CN221405414U - 一种多色荧光采集结构及pcr仪 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多色荧光采集结构及PCR仪，涉及生物检测技术领域，本申请的多色荧光采集结构，包括转动圆盘组件以及与转动圆盘组件同轴设置且相对转动的光纤固定组件,转动圆盘组件包括光电转接板以及设置于光电转接板上数量相同的光源和光电传感器，光源和光电传感器分别沿光电转接板的周向排列，光纤固定组件包括光纤盘以及沿光纤盘周向设置的多组分别与待检测物连接的光纤对，光纤对包括激发光纤和接收光纤，光电转接板转动过程中，当一个光源与其中一个激发光纤对齐时，多个光源与多个激发光纤对应对齐，多个光电传感器与接收光纤对应对齐。本申请提供的多色荧光采集结构及PCR仪，能够提高多色荧光采集结构的采集效率。

Description

一种多色荧光采集结构及PCR仪

技术领域

本申请涉及生物检测技术领域，具体而言，涉及一种多色荧光采集结构及PCR仪。

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。实时荧光定量PCR是一种在DNA扩增反应中，以荧光化学物质测每次聚合酶链式反应循环后产物总量，通过内参或者外参法对待测样品中的特定DNA序列进行定量分析的方法。具体的，通过特定波长的激发光去激发荧光物质并激发出发射光，并根据发射光的信号检测产物总量。

在实际应用中一种荧光试剂可能包含多种波长的光，这时就需要多通道的荧光检测装置来匹配这种试剂。现有技术中为了实现多通道切换，采用滤光转盘，滤光转盘上设置有不同通道的光源、光源滤光片以及光电传感器、发射滤光片，滤光转盘转动过程中，光源与发射端的光纤对齐、接收端的光纤与光电传感器对齐时，进行测量。在此基础上为了实现高通量检测，可以增加多根发射端和接收端光纤，每个发射端光纤和每个接收端光纤对应一个待检测样品，以此来检测不同的待检测物。因为每个通道需要分别与每个待检测样品进行检测，使得检测效率较低。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种多色荧光采集结构及PCR仪，能够提高多色荧光采集结构的采集效率。

本申请的实施例一方面提供了一种多色荧光采集结构，包括转动圆盘组件以及与转动圆盘组件同轴设置且相对转动的光纤固定组件,转动圆盘组件包括光电转接板以及设置于光电转接板上数量相同的光源和光电传感器，光源和光电传感器一一对应，光源和光电传感器分别沿光电转接板的周向排列，光纤固定组件包括光纤盘以及沿光纤盘周向设置的多组分别与待检测物连接的光纤对，光纤对包括激发光纤和接收光纤，光电转接板转动过程中，当一个光源与其中一个激发光纤对齐时，多个光源与多个激发光纤对应对齐，多个光电传感器与多个接收光纤对应对齐。

作为一种可实施的方式，光电传感器和光源分别均布分布于光电转接板的周向内，且对应的光电传感和电源沿光电转接板的轴向设置，相邻两个光源与转动中心连线的夹角均为第一预设角，同一光纤对的激发光纤和接收光纤沿光纤盘的轴向设置，相邻两个光纤对之间的夹角为第二预设角，第一预设角为第二预设角的整数倍。

作为一种可实施的方式，转动圆盘组件还包括与光电转接板固定的第一光处理盘，第一光处理盘上对应光源依次设置有第一透镜和激发滤光片，对应光电传感器设置有第二透镜以及发射滤光片，第一透镜用于对光源出射的光进行准直，激发滤光片对准直后的光滤除杂光，发射滤光片用于滤除待检测物发出的发射光中的杂光，第二透镜将滤除杂光的发射光会聚入射至光电传感器。

作为一种可实施的方式，光纤固定组件还包括设置光纤盘靠近转动圆盘组件一侧的第二光处理盘，第二光处理盘上对应激发光纤设置有第三透镜，对应接收光纤设置有第四透镜，第三透镜用于对经过滤光片的光束进行聚焦后出射形成激发光，第四透镜用于对待检测物质出射的发射光进行准直后形成平行光。

作为一种可实施的方式，第一透镜与光源之间的距离与第一透镜的焦距相同，光电传感器与第二透镜之间的距离与第二透镜的焦距相同，第三透镜与激发光纤之间的距离与第三透镜的焦距相同，第四透镜与接收光纤之间的距离与第四透镜的焦距相同。

作为一种可实施的方式，第一光处理盘包括透镜盘和滤光盘，第一透镜和第二透镜设置于透镜盘上，激发滤光片和发射滤光片设置于滤光盘上。

作为一种可实施的方式，多色荧光采集结构还包括驱动转动圆盘组件转动的驱动件，驱动件与滤光盘连接,光电转接板、透镜盘和滤光盘固定连接。

作为一种可实施的方式，光电转接板、透镜盘和滤光盘通过连接件连接，多个连接件依次穿过光电转接板、透镜盘和滤光盘。

作为一种可实施的方式，光电转接板、透镜盘和滤光盘通过限位结构连接。

本申请的实施例另一方面提供了一种PCR仪，包括样本板组件以及上述的多色荧光采集结构，样本板组件上设置有多个试剂槽，多色荧光采集结构的多个光纤对与多个试剂槽一一对应连接设置。

本申请实施例的有益效果包括：

本申请提供的多色荧光采集结构，包括转动圆盘组件以及与转动圆盘组件同轴设置且相对转动的光纤固定组件,转动圆盘组件包括光电转接板以及设置于光电转接板上数量相同的光源和光电传感器，光源和光电传感器一一对应，光源和光电传感器沿分沿光电转接板的周向排列，光纤固定组件包括光纤盘以及沿光纤盘周向设置的多组分别与待检测物连接的光纤对，光纤对包括激发光纤和接收光纤，光电转接板转动过程中，当一个光源与其中一个激发光纤对齐时，多个光源与多个激发光纤对应对齐，多个光电传感器与接收光纤对应对齐，多个光源同时出射激发光，通过多个激发光纤照射至多个待检测物上形成多个发射光，多个发射光通过接收光纤照射至光电传感器，使得在一次对齐时，多个光源可以对多个待检测进行信号采集，从而提高了采集效率，另外，也减少了光源和激发光纤对齐的次数，从而进一步提高了采集效率，因此，本申请实施例的多色荧光采集结构能够提高多色荧光采集结构的采集效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种多色荧光采集结构的示意图之一；

图2为本申请实施例提供的一种多色荧光采集结构的示意图之二；

图3为本申请实施例提供的一种多色荧光采集结构的爆炸图之一；

图4为本申请实施例提供的一种多色荧光采集结构的爆炸图之二；

图5为本申请实施例提供的一种多色荧光采集结构的爆炸图之三；

图6为图1沿A-A的截面图。

图标：10-多色荧光采集结构；11-转动圆盘组件；111-光电转接板；112-光源；113-光电传感器；114-第一光处理盘；1141-透镜盘；1142-滤光盘；115-第一透镜；116-激发滤光片；117-第二透镜；118-发射滤光片；12-光纤固定组件；121-光纤盘；122-激发光纤；123-接收光纤；124-第二光处理盘；125-第三透镜；126-第四透镜；13-驱动件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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申请中的具体含义。

本申请提供了一种多色荧光采集结构10，如图1、图2和图3所示，包括转动圆盘组件11以及与转动圆盘组件11同轴设置且相对转动的光纤固定组件12,转动圆盘组件11包括光电转接板111以及设置于光电转接板111上数量相同的光源112和光电传感器113，光源112和光电传感器113一一对应，光源112和光电传感器113分别沿光电转接板111的周向排列，光纤固定组件12包括光纤盘121以及沿光纤盘121周向设置的多组分别与待检测物连接的光纤对，光纤对包括激发光纤122和接收光纤123，光电转接板111转动过程中，当一个光源112与其中一个激发光纤122对齐时，多个光源112与多个激发光纤122对应对齐，多个光电传感器113与接收光纤123对应对齐。

本申请实施例的多色荧光采集结构10，应用于PCR仪中，用于通过多个光源112依次朝向待检测物发射多种不同波长的激发光，激发光激发待检测物中的荧光物质并出射不同于激发光波长的发射光，形成多种不同波长的发射光，并将不同的发射光转换为电信号，根据电信号获取待检测物的情况。

具体的，本申请实施例的多色荧光采集结构10，包括转动圆盘组件11以及光纤固定组件12，光纤固定组件12包括光纤盘121以及沿光纤盘121周向设置的光纤对，光纤对的个数与待检测物的个数相同且一一对应，光纤对的激发光纤122和接收光纤123均与其对应的待检测物连接，以使激发光通过激发光纤122照射至待检物上激发荧光物质，发射光通过接收光纤123照射至光电传感器113上，光纤固定组件12相对于待检测物位置固定，避免在转动过程中影响光纤对与待检测物的连接。在多色荧光采集结构10工作时，转动圆盘组件11与光纤固定组件12转动连接，即转动圆盘组件11相对于光纤固定组件12转动，其中转动圆盘组件11包括光电转接板111，其中光电转接板111上设置多个光源112和多个光电传感器113，光源112和光电传感器113数量相同且一一对应，其中，多个光源112分别出射不同的波长的光作为激发光，光电转接板111转动过程中，当1号光源112与其中的1号激发光纤122对齐时，其余光源112与其余激发光纤122对应对齐，多个光电传感器113与多个接收光纤123对应对齐，此时，多个光源112出射的多种波长的激发光分别通过对应激发光纤122对相应的待检测物进行激发形成发射光，光电传感器113与接收光纤123一一对应对齐，发射光通过接收光纤123照射至光电传感器113上，实现多个待检测物其中一种波长的检测；光电转接板111继续转动，使得1号光源112与2号激发光纤122对齐时，其余光源112与其余激发光纤122对应对齐，多个光电传感器113与多个接收光纤123对应对齐，实现对多个待检物另一种波长的检测，光电转接板111继续转动，实现对多个待检测物的多种波长的检测。

本申请实施例的多色荧光采集结构10，在一次对齐时，多个光源112和多个激发光纤122同时对齐，可以对多个待检测物同时进行检测，提高采集效率，另外，也减少了光源112与激发光纤122的对齐的次数，从而进一步提高了多色荧光采集结构10的采集效率。

其中，光源112和光电传感器113的具体结构本申请实施例不做限制，示例的，光源112可以是大功率的发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)，光电传感器113可以是光电二极管。光源112和光电传感器113的个数本申请实施例也不做限制，示例的，多色荧光采集结构10包括N个波长的通道，即对一个待检测物进行N次检测，光源112可以是N个，也可以是2N个，甚至更多。光线传感器的个数与光源112的个数相同即可。

另外，为了避免在转动过程中外界杂物影响光电转接板111的转动，可以如图2所示，在转动圆盘组件11以及光纤固定组件12的外周设置保护筒。

本申请实施例的多色荧光采集结构10，在光电转接板111转动的过程中，一个光源112与其中一个激发光纤122对齐时，多个光源112与多个激发光纤122对应对齐，多个光电传感器113与接收光纤123对应对齐，多个光源112同时出射激发光，通过多个激发光纤122照射至多个待检测物上形成多个发射光，多个发射光通过接收光纤123照射至光电传感器113，使得在一次对齐时，多个光源112可以对多个待检测进行信号采集，从而提高了采集效率，另外，也减少了光源112和激发光纤122对齐的次数，从而进一步提高了采集效率，因此，本申请实施例的多色荧光采集结构10能够提高多色荧光采集结构10的采集效率。

可选的，如图3、图4和图5所示，光电传感器113和光源112分别均布分布于光电转接板111的周向内，且对应的光电传感器113和电源沿所述光电转接板111的轴向设置，相邻两个光源112与转动中心连线的夹角为第一预设角，同一光纤对的激发光纤122和接收光纤123沿光纤盘121的轴向设置，相邻两个光纤对之间的夹角为第二预设角，第一预设角为第二预设角的整数倍。

在现有技术中，有四通道、八通道以及十六通道的PCR仪，应用于本申请中，需要四个光源112、八个光源112或者16个光源112，为了使得在一个光源112与其中一个激发光纤122对齐时，多个光源112和多个光源112与多个激发光纤122一一对应对齐，多个光电传感器113与接收光纤123一一对应对齐，本申请实施例将光电传感器113和光源112分别均布分布于光电转接板111的周向内，且对应的光电传感器113和电源沿所述光电转接板111的轴向设置，同一光纤对的激发光纤122和接收光纤123沿光纤盘121的轴向设置，相邻两个光源112与转动中心连线的夹角为第一预设角，相邻两个光纤对之间的夹角为第二预设角。将第一预设角设置为第二预设角的整数倍，这样，在光电转接板111转动的过程中，一个光源112与一个激发光纤122对齐时，多个光源112和多个激发光对应对齐，多个光电传感器113与多个接收光纤123对齐。

本申请实施例的一种可实现的方式中，如图3和图6所示，转动圆盘组件11还包括与光电转接板111固定的第一光处理盘114，第一光处理盘114上对应光源112依次设置有第一透镜115和激发滤光片116，对应光电传感器113设置有第二透镜117以及发射滤光片118，第一透镜115用于对光源112出射的光进行准直，激发滤光片116对准直后的光滤除杂光，发射滤光片118用于滤除待检测物发出的发射光中的杂光，第二透镜117将滤除杂光的发射光会聚入射至光电传感器113。

可选的，如图3和图6所示，光纤固定组件12还包括设置光纤盘121靠近转动圆盘组件11一侧的第二光处理盘124，第二光处理盘124上对应激发光纤122设置有第三透镜125，对应接收光纤123设置有第四透镜126，第三透镜125用于对经过滤光片的光束进行聚焦后出射形成激发光，第四透镜126用于对待检测物质出射的发射光进行准直后形成平行光。

具体的，光源112出射的光束依次透过第一透镜115和激发滤光片116后出射形成激发光，激发光通过激发光纤122照射至待检测物，对待检测物中的荧光物质进行激发，使得待检测物出射发射光，发射光依次透过发射滤光片118和第二透镜117后照射至光电传感器113，当光源112为点光源112时，出射的光束为发散光，第一透镜115对光源112出射的光进行准直会聚使得光线变为平行光，平行光再经过激发滤光片116滤除杂光，只有特定波长的光束通过，过滤后的光再经过第三透镜125的聚焦，使得光能量最大化后形成单波长大能量的激发光，并通过激发光纤122照射至待检测物。同理，发射光通过接收光纤123照射至第四透镜126，第四透镜126将发射光会聚形成平行光，平行光通过发射滤光片118滤除杂光后，第二透镜117再对滤除杂光后的会聚，使其能量增大并照射至光电传感器113。

通过第一透镜115、第二透镜117、第三透镜125、第四透镜126、发射滤光片118以及激发滤光片116的设置，能够使得照射至待检测物激发光为较大能量的单色波，照射至光电传感器113的发射光为能量较大的单色波，从而提高检测的准确性。

另外，将第三透镜125和第四透镜126与第二光处理盘124固定，从而使得激发光纤122与第三透镜125的位置相对固定，接收光纤123相对于第四透镜126的位置固定，从而避免了转动圆盘组件11和光纤固定组件12的同轴偏差带来的发射光的较大差别。

本申请实施例的一种可实现的方式中，如图3和图4所示，第一透镜115与光源112之间的距离与第一透镜115的焦距相同，使得光源112位于第一透镜115的焦距处，便于第一透镜115对光源112出射的光进行会聚；光电传感器113与第二透镜117之间的距离与第二透镜117的焦距相同，使得光电传感器113位于第二透镜117的焦距处，便于第二透镜117对发射光进行会聚；同理，第三透镜125与激发光纤122之间的距离与第三透镜125的焦距相同，使得激发光纤122位于第三透镜125的焦距处，便于第三透镜125对滤除杂光的光进行会聚；第四透镜126与接收光纤123之间的距离与第四透镜126的焦距相同，使得接收光纤123位于第四透镜126的焦距处，便于第四透镜126对发射光进行准直。

需要说明的是，第三透镜125与激发光纤122之间的距离是指第三透镜125的中心与激发光纤122靠近第三透镜125的端部的距离，同理，第四透镜126与接收光纤123之间的距离是指第四透镜126的中心与接收光纤123靠近第四透镜126的端部的距离。

可选的，如图3所示，第一光处理盘114包括透镜盘1141和滤光盘1142，第一透镜115和第二透镜117设置于透镜盘1141上，激发滤光片116和发射滤光片118设置于滤光盘1142上。

为了方便第一透镜115、第二透镜117、发射滤光片118和激发滤光片116的安装和更换，将第一光处理盘114设置为两个贴合的盘，具体的，第一光处理盘114包括透镜盘1141和滤光盘1142，第一透镜115和第二透镜117位于透镜盘1141上，激发滤光片116和发射滤光片118设置于滤光盘1142上。在安装透镜及滤光片时，可以针对性的在滤光盘1142或者透镜盘1141上。

本申请实施例的一种可实现的方式中，如图1和图4所示，多色荧光采集结构10还包括驱动转动圆盘组件11转动的驱动件13，驱动件13与滤光盘1142连接,光电转接板111、透镜盘1141和滤光盘1142固定连接。

驱动件13与滤光盘1142连接，光电转接板111、透镜盘1141和滤光盘1142固定连接，驱动件13驱动滤光盘1142转动时，光电转接板111和透镜盘1141随着滤光盘1142的转动而转动。

可选的，光电转接板111、透镜盘1141和滤光盘1142通过连接件连接，多个连接件依次穿过光电转接板111、透镜盘1141和滤光盘1142。示例的，在光电转接板111、透镜盘1141和滤光盘1142上依次开设通孔，连接件依次光电转接板111、透镜盘1141和滤光盘1142与固定件连接，实现三者的固定；或者，可以在光电转接板111、透镜盘1141和滤光盘1142上依次开设螺纹孔，连接件与螺纹孔螺纹连接即可。当采用连接件连接三个部件时，连接件至少包括两个。

本申请实施例的一种可实现的方式中，光电转接板111、透镜盘1141和滤光盘1142通过限位结构连接。

示例的，可以在相邻的两个部件之间设置限位部件，限位部件包括设置在一个部件上的凹槽和另一个部件上的凸起，凸起伸入凹槽使得在一个部件转动时，另一个部件随着转动。

本申请实施例还公开了一种PCR仪，包括样本板组件以及上述的多色荧光采集结构10，样本板组件上设置有多个试剂槽，多色荧光采集结构10的多个光纤对与多个试剂槽一一对应连接设置。该PCR仪包含与前述实施例中的多色荧光采集结构10相同的结构和有益效果。多色荧光采集结构10的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多色荧光采集结构，其特征在于，包括转动圆盘组件以及与所述转动圆盘组件同轴设置且相对转动的光纤固定组件,所述转动圆盘组件包括光电转接板以及设置于所述光电转接板上数量相同的光源和光电传感器，所述光源和所述光电传感器一一对应，所述光源和所述光电传感器分别沿所述光电转接板的周向排列，所述光纤固定组件包括光纤盘以及沿所述光纤盘周向设置的多组分别与待检测物连接的光纤对，所述光纤对包括激发光纤和接收光纤，所述光电转接板转动过程中，当一个光源与其中一个激发光纤对齐时，多个所述光源与多个所述激发光纤对应对齐，多个所述光电传感器与所述接收光纤对应对齐。

2.根据权利要求1所述的多色荧光采集结构，其特征在于，所述光电传感器和所述光源分别均布分布于光电转接板的周向内，且对应的光电传感器和电源沿所述光电转接板的轴向设置，相邻两个所述光源与转动中心连线的夹角为第一预设角，同一光纤对的激发光纤和接收光纤沿所述光纤盘的轴向设置，相邻两个光纤对之间的夹角为第二预设角，所述第一预设角为所述第二预设角的整数倍。

3.根据权利要求1所述的多色荧光采集结构，其特征在于，所述转动圆盘组件还包括与所述光电转接板固定的第一光处理盘，所述第一光处理盘上对应所述光源依次设置有第一透镜和激发滤光片，对应所述光电传感器设置有第二透镜以及发射滤光片，所述第一透镜用于对光源出射的光进行准直，所述激发滤光片对准直后的光滤除杂光，所述发射滤光片用于滤除待检测物发出的发射光中的杂光，所述第二透镜将滤除杂光的发射光会聚入射至所述光电传感器。

4.根据权利要求3所述的多色荧光采集结构，其特征在于，所述光纤固定组件还包括设置所述光纤盘靠近所述转动圆盘组件一侧的第二光处理盘，所述第二光处理盘上对应所述激发光纤设置有第三透镜，对应所述接收光纤设置有第四透镜，第三透镜用于对经过所述滤光片的光束进行聚焦后出射形成激发光，所述第四透镜用于对待检测物质出射的发射光进行准直后形成平行光。

5.根据权利要求4所述的多色荧光采集结构，其特征在于，所述第一透镜与所述光源之间的距离与所述第一透镜的焦距相同，所述光电传感器与所述第二透镜之间的距离与所述第二透镜的焦距相同，所述第三透镜与所述激发光纤之间的距离与所述第三透镜的焦距相同，所述第四透镜与所述接收光纤之间的距离与所述第四透镜的焦距相同。

6.根据权利要求3所述的多色荧光采集结构，其特征在于，所述第一光处理盘包括透镜盘和滤光盘，所述第一透镜和第二透镜设置于所述透镜盘上，所述激发滤光片和所述发射滤光片设置于所述滤光盘上。

7.根据权利要求6所述的多色荧光采集结构，其特征在于，还包括驱动所述转动圆盘组件转动的驱动件，所述驱动件与所述滤光盘连接,所述光电转接板、所述透镜盘和所述滤光盘固定连接。

8.根据权利要求7所述的多色荧光采集结构，其特征在于，所述光电转接板、所述透镜盘和所述滤光盘通过连接件连接，多个连接件依次穿过所述光电转接板、所述透镜盘和所述滤光盘。

9.根据权利要求7所述的多色荧光采集结构，其特征在于，所述光电转接板、所述透镜盘和所述滤光盘通过限位结构连接。

10.一种PCR仪，其特征在于，包括样本板组件以及权利要求1-9任一项所述的多色荧光采集结构，所述样本板组件上设置有多个试剂槽，多色荧光采集结构的多个光纤对与多个所述试剂槽一一对应连接设置。