CN219099173U - 一种实时荧光pcr光学检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实时荧光PCR光学检测系统，包括荧光通道聚集模块和单光纤导光盘模块，荧光通道聚集模块包括光源、准直透镜、聚焦透镜、收集透镜、分色片、接收器，以及第一滤光片和第二滤光片；单光纤导光盘模块包括导光盘、光纤、PCR管；光源发出的光束经过准直透镜、第一滤光片后，再经分色片反射进入聚焦透镜，通过聚焦透镜聚焦成圆斑耦合入射进光纤，从而传导至PCR管中，激发PCR管中的溶液产生荧光，光纤将荧光返回至聚焦透镜后透过分色片、第二滤光片，最后由收集透镜入射到接收器上进行荧光信号的探测。本实用新型只采用单根光纤，保证了信号探测过程中信号间不串扰，并且可以节省成本、提高空间利用率、PCR管的检测率。

Description

一种实时荧光PCR光学检测系统

技术领域

本实用新型涉及生物检测技术领域，尤其涉及一种实时荧光PCR光学检测系统。

背景技术

聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，PCR)是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，它可看作是生物体外的特殊DNA扩增，由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个温度循环周期，使目的得以迅速扩增，具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时等特点，是基因扩增技术的一次重大革新。PCR技术可将极微量的靶特异地扩增上百万倍，从而大大提高对DNA分子的分析和检测能力。

实时荧光定量PCR技术，是指在PCR反应体系中加入荧光基团，在PCR反应过程中通过荧光信号变化，对整个PCR进程进行实时检测，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。

通常，在荧光检测技术中需要设计相应的光学检测系统来确保激发光和荧光的稳定状态。目前现有荧光PCR检测光路多为将激发光源合束通过一根光纤对PCR进行激发，激发后的荧光又经另一根光纤传导至分光检测光路，此种探测方式虽可集成多通道进行探测，但其能检测的PCR管数量较少，检测效率较低、且相对造价较高、空间利用率较低。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种实时荧光PCR光学检测系统，旨在解决采用两根光纤进行光的传导检测，导致检测数量较少、检测效率较低、相对成本较高、空间利用率较低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种实时荧光PCR光学检测系统，包括荧光通道聚集模块和单光纤导光盘模块，所述荧光通道聚集模块设置于所述单光纤导光盘模块上部，所述荧光通道聚集模块包括光源、准直透镜、聚焦透镜、收集透镜、分色片、接收器，以及设置在所述准直透镜与所述分色片之间的第一滤光片，设置在所述收集透镜与所述分色片之间的第二滤光片；所述单光纤导光盘模块包括导光盘、光纤、PCR管；

所述光源发出的光束经过所述准直透镜后，由所述第一滤光片滤除杂光，再经所述分色片反射进入所述聚焦透镜，通过所述聚焦透镜聚焦成圆斑耦合入射进所述光纤，由所述光纤传导至所述PCR管中，激发所述PCR管中的溶液产生荧光，所述光纤将所述荧光传导返回至所述聚焦透镜，再由所述聚焦透镜收集并准直入射到所述分色片，透过所述分色片后通过所述第二滤光片滤除杂光，最后由所述收集透镜将所述荧光入射到所述接收器上。

在其中一个实施例中，所述荧光通道聚集模块还包括光源监测器，所述分色片倾斜设置，所述光源监测器、所述光源和所述准直透镜以及所述第一滤光片均与所述分色片处于同一水平面上，所述第一滤光片和所述光源监测器分别位于所述分色片两侧，所述准直透镜设置于所述第一滤光片相对于所述分色片另一侧，所述光源设置于所述准直透镜一侧，所述准直透镜设置于所述第一滤光片和所述光源之间。

在其中一个实施例中，所述聚焦透镜、所述第二滤光片和所述收集透镜以及所述接收器均与所述分色片处于同一水平面上，所述聚焦透镜设置于所述分色片一侧，所述第二滤光片设置于所述分色片另一侧，所述收集透镜设置于所述第二滤光片一侧，所述接收器设置于所述收集透镜一侧，所述收集透镜设置于所述第二滤光片和所述接收器之间。

在其中一个实施例中，所述实时荧光PCR光学检测系统还包括旋转模块，所述旋转模块包括旋转盘以及设置于所述旋转盘下方的电机，所述荧光通道聚集模块设置在所述旋转盘上，所述单光纤导光盘模块设置在所述旋转盘下。

在其中一个实施例中，所述荧光通道聚集模块分设有若干个单独的荧光通道，所述荧光通道固定设置在所述旋转盘上，所述旋转盘带动所述荧光通道旋转。

在其中一个实施例中，所述荧光通道还包括固定座，所述固定座内部设置有安装槽，所述光源、所述准直透镜、所述聚焦透镜、所述收集透镜、所述第一滤光片、所述第二滤光片、所述分色片、所述光源监测器和所述接收器均设置在所述安装槽内。

在其中一个实施例中，所述单光纤导光盘模块还包括光纤孔位，所述导光盘上设置有多个光纤孔位，所述光纤固定于所述光纤孔位上，所述光纤设置有多根。

在其中一个实施例中，所述光纤一端固定设置于所述光纤孔位上，所述光纤另一端固定设置于所述PCR管上。

在其中一个实施例中，所述旋转模块还包括接线、导电滑环，所述导电滑环设置于所述接线上，所述接线设置有若干根，所述接线一端与所述导电滑环连接，所述接线另一端分别与所述接收器、所述光源监测器和所述光源连接。

在其中一个实施例中，所述旋转模块还包括固定架，所述固定架设置于所述荧光通道聚集模块上方，所述固定架上设置有遮光罩，所述遮光罩固定于所述导光盘四周。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型实时荧光PCR光学检测系统通过单根光纤便可激发PCR管中的溶液产生荧光，并且将所述荧光入射到接收器上进行荧光信号的探测，保证了信号探测过程中信号间不串扰，并且可以节省成本、提高空间利用率、PCR管的检测数量和检测率。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型实时荧光PCR光学检测系统的光路示意图；

图2为本实用新型实时荧光PCR光学检测系统的结构示意图；

图3为本实用新型实时荧光PCR光学检测系统的另一角度结构图；

图4为本实用新型实时荧光PCR光学检测系统的又一角度结构图；

图5为本实用新型实时荧光PCR荧光通道聚集模块的截面图。

附图标号说明：

荧光通道11；固定座111；光源112；准直透镜113；聚焦透镜114；收集透镜115；分色片116；接收器117；第一滤光片118；第二滤光片119；光源监测器120；导光盘21；光纤22；PCR管23；光纤孔位24；旋转盘31；电机32；接线33；导电滑环34；固定架35；遮光罩36。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

参照图1、图2所示，本实用新型实施例提出一种实时荧光PCR光学检测系统，包括荧光通道聚集模块和单光纤导光盘模块，所述荧光通道聚集模块设置于所述单光纤导光盘模块上部，所述荧光通道聚集模块包括光源112、准直透镜113、聚焦透镜114、收集透镜115、分色片116、接收器117，以及设置在所述准直透镜113与所述分色片116之间的第一滤光片118，设置在所述收集透镜115与所述分色片116之间的第二滤光片119；所述单光纤导光盘模块包括导光盘21、光纤22、PCR管23；

所述光源112发出的光束经过所述准直透镜113后，由所述第一滤光片118滤除杂光，再经所述分色片116反射进入所述聚焦透镜114，通过所述聚焦透镜114聚焦成圆斑耦合入射进所述光纤22，由所述光纤22传导至所述PCR管23中，激发所述PCR管23中的溶液产生荧光，所述光纤22将所述荧光传导返回至所述聚焦透镜114，再由所述聚焦透镜114收集并准直入射到所述分色片116，透过所述分色片116后通过所述第二滤光片119滤除杂光，最后由所述收集透镜115将所述荧光入射到所述接收器117上进行荧光信号的探测，信号间不串扰，并且可以节省成本、提高空间利用率，采用一根光纤22便可同时检测一个PCR管23的多个荧光通道11，采用多根光纤22便可同时检测多个PCR管23的多个荧光通道11，提高了PCR管23的检测数量和检测率。

参照图1所示，所述荧光通道聚集模块还包括光源监测器120，所述分色片116倾斜设置，所述光源监测器120、所述光源112和所述准直透镜113以及所述第一滤光片118均与所述分色片116处于同一水平面上，所述第一滤光片118和所述光源监测器120分别位于所述分色片116两侧，所述准直透镜113设置于所述第一滤光片118相对于所述分色片116另一侧，所述光源112设置于所述准直透镜113一侧，所述准直透镜113设置于所述第一滤光片118和所述光源112之间，所述光源监测器120可以是PD或者APD，所述光源112可以是LED或者LD，所述光源监测器120用于实时监测光源112的情况，查看所述光源112是否点亮以及所述光源112是否稳定，便于操作者了解系统的工作状态。

参照图1所示，所述聚焦透镜114、所述第二滤光片119和所述收集透镜115以及所述接收器117均与所述分色片116处于同一水平面上，所述聚焦透镜114设置于所述分色片116一侧，所述第二滤光片119设置于所述分色片116另一侧，所述收集透镜115设置于所述第二滤光片119一侧，所述接收器117设置于所述收集透镜115一侧，所述收集透镜115设置于所述第二滤光片119和所述接收器117之间，所述接收器117可以是PD或者APD，所述接收器117用于检测所述收集透镜115入射过来的荧光，达到该系统实时检测荧光的目的。

参照图2所示，所述实时荧光PCR光学检测系统还包括旋转模块，所述旋转模块包括旋转盘31以及设置于所述旋转盘31下方的电机32，所述荧光通道聚集模块设置在所述旋转盘31上，所述单光纤导光盘模块设置在所述旋转盘31下，所述电机32驱动所述旋转盘31转动，便于将所述荧光通道11的光旋转到对应的光纤孔位24上，从而采用光纤22将光传导至PCR管23中，激发PCR管23中的溶液产生荧光，以便完成激发光的操作。

参照图2所示，所述荧光通道聚集模块分设有若干个单独的荧光通道11，所述荧光通道11固定设置在所述旋转盘31上，所述旋转盘31带动所述荧光通道11旋转，每个所述荧光通道11都有对应的光源112、准直透镜113、聚焦透镜114、收集透镜115、分色片116、接收器117，以及第一滤光片118和第二滤光片119构成，各个所述荧光通道11之间信号互不串扰，所述荧光通道11可设置4-6个，所述荧光通道11在所述旋转盘31上分立两两轴对称装配，此设计所占用的空间体积小，可以节省空间，所述荧光通道11可由FAM、HEX、ROX、Cy5、ATTO425、CY5.5六个不同波长荧光通道中任意4-6个构成，最高可以分别同时检测六种不同波长的荧光。

参照图5所示，所述荧光通道11还包括固定座111，所述固定座111内部设置有安装槽，所述光源112、所述准直透镜113、所述聚焦透镜114、所述收集透镜115、所述第一滤光片118、所述第二滤光片119、所述分色片116、所述光源监测器120和所述接收器117均设置在所述安装槽内，便于固定所述光源112、所述准直透镜113、所述聚焦透镜114、所述收集透镜115、所述第一滤光片118、所述第二滤光片119、所述分色片116、所述光源监测器120和所述接收器117的位置，保证光路走向的稳定性。

参照图3所示，所述单光纤导光盘模块还包括光纤孔位24，所述导光盘21上设置有多个光纤孔位24，所述光纤22固定于所述光纤孔位24上，所述光纤22设置有多根，所述导光盘21上有多少根所述光纤22即可同时检测多少个所述PCR管23，提高所述PCR管23的检测率。

进一步的，参照图3所示，所述光纤22一端固定设置于所述光纤孔位24上，所述光纤22另一端固定设置于所述PCR管23上，所述光纤22的材料可以是塑料光纤22也可以是玻璃光纤22，所述光纤22可以是单根光纤22，也可以是组束光纤22，采用单根可耐高温的所述光纤22进行激发光和发射光的传导，相对于其他的采用两根光纤22进行激发光和发射光的传导的设备可以节省成本。

参照图1、图2所示，所述旋转模块还包括接线33、导电滑环34，所述导电滑环34设置于所述接线33上，所述接线33设置有若干个，所述接线33一端与所述导电滑环34连接，所述接线33另一端分别与所述接收器117、所述光源监测器120和^所述光源112连接，所述接线33可以为所述光源112供电，所述接收器117、所述光源监测器120和光源112会随着旋转盘31旋转，此时所述接线33连接在所述接收器117、所述光源监测器120和光源112上，容易造成所述接线33扭在一起的情况，所述导电滑环34可以防止所述接线33扭在一起。

参照图4所示，所述旋转模块还包括固定架35，所述固定架35设置于所述荧光通道聚集模块上方，所述固定架35上设置有遮光罩36，所述遮光罩36固定于所述导光盘21四周，可以为所述荧光通道聚集模块的遮光同时，固定所述导光盘21，保护所述旋转盘31和所述荧光通道聚集模块结构；且所述接线33和所述导电滑环34穿过所述固定架35上端，所述固定架35有利于固定所述接线33和所述导电滑环34的位置始终在所述荧光通道聚集模块上方，便于所述接线33与所述接收器117和所述光源监测器120连接。

在本实施例中，将激发后的光源112进行准直操作可以采用LED加透镜的方式实现，或者是采用已准直光束输出LED组件、LD组件的方式，若采用已准直光束输出LED组件、LD组件的方式可以不再需要加透镜也可以实现目的，并且光路可以相同也可以不同。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种实时荧光PCR光学检测系统，其特征在于，包括：荧光通道聚集模块和单光纤导光盘模块，所述荧光通道聚集模块设置于所述单光纤导光盘模块上部；所述荧光通道聚集模块包括光源、准直透镜、聚焦透镜、收集透镜、分色片、接收器、设置在所述准直透镜与所述分色片之间的第一滤光片、以及设置在所述收集透镜与所述分色片之间的第二滤光片；所述单光纤导光盘模块包括导光盘、光纤、PCR管；

所述光源发出的光束经过所述准直透镜后，由所述第一滤光片滤除杂光，再经所述分色片反射进入所述聚焦透镜，通过所述聚焦透镜聚焦成圆斑耦合入射进所述光纤，由所述光纤传导至所述PCR管中，激发所述PCR管中的溶液产生荧光，所述光纤将所述荧光传导返回至所述聚焦透镜，再由所述聚焦透镜收集并准直入射到所述分色片，透过所述分色片后通过所述第二滤光片滤除杂光，最后由所述收集透镜将所述荧光入射到所述接收器上。

2.如权利要求1所述的实时荧光PCR光学检测系统，其特征在于，所述荧光通道聚集模块还包括光源监测器，所述分色片倾斜设置，所述光源监测器、所述光源和所述准直透镜以及所述第一滤光片均与所述分色片处于同一水平面上，所述第一滤光片和所述光源监测器分别位于所述分色片两侧，所述准直透镜设置于所述第一滤光片相对于所述分色片另一侧，所述光源设置于所述准直透镜一侧，所述准直透镜设置于所述第一滤光片和所述光源之间。

3.如权利要求1所述的实时荧光PCR光学检测系统，其特征在于，所述聚焦透镜、所述第二滤光片和所述收集透镜以及所述接收器均与所述分色片处于同一水平面上，所述聚焦透镜设置于所述分色片一侧，所述第二滤光片设置于所述分色片另一侧，所述收集透镜设置于所述第二滤光片一侧，所述接收器设置于所述收集透镜一侧，所述收集透镜设置于所述第二滤光片和所述接收器之间。

4.如权利要求1所述的实时荧光PCR光学检测系统，其特征在于，所述实时荧光PCR光学检测系统还包括旋转模块，所述旋转模块包括旋转盘以及设置于所述旋转盘下方的电机，所述荧光通道聚集模块设置在所述旋转盘上，所述单光纤导光盘模块设置在所述旋转盘下。

5.如权利要求4所述的实时荧光PCR光学检测系统，其特征在于，所述荧光通道聚集模块分设有若干个单独的荧光通道，所述荧光通道固定设置在所述旋转盘上，所述旋转盘带动所述荧光通道旋转。

6.如权利要求5所述的实时荧光PCR光学检测系统，其特征在于，所述荧光通道还包括固定座，所述固定座内部设置有安装槽，所述光源、所述准直透镜、所述聚焦透镜、所述收集透镜、所述第一滤光片、所述第二滤光片、所述分色片、所述光源监测器和所述接收器均设置在所述安装槽内。

7.如权利要求1所述的实时荧光PCR光学检测系统，其特征在于，所述单光纤导光盘模块还包括光纤孔位，所述导光盘上设置有多个光纤孔位，所述光纤固定于所述光纤孔位上，所述光纤设置有多根。

8.如权利要求7所述的实时荧光PCR光学检测系统，其特征在于，所述光纤一端固定设置于所述光纤孔位上，所述光纤另一端固定设置于所述PCR管上。

9.如权利要求4所述的实时荧光PCR光学检测系统，其特征在于，所述旋转模块还包括接线、导电滑环，所述导电滑环设置于所述接线上，所述接线设置有若干根，所述接线一端与所述导电滑环连接，所述接线另一端分别与所述接收器、所述光源监测器和所述光源连接。

10.如权利要求4所述的实时荧光PCR光学检测系统，其特征在于，所述旋转模块还包括固定架，所述固定架设置于所述荧光通道聚集模块上方，所述固定架上设置有遮光罩，所述遮光罩固定于所述导光盘四周。

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