CN219391787U - 用于检测样品中成分含量的装置 - Google Patents

Abstract

用于检测样品中成分含量的装置，包括样品保持部，其包括彼此相对的第一和第二保持表面，以使得样品被表面张力限制而保持在第一与第二保持表面之间，其中，第一保持表面与具有发射端的第一光学元件相连，第二保持表面与具有接收端的第二光学元件相连，还包括用于吸光度测量的第一光源，其布置成由其发出的光经由发射端照射到样品并由接收端接收，以使得发射端与接收端之间包含吸收光测量用光学路径，样品位于吸收光测量用光学路径中；用于荧光测量的第二光源，第二光源布置成由其发出的光照射到样品使其激发出荧光，且荧光由接收端接收，第二光源与样品之间形成荧光激发光学路径。该装置允许在同一样品位置既测量微量样品吸光度又测量其荧光。

Description

用于检测样品中成分含量的装置

技术领域

本实用新型涉及样品检测领域，尤其涉及液体样品、更具体是微量液体样品的吸光度检测和荧光检测领域。

背景技术

已知的用于检测样品、尤其是微量液体样品中成分含量的装置例如包括通过在两个光纤端头的表面之间创建微量液体路径来测量样品吸光度的微量液体分光光谱仪以及通过光纤表面与荧光光源的发光光学表面之间固定的微量液体路径测量微量液体荧光的荧光测量装置。

针对微量液体样品的成分含量检测需求，现有技术中所能提供的测量装置在同一样品位置要么仅能测量样品吸光度，要么仅能测量样品荧光。在这种情况下，若要针对同一份微量样品进行吸光度测量和荧光测量，则需要操作人员将该份样品从一台测量装置(如用于吸光度测量的测量装置)转移到另一台测量装置(如用于荧光测量的测量装置)或从同一台测量装置的吸光度测量位置转移到荧光测量位置。然而，针对微量样品的转移并不便利，容易在转移过程中非期望地改变微量样品的性状。

因此，希望有一种具有更高集成度且自动化的针对微量样品进行吸光度测量和荧光测量的检测装置。

实用新型内容

基于现有技术中的上述技术问题，本实用新型旨在提供一种能在同一样品位置测量微量样品吸光度和荧光的检测装置。

为此，本实用新型提供了一种用于检测样品中成分含量的装置，包括样品保持部，所述样品保持部包括彼此相对的第一保持表面和第二保持表面，以使得样品被表面张力限制而保持在所述第一保持表面与所述第二保持表面之间，其中，所述第一保持表面与具有发射端的第一光学元件相连，所述第二保持表面与具有接收端的第二光学元件相连，所述装置还包括：

用于吸光度测量的第一光源，所述第一光源布置成由其发出的光经由所述发射端照射到所述样品并由所述接收端接收，以使得所述发射端与所述接收端之间包含吸收光测量用光学路径，所述样品位于所述吸收光测量用光学路径中；和

用于荧光测量的第二光源，所述第二光源布置成由其发出的光照射到所述样品使其激发出荧光，且所述荧光由所述接收端接收，所述第二光源与所述样品之间形成荧光激发光学路径。

根据本实用新型的检测装置包括彼此独立且向同一位置的微量样品发射的第一光源和第二光源，以允许在不用转移微量样品的前提下就能完成吸光度测量和荧光测量。

根据本实用新型的检测装置的优选实施方式，还包括控制部，所述控制部控制所述第一光源和所述第二光源交替开启。

根据本实用新型的检测装置的特点在于第一光源和第二光源不同时开启而是分别不同时地分别用于吸光度测量和荧光测量。

根据本实用新型的检测装置的优选实施方式，还包括检测部，所述检测部包括至少一组分光片与光电二极管的组合，其中，所述分光片构造成过滤所述荧光中混杂的激发光，所述光电二极管构造成能够接收经过滤的所述荧光。

本实用新型还能针对荧光测量提供了分光片与光电二极管组合这种替代于分光仪的选择，以满足荧光测量、尤其是低浓度样品荧光测量的不同需求。

根据本实用新型的检测装置的优选实施方式，还包括光路切换装置，所述光路切换装置包括样品侧导光部、样品侧活动部以及检测部侧基座，其中，每个样品侧导光部一端与所述接收端光学连通，另一端固定于所述样品侧活动部，各个所述检测部的受光部分固定于所述检测部侧基座，并且其中，所述光路切换装置构造成所述样品侧活动部能够相对于所述检测部侧基座运动，以对准期望的样品侧导光部和相应检测部的受光部分，使得仅选定的检测部接收到所述接收端所接收的光。

光路切换装置的设置允许将接收端的光通向多个检测部中选定的检测部，以利于在吸光度测量与荧光测量间或者在荧光测量的不同检测部间方便地切换，从而允许扩展荧光检测装置的种类和数量，以便测量低浓度样品。

根据本实用新型的检测装置的优选实施方式，所述分光片与光电二极管的组合的受光部分包括分光片。

在该情况下，可使得分光片与光电二极管的组合能直接固定在光路切换装置的基座上，而不占用额外空间。

根据本实用新型的检测装置的优选实施方式，还包括用于荧光测量的第三光源，所述第三光源与所述第二光源发出的光的波长不同，所述第三光源布置成由其发出的光照射到所述样品，以使其激发出荧光且所述荧光由所述接收端接收。

第三光源的设置允许以不同波长的光源针对微量样品进行荧光测量，以满足更为全面的荧光测量需求。

根据本实用新型的检测装置的优选实施方式，所述第一光学元件是发射光纤，所述第二光学元件是接收光纤，所述第一保持表面位于所述发射光纤的端部，所述第二保持表面位于所述接收光纤的端部。

通过将保持表面设置在光纤的端部，允许充分利用已有构件来保持微量样品，以进行针对微量样品的有关测量而不显著增加检测装置的部件数量和总体质量。

根据本实用新型的检测装置的优选实施方式，所述吸收光测量用光学路径与所述荧光激发光学路径基本垂直。

垂直布置的两条光学路径允许两种测量模式下在复用接收端的同时更好地满足荧光测量时对杂散光的过滤需求，且可以使得用于激发荧光的光更多地照射到样品上，提高荧光测量的效率。

根据本实用新型的检测装置的优选实施方式，所述第一光源是氙灯，并且/或者所述第二光源是LED和激发滤光片的组合。

闪光氙灯形式的吸光度测量用光源和LED形式的荧光测量用光源能够更好地针对微量样品、尤其是通过表面张力保持在两个表面之间的例如呈液柱形式的微量液体样品进行吸光度测量和荧光测量。

根据本实用新型的检测装置的优选实施方式，还包括反射镜，所述反射镜布置成将由第二光源发射的光聚焦于所述样品处。

反射镜的布设允许针对荧光测量聚光，从而更好地满足荧光测量对入射光的需求。

综上所述，本实用新型设计了在同一样品位置测量微量样品吸光度和荧光的检测装置。

本实用新型的技术优势至少在于微量样品(少于等于2μL)在同一位置可用于吸光度测量和荧光测量，这避免了进行样品和数据的转移传输和对于所需的分析测量和荧光光谱的关联或校正，并且特别适用于定量分析生物技术样品，包括核酸、蛋白质和药物以及任何其他希望将样品损失量保持在最低限度的液体样品。

在本实用新型的优选实施例中，可以根据要执行的测量类型、待测量的样品类型和其他因素，通过光路切换装置来切换不同的检测器。在此情况下，本领域技术人员能够控制光路切换装置中多个检测器与接收光纤之间的排列顺序和间隙量来提高光路耦合效率并减少切换时间。

附图说明

本文件包括附图，以提供对各种实施例的进一步理解。附图纳入于本说明书中并且构成本说明书的部分。

附图示出了本文所描述的各种实施例，并且与文字描述一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。

参考以上目的，本实用新型的技术特征在下文中清楚地描述，并且其优点从以下参考附图的详细描述中显而易见，附图以示例方式示出了本实用新型的优选实施例，而不限制本实用新型的范围。

附图中：

图1是根据本实用新型的用于检测样品中成分含量的装置的优选实施方式的原理框图。

图2A是根据本实用新型的用于检测样品中成分含量的装置的优选实施方式的样品侧的立体示意图。

图2B是图2A中所示的装置在保持样品状态下的样品保持部的局部放大剖视示意图。

图3是根据本实用新型的用于检测样品中成分含量的装置的光路切换装置的优选实施方式的立体分解示意图。

图4是图3中所示的根据本实用新型的用于检测样品中成分含量的装置的光路切换装置的优选实施方式的组装完成后的俯视示意图。

附图标记列表

100用于检测样品中成分含量的装置

110 第一光源

120 第二光源

130 第三光源

140 样品保持部

141 第一保持表面

142 第二保持表面

150 比色皿架

160 光谱仪

161 光谱仪的受光光纤

170 光电二极管

210 第一光学元件

220 第二光学元件

310 转臂

410 反射镜

500 光路切换装置

510 样品侧导光部

520 样品侧活动部

530 检测部侧基座

540 马达

600 样品

具体实施方式

现在将详细地描述本实用新型的实施方式，这些实施方式的示例被显示在附图中并在下文中被描述。

尽管本实用新型将与示例性实施例相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本实用新型限制为所例示的那些实施例。

相反，本实用新型旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且还覆盖可以被包括在本实用新型的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其他实施例。

为了便于解释和精确定义本实用新型的技术方案，术语“上”、“下”、“内”和“外”用于参考在附图中所示的示例性实施例的特征的位置来对这些特征进行描述。

以下参考附图来具体描述本实用新型的封套的各种优选但非限制性的实施方式。

图1示出了根据本实用新型的用于检测样品中成分含量的装置的优选实施方式的原理框图。

如图1中所示，根据本实用新型的用于检测样品中成分含量的装置100，包括于吸光度测量的第一光源110、用于荧光测量的第二光源120以及样品保持部140。此外，在优选的实施例中，且如图1中所示，装置100还可包括用于荧光测量的第三光源130。

其中，参见图2A和图2B，样品保持部140包括彼此相对的第一保持表面141和第二保持表面142，以使得样品600(参见图2B)被表面张力限制而保持在第一保持表面141与第二保持表面142之间。本领域技术人员能够理解的是，如此被保持的例如小于2μL的液体样品因此能在第一保持表面141与第二保持表面142之间形成液柱。一般而言，可以通过改变两个保持表面之间的距离来改变所形成液柱的长度，从而得到不同的样品光程。还要特别指出的是，图2B中所示的液柱具体形态仅为示意。能够理解的是，在第一保持表面141与第二保持表面142两者距离较近时，液柱的柱体部分可以类似外凸的鼓形，而随着第一保持表面141与第二保持表面142两者距离的增加，液柱的柱体部分可以逐渐被拉伸变直，进而变为如图2B中所示的内凹的束腰形状。

这里要特别指出的是，虽然如此构造的样品保持部140特别适合于保持小于2μL的液体样品，但本领域技术人员能够在不偏离上述样品保持部140的技术特征的前提下使得本发明的装置100进一步包括适用于更大体积或其他物理状态的样品的吸光度测量和荧光测量的样品容器。例如，在图中所示的优选实施例中，在比色皿架150中布置诸如比色皿之类的其他用于保持样品的样品容器。比色皿可采用标准10mm比色皿，用于测量10mm光程的样品。

第一保持表面141与具有发射端的第一光学元件210相连，第二保持表面142与具有接收端的第二光学元件220相连。本领域技术人员能够理解的是，此处所称的彼此相连的保持表面与相应的光学元件不仅包含保持表面与相关联的光学元件是彼此独立但连接在一起的不同部件的情形，还包括一个部件的组成部分与该部件本身固联而与该部件成为一体的情形。

例如参见图2A和图2B，在优选的实施例中，第一光学元件210可以是发射光纤，第二光学元件220是接收光纤。其中，第一保持表面141可位于发射光纤的端部，第二保持表面142可位于接收光纤的端部。例如，第一保持表面141和第二保持表面142可以由设置在相应光纤端部处的透光端头的彼此相对的表面构成。在该情形中，如上所述，透光端头可以如图2B中所示的那样够在发射光纤和接收光纤的端部处与有关光纤成为一体，还可以由设置在相应光纤端部处的独立但与光纤相连的透光件构成。

在优选的实施例中，发射光纤可包含两个纤芯，这两个纤芯均在第一光源110与相应的样品保持部或样品容器之间，具体的，一个纤芯限定使来自第一光源110的光通过发射光纤、比色皿进入后述光路切换装置500的光路，另一个纤芯限定使来自第一光源的光通过发射光纤、微量样品进入接收光纤的光路。

这里要指出的是，为了更清晰地示出装置100的样品侧的优选结构，图2中所示的发射光纤相对于接收光纤在穿过接收光纤的竖直平面内通过转臂310枢转通过一定角度。在实际使用时，优选地通过操作该转臂310枢转放下而使两根光纤的端部彼此靠近，并且还可以在保持上方的第一保持表面141固定不动的前提下通过调整下方的第二保持表面142的位置而调整保持在第一保持表面141与第二保持表面142之间的样品液柱的高度。

继续参见图2A和图2B并结合图1，第一光源110布置成由其发出的光经由第一光学元件210的发射端照射到样品600并由接收端接收，以使得发射端与接收端之间包含吸收光测量用光学路径，且样品600位于吸收光测量用光学路径中。换言之，第一光源110、第一光学元件210的发射端、样品600和第二光学元件220的接收端依次共同形成能够用于对保持于样品保持部140处的样品600进行吸光度测量的光学路径。

优选地，第一光源可以是氙灯。然而，本领域技术人员还能根据不同的待测样品特性和实际测量需求选用其他类型的第一光源110，只要其能够满足吸光度测量要求即可，在此不再赘述。

回到图2A和图2B，第二光源120布置成由其发出的光照射到样品600使其激发出荧光，且荧光由接收端接收。第二光源120与样品之间形成荧光激发光学路径。换言之，第二光源120、样品600和第二光学元件220的接收端依次共同形成能够用于对保持于样品保持部140处的样品600进行荧光测量的光学路径。

在附图中所示的包括第三光源130的优选实施例中，第三光源130与第二光源120发出的光的波长可以不同。与第二光源120类似，第三光源130可布置成由其发出的光照射到样品，以使其激发出荧光且荧光由接收端接收。如图2A中更清楚地示出的，第二光源120和第三光源130可布置成从不同角度向样品发射光线。

还要指出的是，虽然图中所示的优选实施例中布置了两个用于荧光测量的光源，但本领域技术人员还能根据实际需求和检测装置的可用空间布置多于两个用于荧光测量的光源。

根据优选示例，第二光源120和/或第三光源130可以是LED和激发滤光片的组合。在该情形中，例如，根据实际情况，针对第二光源120和第三光源130可以分别选用470nm的LED和激发滤光片以及630nm的LED和激发滤光片。能够理解的是，激发滤光片主要是布置用于过滤主波长以外的其他波长的发光，使得照射到样品上的光线的波长相对单一。要指出的是，本领域技术人员还能根据不同的待测样品特性和实际测量需求选用其他类型的第二光源120和第三光源130，或是选用不同类型的第二光源120和第三光源130，只要其能够满足荧光测量要求即可，在此不再赘述。

如图2A所示的优选实施例那样，为了更好地确保吸光度测量和荧光测量的光路布置要求，上述吸收光测量用光学路径与荧光激发光学路径可以布置成基本垂直，此时，样品基本位于两条光学路径的垂足处。具体而言，图2A中的吸收光测量用光学路径大致沿竖直方向布置，而各个荧光激发光学路径则大致位于同一水平面中。

根据本实用新型的优选实施例，装置100还可包括控制部(图中未示出)。该控制部可构造成控制第一光源110和第二光源120交替开启。换言之，根据本实用新型的构思，第一光源110和第二光源120可设置成两者不会同时开启。类似地，在包括第三光源130的情形中，该控制部可构造成控制第一光源110、第二光源120、第三光源130依次交替开启，例如第一步开启第一光源110对样品600进行吸光度测量后关闭第一光源110，第二步开启第二光源120以第一波长的光线对样品600进行荧光测量后关闭第二光源120，第三步开启第三光源130以第二波长的光线对样品600进行荧光测量后关闭第三光源130。

参见图2A，根据优选的实施例，装置100还可包括反射镜410。反射镜410可布置成将由第二光源120和第三光源130发射的光分别聚焦于样品600处。本领域技术人员能够理解的是，虽然图2A中示意性地示出了分别用于第二光源120和第三光源130的两个反射镜410，但也可根据实际需求仅针对第二光源120和第三光源130中的一个或多个布置反射镜410。

优选地，如图2A中所示，反射镜410可布置成其位于相应的光源与样品连线的延长线上，且能够将相应光源发出的光发射回到样品上，使得样品收到的光照得到加强。本领域技术人员能够根据相应的光路特征合理布设反射镜410的具体位置，在此不再赘述。反射镜410例如可选用凹面镜，这些凹面镜布置成可以反射和会聚第二光源120和第三光源130的光。会聚后的光能够再次通过样品以激发更多荧光。

回到图1，根据本实用新型的优选实施例的装置100还可包括检测部。检测部包括至少一组(图1中示出共两组)分光片与光电二极管170的组合，其中，分光片构造成过滤荧光中混杂的激发光，光电二极管170构造成能够接收经过滤的荧光。也就是说，分光片与光电二极管170的组合可尤其用于荧光测量。

此外，检测部还可包括光谱仪160。光谱仪160既可接收由接收端所接收的第一光源110发出的光，又可接收由第二光源120和/或第三光源130照射到样品后激发出由接收端所接收的荧光。也就是说，光谱仪160既可用于吸光度测量，又可用于荧光测量。

一般而言，可根据荧光光源的波长的数量配设相等数量和滤光特性的分光片。

此外，根据本实用新型的优选实施例的装置100还可包括光路切换装置500。

例如参见图3和图4，光路切换装置500包括样品侧导光部510、样品侧活动部520以及检测部侧基座530。

其中，每个样品侧导光部510一端与接收端光学连通，另一端固定于样品侧活动部520。在图中所示的实施例中，样品侧导光部510例如包括两根光纤，其中一根光纤例如可以是上述接收光纤。各个检测部的受光部分固定于检测部侧基座530。

根据本实用新型的构思，光路切换装置500可构造成使得样品侧活动部520能够相对于检测部侧基座530运动，以对准期望的样品侧导光部510和相应检测部的受光部分，使得仅选定的检测部接收到接收端所接收的光。本领域技术人员能够理解的是，此处所限定的“对准”要求对准后的光信号传递能够满足相应的吸光度测量和荧光测量的要求。

在图中所示的优选实施例中，可通过马达540、优选为电动马达驱动样品侧活动部520相对于检测部侧基座530运动。至于如何将马达540的输出转化为样品侧活动部520的合适运动，本领域技术人员能够根据实际需求合理设置，在此不再赘述。

在图3和图4中所示的优选实施例中，样品侧活动部520例如是一个可安装在检测部侧基座530中的导轨上且可沿着导轨相对于检测部侧基座530来回滑动的滑块。虽然附图中所示的导轨限定了直线路径，然而，本领域技术人员也可根据实际需求将该路径设置成曲线。此外，也可根据实际需求选择其他的运动连接方式来连接样品侧活动部520和检测部侧基座530，在此不再赘述。

在检测部包括分光片与光电二极管170的组合的情形中，分光片与光电二极管的组合的受光部分可包括分光片。且如图3和图4中所示，分光片与光电二极管170的组合可直接固定在检测部侧基座530的表面上。

在检测部包括光谱仪160的情形中，光谱仪160的受光部分可包括固定于检测部侧基座530中与光谱仪160连接的受光光纤161。

以下简要描述使用根据本实用新型的优选实施例的检测装置100来测定含有荧光染料的微量样品的吸光度和荧光的方法。该方法包括：

一、吸光度测量模式：

加载含有荧光染料的微量样品，微量样品可以通过发射光纤和接收光纤拉伸不同的光程；

闪光氙灯发出的光通过发射光纤；

光路切换装置500选择来自接收光纤的光进入样品侧导光部510，来自样品侧导光部510的光进入光谱仪160；

如果使用比色皿，则光路切换装置500选择来自比色皿的光进入样品侧导光部510，来自样品侧导光部510的光进入光谱仪160；

仪器分析系统进而分析吸光度数据并提供测量结果。

要指出的是，470nm的LED及其激发滤光片以及630nm的LED及其激发滤光片在吸光度测量模式下未通电开启。

二、荧光测量模式：

470nm的LED经过激发滤光片射向微量样品，使得激发的荧光进入接收光纤；

光路切换装置500选择来自接收光纤的光进入分光片和光电二极管170；

之后，630nm的LED经过激发滤光片射向微量样品，激发的荧光进入接收光纤；

光路切换装置500选择来自接收光纤的光进入分光片和光电二极管170。仪器分析系统进而分析荧光数据并提供测量结果。

要指出的是，闪光氙灯在荧光测量模式下未通电开启。

以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。

考虑到上文的详细描述，能对本文中所述的实施例做出这些和其他变化。

一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。

Claims (10)

1.一种用于检测样品中成分含量的装置，包括样品保持部，所述样品保持部包括彼此相对的第一保持表面和第二保持表面，以使得样品被表面张力限制而保持在所述第一保持表面与所述第二保持表面之间，其中，所述第一保持表面与具有发射端的第一光学元件相连，所述第二保持表面与具有接收端的第二光学元件相连，其特征在于，所述装置还包括：

用于吸光度测量的第一光源，所述第一光源布置成由其发出的光经由所述发射端照射到所述样品并由所述接收端接收，以使得所述发射端与所述接收端之间包含吸收光测量用光学路径，所述样品位于所述吸收光测量用光学路径中；和

用于荧光测量的第二光源，所述第二光源布置成由其发出的光照射到所述样品使其激发出荧光，且所述荧光由所述接收端接收，所述第二光源与所述样品之间形成荧光激发光学路径。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括控制部，所述控制部控制所述第一光源和所述第二光源交替开启。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括检测部，所述检测部包括至少一组分光片与光电二极管的组合，其中，所述分光片构造成过滤所述荧光中混杂的激发光，所述光电二极管构造成能够接收经过滤的所述荧光。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括光路切换装置，所述光路切换装置包括样品侧导光部、样品侧活动部以及检测部侧基座，其中，每个样品侧导光部一端与所述接收端光学连通，另一端固定于所述样品侧活动部，各个所述检测部的受光部分固定于所述检测部侧基座，并且其中，所述光路切换装置构造成所述样品侧活动部能够相对于所述检测部侧基座运动，以对准期望的样品侧导光部和相应检测部的受光部分，使得仅选定的检测部接收到所述接收端所接收的光。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述分光片与光电二极管的组合的受光部分包括分光片。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括用于荧光测量的第三光源，所述第三光源与所述第二光源发出的光的波长不同，所述第三光源布置成由其发出的光照射到所述样品，以使其激发出荧光且所述荧光由所述接收端接收。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一光学元件是发射光纤，所述第二光学元件是接收光纤，所述第一保持表面位于所述发射光纤的端部，所述第二保持表面位于所述接收光纤的端部。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述吸收光测量用光学路径与所述荧光激发光学路径基本垂直。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一光源是氙灯，并且/或者所述第二光源是LED和激发滤光片的组合。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括反射镜，所述反射镜布置成将由第二光源发射的光聚焦于所述样品处。