CN220690803U - 一种应用于体外诊断设备的光路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及实时荧光定量检测技术领域，提供一种应用于体外诊断设备的光路结构。光路结构包括激发模块和发射模块，激发模块能够发射激发光照射样品并使样品产生发射光；发射模块能够聚集准直样品的发射光并检测发射光的强度大小；激发模块的激发光与发射模块的发射光形成一路荧光检测光路，激发模块的第一光轴和发射模块的第二光轴在第一平面内具有第一夹角。本申请的光路结构采用侧轴接收的方式进行荧光检测，激发模块的第一光轴和发射模块的第二光轴在第一平面内具有第一夹角，使得光路结构简单紧凑，装调简易，成本较低，易于量产；同时激发光的第一光轴和发射光的第二光轴不在同一光轴上，能够减少光路结构中的杂散光，提高系统信噪比。

Description

一种应用于体外诊断设备的光路结构

技术领域

本实用新型涉及实时荧光定量检测技术领域，进一步地涉及一种应用于体外诊断设备的光路结构。

背景技术

实时荧光定量PCR技术是目前比较主流的基因检测技术，该技术具备实时性、重复性和精密性的特点，同时它的特异性较强、灵敏度极高，因而被广泛应用于分子生物学检测及分析。样品在受到强度足够的激发光之后，会发射出比激发光的波长更长的发射光，发射光的强度一般比较弱，因此采用灵敏度比较高的探测器能够探测到发射光。探测器将光信号转换为电信号，后续的放大电路对电信号进行处理，通过分析就能得到样品发射的荧光的强度大小。探测器对发射光的转化都是微秒级别的，因此能够实现实时探测。

现有的激发光和发射光是共轴设置的，光源发射的光波通过准直透镜后变成平行光，平行光通过激发滤光片将其他波长光波过滤，过滤后的光波通过二向分光镜进行折射，折射后的光波通过聚焦镜进行聚焦，照射到试剂管上。试剂管中的荧光物质发出的光，通过聚焦镜后变成平行光，平行光直接穿过二向分光镜，然后通过发射滤光片将其他波长光波过滤，最后经过聚焦镜的聚焦，将光波聚焦到光敏二极管上面，光敏二极管把光信号转换成电信号。

这种激发光和发射光同轴的设置方式进行样品的激发和接收，需要采用二向分光镜作为中间的核心器件，光学件比较多，光路复杂，成本较高。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种应用于体外诊断设备的光路结构，光路结构采用侧轴接收的方式进行荧光检测，激发模块的第一光轴和发射模块的第二光轴在第一平面内具有第一夹角，使得光路结构简单紧凑，装调简易，成本较低，易于量产；同时激发光的第一光轴和发射光的第二光轴不在同一光轴上，能够减少光路结构中的杂散光，提高系统信噪比。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种应用于体外诊断设备的光路结构，光路结构包括激发模块和发射模块，所述激发模块能够发射激发光照射样品并使样品产生发射光；所述发射模块能够聚集准直样品的发射光并检测发射光的强度大小；所述激发模块的激发光与所述发射模块的发射光形成一路荧光检测光路，所述激发模块具有第一光轴，所述发射模块具有第二光轴，所述第一光轴和所述第二光轴形成第一平面，所述第一光轴和所述第二光轴在所述第一平面内具有第一夹角。

在一些实施方式中，所述发射模块相对所述第一光轴偏转一定角度，使得偏转后所述发射模块具有第三光轴，所述第三光轴和所述第二光轴形成第二平面，所述第三光轴和所述第二光轴在所述第二平面内具有第二夹角。

在一些实施方式中，所述激发模块包括沿所述第一光轴设置的激发光源、准直透镜和激发滤光片，所述激发光源发射的发散光经过所述准直透镜的压缩和所述激发滤光片的过滤后形成激发光。

在一些实施方式中，所述发射模块包括沿着所述第二光轴设置的聚焦透镜、发射滤光片以及探测器，所述聚焦透镜能够收集齐样品的发射光，所述发射滤光片用于过滤所述聚焦透镜聚焦后的发射光，所述探测器能够检测所述发射滤光片过滤后的发射光强度大小。

在一些实施方式中，还包括底座，所述激发模块和所述发射模块安装于所述底座，所述底座上设有第一通光孔和第二通光孔，所述第一通光孔沿着所述第一光轴，所述第一通光孔沿着所述第二光轴。

在一些实施方式中，所述激发模块包括准直透镜，所述第一通光孔直径小于所述准直透镜的通光口径。

在一些实施方式中，所述发射模块包括沿着所述第二光轴设置的聚焦透镜，所述发射模块产生偏转，使得只有满足所述聚焦透镜孔径角的反射光才能通过所述第二通光孔。

在一些实施方式中，还包括底座，所述底座在所述第一光轴和所述第三光轴的交汇处还设有荧光样品管，所述荧光样品管用于放置需要检测的样品。

在一些实施方式中，所述底座上设有两套所述激发模块和所述发射模块并形成两路荧光检测光路。

在一些实施方式中，两套所述激发模块和所述发射模块相对所述底座的中轴线轴对称，两路荧光检测光路相同。

与现有技术相比，本实用新型所提供的一种应用于体外诊断设备的光路结构具有以下有益效果：

1.光路结构采用侧轴接收的方式进行荧光检测，激发模块的第一光轴和发射模块的第二光轴在第一平面内具有第一夹角，使得光路结构简单紧凑，装调简易，成本较低，易于量产；

2.激发光的第一光轴和发射光的第二光轴不在同一光轴上，能够减少光路结构中的杂散光，提高系统信噪比；

3.发射模块相对激发模块的第一光轴偏转一定角度，偏转后发射模块具有第三光轴，第三光轴和所述第二光轴在所述第二平面内具有第二夹角，能够进一步避免了激发光和反射光对轴接收带来的杂散光比较大的问题，减少整个光路结构的杂散光；

4.一个底座上设有两个荧光检测光路，使得检测光路结构更紧凑，在相同时间内能够提高检测通量，提高检测效率；同时两路荧光检测光路关于底座的中轴线轴对称，使得底座上的结构更合理，使用更方便。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本实用新型的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是一种应用于体外诊断设备的光路结构的整体图；

图2是一种应用于体外诊断设备的光路结构的路线图；

图3是一种应用于体外诊断设备的光路结构的解析图；

图4是激发模块的剖面图；

图5是发射模块的剖面图；

图6是一种应用于体外诊断设备的光路结构的侧视图；

图7是一种应用于体外诊断设备的光路结构的顶视图。

附图标号说明：

激发模块1，激发光源11，准直透镜12，激发滤光片13，第一光轴A，发射模块2，聚焦透镜21、发射滤光片22、探测器23，第三光轴B，底座3，第一通光孔31，第二通光孔32，中轴线MN，荧光样品管4。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，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。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本实用新型的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

参考图1至图3，本实用新型提供一种应用于体外诊断设备的光路结构，光路结构包括激发模块1和发射模块2：激发模块1能够发射激发光照射样品并使样品产生发射光；发射模块2能够聚集准直样品的发射光并检测发射光的强度大小；激发模块1的激发光与发射模块2的发射光形成一路荧光检测光路，激发模块1具有第一光轴A，发射模块2具有第二光轴，第一光轴A和第二光轴形成第一平面，第一光轴A和第二光轴在第一平面内具有第一夹角α。

本实施例中，光路结构采用侧轴接收的方式进行荧光检测，激发模块1的第一光轴A和发射模块2的第二光轴在第一平面内具有第一夹角α，使得光路结构简单紧凑，装调简易，成本较低，易于量产；同时激发模块1的第一光轴A和发射模块2的第二光轴不在同一光轴上，能够减少光路结构中的杂散光，提高系统信噪比。

具体地，参考图3，第一平面为XOY平面，在XOY平面上激发模块1的第一光轴A和发射模块2的第二光轴之间第一夹角α的夹角范围本申请不做进一步地限定，只要第一光轴A和第二光轴之间存在第一夹角α，使得激发模块1的第一光轴A和发射模块2的第二光轴不是同一光轴即可。

进一步地，参考图4，激发模块1包括沿第一光轴A设置的激发光源11、准直透镜12和激发滤光片13，激发光源11发射的发散光经过准直透镜12的准直和激发滤光片13的过滤后形成激发光。准直透镜12和激发滤光片13组成激发模块1，激发光源11发射的大角度发散光经过准直透镜12，准直透镜12具有正焦距，能将发散光发散角度进行压缩，得到准直光或者汇聚光束。准直光或者汇聚光束经过激发滤光片13，激发滤光片13能滤除所需激发光之外的光，减少系统的杂散光。

参考图5，发射模块2包括沿着第二光轴设置的聚焦透镜21、发射滤光片22以及探测器23，聚焦透镜21能够聚集和准直样品的发射光，发射滤光片22用于过滤聚焦透镜21准直后的发射光，探测器23能够检测发射滤光片22过滤后的发射光强度大小。样品被激发光照射后会产生发射光，发射光被聚焦透镜21准直后，再经过发射滤光片22过滤，发射滤光片228只允许发射光波段范围内的发射光通过，最终发射光进入探测器23，探测器23在光伏模式下可将光信号转化为电信号。探测器23输出的是从阴极流过器件到阳极的电流，与照度大致成线性比例。输出的电流经过跨阻放大器，可以将微弱电流信号变成电压信号输出。输出的电压模数转换后得到数字信号，经过PC端信号处理，最终能够准确得到样品发射的荧光强度的大小。激发滤光片13和发射滤光片22都是带通滤光片，能滤除所需激发光和发射光之外的光，减少系统的杂散光。

本实施例中激发光源11可以采用LED灯，中心波长为455-475nm，发散角度约为30°。激发滤光片13的中心波长为470nm，带宽为±10nm，透过率≥90％。聚焦透镜21为正焦透镜。发射滤光片228的中心波长为525nm,带宽为±10nm，透过率≥90％。探测器23为光电探测器PD，响应速度≤1us,探测下限能达到10-12W。

值得注意的是，激发光源11包括但不局限于LED灯，还可以是金属卤素灯、氙灯等等。探测器23包括光子探测器和热探测器等等，能够实现将光转变成电。本申请保护的核心是激发模块1的第一光轴A和发射模块2的第二光轴之间的侧轴接收设置和发射模块2偏转设置，能够减少光路中的杂散光，提高信噪比。

进一步地，参考图3，发射模块2相对第一光轴A偏转一定角度，使得偏转后发射模块2具有第三光轴B，第三光轴B和第二光轴形成第二平面，第三光轴B和第二光轴在第二平面内具有第二夹角β。

本实施例中，发射模块2相对激发模块1的第一光轴A偏转一定角度，偏转后的发射模块2具有第三光轴B，第三光轴B和第二光轴在第二平面内具有第二夹角β，能够进一步避免了激发光和反射光对轴接收带来的杂散光比较大的问题，减少整个光路结构的杂散光，提高系统信噪比。

具体地，发射模块2相对第二光轴沿着激发模块1的第一光轴A做了一个第二角度的偏转，此时第一夹角α和第二夹角β分别位于第一平面和第二平面，即激发光轴位于第一平面上，但是发射光轴不位于第一平面上。

值得注意的是，第三光轴B和第二光轴之间的第二夹角β范围本申请不做进一步地限定，只要第一夹角α和第二夹角β不位于同一平面即可。同时，发射模块2的偏转方向本申请可以不做进一步地限定，发射模块2既可以向左偏转也可以向右偏转。若发射模块2相对第二光轴绕激发模块1的第一光轴A旋转第二角度，则第一平面和第二平面相互垂直。

进一步地，还包括底座3，激发模块1和发射模块2安装于底座3，底座3上设有第一通光孔31和第二通光孔32，第一通光孔31沿着第一光轴A，第一通光孔31沿着第二光轴。

本实施例中，激发模块1和发射模块2安装于底座3，便于规模化生产，容易实现量产。

具体地，第一通光孔31和第二通光孔32之间具有第一夹角α且均对准样品，第一通光孔31直径小于准直透镜12的通光口径。第一通光孔31只能通过被准直透镜12准直的光，其他发散角度较大的光不能通过，对光源起到滤波的作用，减少杂散光。同时上述实施例中发射模块2产生偏转，使得只有满足聚焦透镜21孔径角的反射光才能通过第二通光孔32，其他角度的光会被第二通光孔32限制，即通过第二通光孔32的反射光需要沿着聚焦透镜21孔径角，使得聚焦透镜21能够收集并准直在其接收角度内的发射荧光，而发射滤光片22只允许发射光波段范围内的光通过。在整个荧光检测光路中，激发光源11发射的光经过准直透镜12准直后，激发滤光片13滤除杂光得到带宽较小的激发光照射在样品上，样品被激发的发射光被聚焦透镜21准直后，发射滤光片22只透过发射光，高灵敏度的探测器23实时相应得到荧光强度的大小。

进一步地，底座3在第一光轴A和第三光轴B的交汇处还设有荧光样品管4，荧光样品管4用于放置需要检测的样品。

本实施例中，荧光样品管4用于放置需要检测的样品，只需将样品放入荧光样品管4，再将荧光样品管4放入底座3内，使其位于第一光轴A和第三光轴B，即可完成装配，步骤简单，检测效率高。

值得注意的是，本实施例中荧光样品管4为管状结构，但此只是荧光样品管4的一个示例，它可以是其他的样式的结构，例如长方体形状等。

进一步地，参考图6和图7，底座3上设有两套激发模块1和发射模块2并形成两路荧光检测光路。

本实施例中，一个底座3上设有两个荧光检测光路，使得检测光路结构更紧凑，在相同时间内能够提高检测通量，提高检测效率。

具体地，左侧的激发模块1和发射模块2组成第一路荧光检测光路，右侧的激发模块1和发射模块2组成第二路荧光检测光路，第一路荧光检测光路和第二路荧光检测光路均设有一个荧光样品管4，使得这两路荧光检测光路分别检测两个不同的荧光样品，在相同检测时间内提高了检测量。

值得注意的是，底座3上设有的荧光检测光路包括但不局限于两个，荧光检测光路超过两个也在本申请的保护范围之内。

进一步地，两套激发模块1和发射模块2沿着底座3的中轴线MN对称，两路荧光检测光路相同。

本实施例中，第一路荧光检测光路和第二路荧光检测光路相对底座3的中轴线MN轴对称，使得底座3上的结构更合理，使用更方便。

具体地，第一路荧光检测光路的发射模块2相对激发模块1的第一光轴A向右偏转第二夹角β，第二路荧光检测光路的发射模块2相对激发模块1的第一光轴A向左偏转第二夹角β，即第一路荧光检测光路和第二路荧光检测光路的发射模块2偏转方向相反，偏转角度相同，进而使得第一路荧光检测光路和第二路荧光检测光路相对底座3的中轴线MN轴对称。

值得注意的是，第一路荧光检测光路和第二路荧光检测光路位置关系包括但不局限于本实施例中的相对底座3的中轴线MN轴对称，也可以是相对底座3的中轴线MN中心对称等其他摆放位置。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本实用新型的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用于体外诊断设备的光路结构，其特征在于，包括：

激发模块，所述激发模块能够发射激发光照射样品并使样品产生发射光；

发射模块，所述发射模块能够聚集准直样品的发射光并检测发射光的强度大小；

所述激发模块的激发光与所述发射模块的发射光形成一路荧光检测光路，所述激发模块具有第一光轴，所述发射模块具有第二光轴，所述第一光轴和所述第二光轴形成第一平面，所述第一光轴和所述第二光轴在所述第一平面内具有第一夹角。

2.根据权利要求1所述的一种应用于体外诊断设备的光路结构，其特征在于，

所述发射模块相对所述第一光轴偏转一定角度，使得偏转后所述发射模块具有第三光轴，所述第三光轴和所述第二光轴形成第二平面，所述第三光轴和所述第二光轴在所述第二平面内具有第二夹角。

3.根据权利要求2所述的一种应用于体外诊断设备的光路结构，其特征在于，

所述激发模块包括沿所述第一光轴设置的激发光源、准直透镜和激发滤光片，所述激发光源发射的发散光经过所述准直透镜的汇聚和所述激发滤光片的过滤后形成激发光。

4.根据权利要求2所述的一种应用于体外诊断设备的光路结构，其特征在于，

所述发射模块包括沿着所述第二光轴设置的聚焦透镜、发射滤光片以及探测器，所述聚焦透镜能够聚集和准直样品的发射光，所述发射滤光片用于过滤所述聚焦透镜准直后的发射光，所述探测器能够检测所述发射滤光片过滤后的发射光强度大小。

5.根据权利要求2所述的一种应用于体外诊断设备的光路结构，其特征在于，

还包括底座，所述激发模块和所述发射模块安装于所述底座，所述底座上设有第一通光孔和第二通光孔，所述第一通光孔沿着所述第一光轴，所述第一通光孔沿着所述第二光轴。

6.根据权利要求5所述的一种应用于体外诊断设备的光路结构，其特征在于，

所述激发模块包括准直透镜，所述第一通光孔直径小于所述准直透镜的通光口径。

7.根据权利要求5所述的一种应用于体外诊断设备的光路结构，其特征在于，

所述发射模块包括沿着所述第二光轴设置的聚焦透镜，所述发射模块产生偏转，使得只有满足所述聚焦透镜孔径角的反射光才能通过所述第二通光孔。

8.根据权利要求2所述的一种应用于体外诊断设备的光路结构，其特征在于，

还包括底座，所述底座在所述第一光轴和所述第三光轴的交汇处还设有荧光样品管，所述荧光样品管用于放置需要检测的样品。

9.根据权利要求5所述的一种应用于体外诊断设备的光路结构，其特征在于，

所述底座上设有两套所述激发模块和所述发射模块并形成两路荧光检测光路。

10.根据权利要求9所述的一种应用于体外诊断设备的光路结构，其特征在于，

两套所述激发模块和所述发射模块相对所述底座的中轴线轴对称，两路荧光检测光路相同。