具有不同波长的激发光束和单色光束均进入到第二光纤17，混合光束进入到第二棱镜16分光，第二棱镜16通过转动将激发光束折射至光敏器件11和校验光敏器件19。

实施例3：

如图2中，一种能够提供全波长光束的PCR光路，包括光源1和棱镜4，所述的光源1为白光光源，光源1的光束进入到棱镜4后分光，棱镜4与第三转轴18固定连接，第三驱动装置与第三转轴18连接，以驱动第三转轴18带动棱镜4转动，以使预设波长光束15发射至预设的位置。与实施例1相比，本例中省略了反射镜6的结构。

优选的方案如图2中，在光源1与第一棱镜4之间设有汇聚透镜2，以使光束转换为平行光。

优选的方案如图2中在预设的位置设有第一光纤7，第一光纤7通过光纤耦合器8与第三光纤9和第四光纤10连接；

第三光纤9与干涉仪12连接，以校验光束的波长；

第四光纤10作为试管3的入射光源。由此结构，能够准确验证单色光束的波长，确保检测效果的准确。

实施例4：

在实施例3的基础上，一种采用上述的能够提供全波长光束的PCR光路的检测装置，第四光纤10的入射光源用于照射试管3，在试管3的另一侧设有第二光纤17，用于采集试管3的激发光束，第二光纤17照射可转动的第二棱镜16，在预设的位置设有光敏器件11，以采集并测量从第二棱镜16分光后的激发光束14。

优选的方案中，第二棱镜16的底部与第二转轴13固定连接，第二驱动装置与第二转轴13连接，以驱动第二转轴13带动第二棱镜16转动；

第二光纤17与第四光纤10的轴线之间具有大于0°~小于90°的夹角20。

在光敏器件11之外还设有校验光敏元件19，以校验光敏器件11所采集的是否激发光束14。当光敏器件11采用光敏二极管或雪崩管时，虽然检测精度更高，但是光敏二极管或雪崩管难以校验激发光束14和反射的单色光束，因为激发光束14和反射的单色光束波长相差不大，通常仅有20nm，因此设置校验光敏器件19可以通过图像识别的方式来区分是否属于激发光束14。即将校验光敏元件19与光敏器件11并列放置在同一平面，以使所采集的图像区分落在光敏器件11上的光束是否为激发光束14。本例中的校验光敏器件19采用CCD或CMOS图像传感器该方案的检测精度更高。优选的，光敏器件11与校验光敏元件19并列设置，校验光敏元件19用于接收落在光敏器件11之外的光束。

使用时，将检测物和荧光染料放入到试管3内，启动光源1，光源采用卤素灯或LED灯，经过汇聚透镜2转换为平行光，进入第一棱镜4分光，通过第三转轴18驱动第一棱镜4旋转，使预设波长光束15进入第一光纤7，第一光纤7内的光束经过光纤耦合器8，分光给第三光纤9和第四光纤10，第三光纤9与干涉仪12连接，用于检测当前的单色光束的波长。第四光纤10的单色光束照射试管3，激发试管3内的荧光染料，具有不同波长的激发光束和单色光束均进入到第二光纤17，混合光束进入到第二棱镜16分光，第二棱镜16通过转动将激发光束发射至光敏器件11和校验光敏器件19。

实施例5：

在实施例1~4的基础上，通过累加m条光纤，即并列布置的多条光纤，以及光纤耦合器8耦合n，n＞2条光纤，使这些光纤照射到相应的样本上，在样本的另一端，类似的，通过棱镜、光敏器件，再检测激发光束，则本实用新型能够同时检测m（n-1）个样本，实现多样本的同时检测。

在上述方案的基础上，在检测多样本的同时，通过转动实施例1、2中的反射镜6，或者转动实施例3、4中的棱镜4，则在试管3能够被不同波长的单色光束照射，从而实现多样本且对不同荧光染料的样本分别进行检测。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种能够提供全波长光束的PCR光路，包括光源（1）、第一棱镜（4）和反射镜（6），其特征是：所述的光源（1）为白光光源，光源（1）的光束进入到第一棱镜（4）后分光，分光后的光束入射反射镜（6），所述的反射镜（6）与第一转轴（5）固定连接，第一驱动装置与第一转轴（5）连接，以驱动第一转轴（5）带动反射镜（6）转动，以将预设波长光束（15）反射至预设的位置。

2.根据权利要求1所述的一种能够提供全波长光束的PCR光路，其特征是：在光源（1）与第一棱镜（4）之间设有汇聚透镜（2），以使光束转换为平行光。

3.根据权利要求1或2所述的能够提供全波长光束的PCR光路，其特征是：在预设的位置设有第一光纤（7），第一光纤（7）通过光纤耦合器（8）与第三光纤（9）和第四光纤（10）连接；

第三光纤（9）与干涉仪（12）连接，以校验光束的波长；

第四光纤（10）作为试管（3）的入射光源。

4.一种采用权利要求1~3任一项所述的能够提供全波长光束的PCR光路的检测装置，其特征是：第四光纤（10）的入射光源用于照射试管（3），在试管（3）的另一侧设有第二光纤（17），用于采集试管（3）发出的激发光束，第二光纤（17）照射可转动的第二棱镜（16），在预设的位置设有光敏器件（11），以采集并测量从第二棱镜（16）分光后的激发光束（14）。

5.根据权利要求4所述的能够提供全波长光束的PCR光路的检测装置，其特征是：第二棱镜（16）的底部与第二转轴（13）固定连接，第二驱动装置与第二转轴（13）连接，以驱动第二转轴（13）带动第二棱镜（16）转动；

第二光纤（17）与第四光纤（10）的轴线之间具有大于0°~小于90°的夹角（20）；

在光敏器件（11）之外还设有校验光敏元件（19），以校验光敏器件（11）所采集的是否激发光束（14）；

光敏器件（11）包括光电二极管、雪崩管、CMOS或CCD；校验光敏元件（19）为CMOS或CCD。

6.一种能够提供全波长光束的PCR光路，包括光源（1）和第一棱镜（4），其特征是：所述的光源（1）为白光光源，光源（1）的光束进入到第一棱镜（4）后分光，第一棱镜（4）与第三转轴（18）固定连接，第三驱动装置与第三转轴（18）连接，以驱动第三转轴（18）带动第一棱镜（4）转动，以使预设波长光束（15）发射至预设的位置。

7.根据权利要求6所述的能够提供全波长光束的PCR光路，其特征是：在光源（1）与第一棱镜（4）之间设有汇聚透镜（2），以使光束转换为平行光。

8.根据权利要求6或7所述的能够提供全波长光束的PCR光路，其特征是：在预设的位置设有第一光纤（7），第一光纤（7）通过光纤耦合器（8）与第三光纤（9）和第四光纤（10）连接；

第三光纤（9）与干涉仪（12）连接，以校验光束的波长；

第四光纤（10）作为试管（3）的入射光源。

9.一种权利要求6~8任一项所述的能够提供全波长光束的PCR光路的检测装置，其特征是：第四光纤（10）的入射光源用于照射试管（3），在试管（3）的另一侧设有第二光纤（17），用于采集试管（3）的激发光束，第二光纤（17）照射可转动的第二棱镜（16），在预设的位置设有光敏器件（11），以采集并测量从第二棱镜（16）分光后的激发光束（14）。

10.根据权利要求9所述的能够提供全波长光束的PCR光路的检测装置，其特征是：第二棱镜（16）的底部与第二转轴（13）固定连接，第二驱动装置与第二转轴（13）连接，以驱动第二转轴（13）带动第二棱镜（16）转动；

第二光纤（17）与第四光纤（10）的轴线之间具有大于0°~小于90°的夹角（20）；

在光敏器件（11）之外还设有校验光敏元件（19），以校验光敏器件（11）所采集的是否激发光束（14）；

光敏器件（11）包括光电二极管、雪崩管、CMOS或CCD；校验光敏元件（19）为CMOS或CCD。

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