CN220305150U - 一种光学检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学检测装置，包括用于出射激发光的激发机构以及用于检测被激发出的荧光的探测机构，所述激发机构包括：多个LED光源，各所述LED光源出射的激发光的波长不同；挡光板，其上开设有透光孔，每个所述LED光源正对一个所述透光孔设置；及多模光纤，其具有多个输入端和单个输出端，每个所述输入端正对一个所述透光孔设置，以将所述多个LED光源发出的波长不同的激发光耦合至所述输出端。本实用新型的光学检测装置利于多个不同波长的光的随意切换或者同时使用，大大扩大设备的检测范围和区别试剂的能力。

Description

一种光学检测装置

技术领域

本实用新型涉及生物检测领域，具体涉及一种光学检测装置。

背景技术

光学检测装置可以通过激发机构激发出荧光并通过探测机构检测荧光信号的强弱。如中国专利CN218823928U公开了一种核酸检测仪及其荧光检测装置，荧光检测装置包括发射光路，发射光路包括用于出射光线的光源以及滤光片，光源为白色LED光源，白色LED光源通过滤光片后可以形成多色光，核酸反应物质被激发并产生多色荧光。这存在一定的缺陷，比如开启白色LED光源之后，只能同时检测多个波长的光，无法进行多个波长的激发光之间的自由切换或者单独检测。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种光学检测装置，有利于多个波长的激发光的随意切换或者同时使用，大大扩大装置的检测范围和区别试剂的能力。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种光学检测装置，包括用于出射激发光的激发机构以及用于检测被激发出的荧光的探测机构，所述激发机构包括：

多个LED光源，各所述LED光源出射的激发光的波长不同；

挡光板，其上开设有透光孔，每个所述LED光源正对一个所述透光孔设置；及

多模光纤，其具有多个输入端和单个输出端，每个所述输入端正对一个所述透光孔设置，以将所述多个LED光源发出的波长不同的激发光耦合至所述输出端。

优选地，所述多模光纤的输入端相对所述挡光板固定。

更优选地，所述多模光纤的输入端固定在所述挡光板上。

优选地，所述LED光源的边长为1-1.5mm，所述光纤的纤芯直径为1-1.5mm。

进一步地，所述LED光源的边长为1.1mm，所述光纤的纤芯直径为1mm。

优选地，所述激发机构包括激发光路，所述探测机构包括探测光路，所述激发光路与所述探测光路相分离。所述激发光路和所述探测光路相互独立设置，互不干扰，这有助于提高信噪比以及检测的灵敏度。

优选地，所述激发光路具有第一光轴，所述探测光路具有第二光轴，所述第一光轴和所述第二光轴之间构成大于0小于180度的夹角。

更优选地，所述第一光轴和所述第二光轴之间构成90度的夹角。

优选地，所述探测机构包括多带通滤光片、准直透镜及二向色镜，各所述二向色镜对应设有硅光二极管，所述准直透镜、多带通滤光片以及二向色镜自下而上依次设置。

优选地，所述探测机构还包括用于减少杂散光的消光螺纹，所述消光螺纹位于所述探测机构的中部。

更优选地，所述挡光板和所述消光螺纹的外表面为黑色。

本实用新型采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：

本实用新型的光学检测装置，激发机构的LED光源发出波长不同的激发光并耦合到多模光纤的输出端，接着由探测机构检测被激发的荧光的强度。每个LED光源正对一个透光孔，且各透光孔对应一个多模光纤的输入端，可以根据实际需求同时开启所有的LED光源，也可以开启部分LED光源，甚至是一个LED光源，有利于多个波长的激发光的随意切换或者同时使用，大大扩大设备的检测范围和区别试剂的能力，并且大大的增加设备结构的灵活性，节约空间，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例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为根据本实用新型实施例的光学检测装置的光路图；

图2为根据本实用新型实施例的光学检测装置的示意图；

图3为挡光板示意图。

其中，

100、微流控芯片；101、样品池；

1、激发机构；11、LED光源；12、多模光纤；121、输入端；122、输出端；13、滤光片；14、挡光板；15、透光孔；16、激发光路；161、第一光轴；17、连接孔；

2、探测机构；21、准直透镜；22、多带通滤光片；23、二向色镜；231、第一二向色镜；232、第二二向色镜；24、硅光二极管；241、第一硅光二极管；242、第二硅光二极管；243、第三硅光二极管；25、消光螺纹；26、探测光路；261、第二光轴。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。

本实施例提供一种光学检测装置，包括用于出射激发光的激发机构1以及用于检测被激发出的荧光的探测机构2。具体到本实施例中，激发机构用于激发微流控芯片100的样品池101中的病原体，探测机构2用于检测样品池101中的病原体浓度。微流控芯片技术是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程，即微流控芯片的体积较小。

参照图1和图3所示，激发机构1包括多个LED光源11、挡光板14和多模光纤12，各LED光源11出射的激发光的波长不同，具体到本实施例中，LED光源11的数量为三个；挡光板14的表面为黑色，用于当掉发散角度大的光，有助于减小光污染。进一步地，挡光板14上开设有多个透光孔15，每个LED光源11正对一个透光孔15设置。进一步地，LED光源11和挡光板14之间设有滤除杂光的滤光片13，滤光片13和LED光源11一一对应，即滤光片13的数量也为三个。

多模光纤12具有多个输入端121和单个输出端122。具体地，输入端121的数量为三个，每个输入端121正对一个透光孔15设置，以将多个LED光源11发出的波长不同的激发光耦合至输出端122，借用N→1多模光纤将多波长的LED耦合到一根光纤中。通过LED光源11耦合多模光纤12的方式可以实现对激光光源波长的控制以及对功率进行控制，多波长检测可以区分相似的两种病原体。在其他实施例中，还可以通过对LED光源11的准直聚焦或者用全光谱LED配合多带通滤光片直接耦合达到一样的效果。

进一步地，多模光纤12的输入端相对挡光板14固定。更进一步地，遮光板14的各透光孔15对应一连接孔17，多模光纤12的输入端插入连接孔17中并固定在挡光板14上。

激发机构1还包括激发光路16，探测机构2包括探测光路26，激发光路16设于微流控芯片100的侧方并直接激发样品池101中的病原体，探测光路26位于微流控芯片100的正上方并采集不同波段的荧光光束。激发光路16和探测光路26相分离，即激发光路16和探测光路26相互独立设置，互不干扰，这有助于提高信噪比以及检测的灵敏度。

进一步地，参照图1所示，激发光路16具有第一光轴161，探测光路26具有第二光轴261，第一光轴161和第二光轴261之间构成大于0小于180度的夹角，更具体地，第一光轴161和第二光轴261之间构成90度的夹角，光路结构较为简洁。

结合到本实施例中，LED光源11的长度为1-1.5mm，多模光纤12的纤芯直径为1-1.5mm。进一步地，LED光源11的边长为1.1mm。采用大数值孔径，纤芯大，包层薄的多模光纤12，LED光源11发出的波长不同的激发光和多模光纤12的耦合效率可达到15％-25％。进一步地，LED光源11发出的波长不同的激发光和多模光纤12的耦合效率为20％，耦合效率较高。

结合图2所示，探测机构2包括自下而上依次设置的准直透镜21、多带通滤光片22以及二向色镜23，各二向色镜23对应设有硅光二极管24，硅光二极管24用于检测荧光信号的强度。本实施例中的二向色镜23包括第一二向色镜231和第二二向色镜232，硅光二极管24包括第一硅光二极管241、第二硅光二极管242和第三硅光二极管243。三种波长的光束先通过第一二向色镜23，其中一种波长的光束通过第一二向色镜231后直接被第一硅光二极管241采集，另外两种波长的光束反射到第二二向色镜232并分别被第二硅光二极管和第三硅光二极管243采集。

探测机构2还包括用于减少杂散光的消光螺纹25，消光螺纹25位于探测机构2的中部，消光螺纹25进行黑色喷砂处理即外表面为黑色。

本实施例的光学检测装置工作过程如下：

首先LED光源11发出的波长不同的激发光耦合至多模光纤12的输出端122之后，多模光纤12将不同波长的光照射在微流控芯片100的样品池101中，接着装载于样品池101中的病原体在被激发后发出荧光光束，然后发出的荧光光束依次通过准直透镜21、多带通滤光片22以及二向色镜23，二向色镜23根据波长将荧光光束分离并通过相应的硅光二极管24进行采集，硅光二极管24得到各个波段的荧光信号强度以检测病原体的浓度占比。

本实施例的光学检测装置至少具有如下优点：

(1)本实施例的光学检测装置在使用时可以同时开启所有的LED光源11，也可以开启部分LED光源11，甚至是一个LED光源11，这有利于多个波长的光的随意切换或者同时使用，大大扩大设备的检测范围和区别试剂的能力。

(2)激发机构1设于微流控芯片100的侧面，探测机构2设于微流控芯片100的正上方，激发光路16和探测光路26分开设置，信噪比较大，灵敏度较高。

(3)使用多模光纤12可以大大的增加设备结构的灵活性，节约空间，并且有利于多波光的随意切换或者同时使用，大大扩大设备的检测范围和区别试剂的能力。

(4)利用LED光源11激发光谱较宽，激发效率较高且成本较低。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限定本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学检测装置，包括用于出射激发光的激发机构以及用于检测被激发出的荧光的探测机构，其特征在于，所述激发机构包括：

多个LED光源，各所述LED光源出射的激发光的波长不同；

挡光板，其上开设有透光孔，每个所述LED光源正对一个所述透光孔设置；及

多模光纤，其具有多个输入端和单个输出端，每个所述输入端正对一个所述透光孔设置，以将所述多个LED光源发出的波长不同的激发光耦合至所述输出端。

2.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述多模光纤的输入端相对所述挡光板固定。

3.根据权利要求2所述的光学检测装置，其特征在于，所述多模光纤的输入端固定在所述挡光板上。

4.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述LED光源和所述挡光板之间设有滤光片，所述滤光片位于所述LED光源与所述挡光板之间。

5.根据权利要求4所述的光学检测装置，其特征在于，所述LED光源的边长为1-1.5mm，所述光纤的纤芯直径为1-1.5mm。

6.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述激发机构包括激发光路，所述探测机构包括探测光路，所述激发光路与所述探测光路相分离。

7.根据权利要求6所述的光学检测装置，其特征在于，所述激发光路具有第一光轴，所述探测光路具有第二光轴，所述第一光轴和所述第二光轴之间构成大于0小于180度的夹角。

8.根据权利要求7所述的光学检测装置，其特征在于，所述第一光轴和所述第二光轴之间构成90度的夹角；所述探测机构包括多带通滤光片、准直透镜及二向色镜，各所述二向色镜对应设有硅光二极管，所述准直透镜、多带通滤光片以及二向色镜自下而上依次设置。

9.根据权利要求8所述的光学检测装置，其特征在于，所述探测机构还包括用于减少杂散光的消光螺纹，所述消光螺纹位于所述探测机构的中部。

10.根据权利要求9所述的光学检测装置，其特征在于，所述挡光板和所述消光螺纹的外表面为黑色。