本实用新型专利技术涉及智能手机宽场荧光成像器，包括：1.带有摄像头的智能手机，2.出射光可激发荧光的荧光激发光源，3.使得荧光激发光源的出射光垂直转向并且使得被激发的荧光沿荧光的原传播方向穿过的二向色性滤光片，4.光阑，5.发射滤片；摄像头、发射滤片、二向色性滤光片、光阑从上往下依次设置；发射滤片、光阑相互平行，且均与二向色性滤光片成45度角；荧光激发光源的出射光与二向色性滤光片成45度角。本实用新型专利技术为无微距镜头设计，具有成本低、结构简单紧凑、体积小巧便携、可应用于便携式设备、检测结果直观可视、充分利用智能手机的优点，属于体外分子诊断技术领域。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于体外分子诊断
，特别涉及一种手持式POCT流式基因分析系统中的智能手机宽场荧光成像。
技术介绍
POCT(point of care testing) 一般称为即时检验，是体外诊断(IVD)的一个细分行业，其凭借便捷、快速的优势，可实现在患者身边快速取得诊断结果，成为近年来快速发展的一个新兴领域。目前正在发展的POCT依据其技术特性主要划分为三代:以快速诊断试纸(如血糖试纸条、早孕试纸条等)为基础的第一代P0CT，以卡盒式核酸扩增为基础的第二代P0CT，以智能手机的应用为基础的第三代P0CT。相比于前两代P0CT，第三代POCT由于其具备高灵敏高特异的多参数定量的检测能力和更加集成便携、操作简便、用户友好等诸多潜在优势，已成为体外即时检测领域的最前沿技术。在第三代POCT基因分析类仪器中，普遍采用基于微流控技术的核酸扩增方法作为核心技术来实现具备上述特征的快速分子诊断。然而，目前发展中的这类POCT基因分析系统包括基于时域聚合酶链式反应(PCR)类的系统和基于等温扩增类的系统，由于其各自技术的固有特点，两类技术均存在着一些制约瓶颈。时域PCR类:其实质相当于传统热循环的微型化，其热循环需要精确重复的升或降温而且热元件(或结构)存在自身热惯性，这些因素通常会导致大量时间和能量的无效消耗、温度控制复杂性、成本的上升、热设计上的笨重。等温扩增类:一方面，其扩增过程无需热循环，其检测的灵敏度、准确性和可定量性极其依赖于扩增过程在时间上的持续，通常只能针对具体样品的反应体系建立与之对应的时间持续标度，缺乏普适性，因而存在实际操作困难；另一方面，扩增产物的可靠检测比较困难，目前其扩增产物主要依赖终点检测(如电泳等)，虽然可以通过监测扩增过程中的荧光或溶液浊度等信号的累积来进行定量检测，但却牺牲了其检测的特异性，因为任何非特异性或附生型的产物也能累积上述检测信号，因此这类定量检测存在假阳性风险。作为一种微流控核酸扩增新技术，空域PCR利用“空间交换时间”让样品反应液反复通过两或三个恒温区来实现PCR所需的热循环，消除了精确反复升降温的需求，避免了热系统自身的热滞，在热循环速度、系统能耗、温度控制和整体尺寸等方面具有显著优势，但目前基于该技术的基因分析装置尚未达到面向POCT应用阶段，主要表现为:(I)集成度不足，仍然依赖笨重的离线设备和资源，如:泵源、温度控制系统、计算机、台式检测器和电源等；(2)功能单一，大多仅具有核酸扩增功能，缺乏关键性的在线分析能力包括实时定量检测和产物鉴别。显然，目前已发展的第三代POCT基因分析类仪器仍存在一些不便和缺陷，亟待加以进一步发展和改进。为此，需要专利技术一种手持式POCT流式基因分析系统，克服现有POCT基因分析仪器在分析速度、多元与定量检测、能源消耗、便携性和操作简便等方面的缺陷与不足，使其秉承POCT理念，具有体积小巧便携，操作简便直观，可现场化使用、成本低等优点且具备高速高灵敏高特异性扩增、实时定量检测、多元核酸鉴别和同时多批次样品分析等能力，使之适用于更广泛的应用场合。该手持式POCT流式基因分析系统主要包括热梯度微反应器、智能手机宽场荧光成像器、微流体驱动器、电子控制系统和充电电池组。本技术的智能手机宽场焚光成像器即为其中的一部分。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本技术的目的是:提供一种体积小巧的基于第三代POCT理念的智能手机宽场荧光成像器。为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案:智能手机宽场荧光成像器，包括:1.带有摄像头的智能手机，2.出射光可激发荧光的荧光激发光源，3.使得荧光激发光源的出射光垂直转向并且使得被激发的荧光沿荧光的原传播方向穿过的二向色性滤光片，4.光阑，5.发射滤片；摄像头、发射滤片、二向色性滤光片、光阑从上往下依次设置；发射滤片、光阑相互平行，且均与二向色性滤光片成45度角；荧光激发光源的出射光与二向色性滤光片成45度角。采用这种结构后，结构简单，体积小巧，可应用于手持式便携设备。进一步，荧光激发光源包括沿着光的传播方向依次设置的LED灯、聚光透镜、激发滤片。采用这种结构后，结构简单，操作方便，可发出能够激发荧光的特定波长的光线。进一步，LED灯为LED面光源。采用这种结构后，在特定激发面上形成光强足够强、照射面积足够大、光强分布足够均匀的激发光斑，避免分立多个LED组合激发光源(如环形LED阵列光源)而带来的因LED位置、发光效率以及工作状态等差异造成激发光斑光强分布的不均匀与不可控。进一步，荧光激发光源包括LED灯散热底座；该LED灯散热底座与LED灯的背面相接，LED灯的正面发光。采用这种结构后，可对LED灯及时散热，保证LED灯的发光效率与使用寿命。进一步，智能手机宽场荧光成像器，还包括一个安装暗盒；发射滤片、二向色性滤光片、激发滤片、聚光透镜均设置在安装暗盒内，摄像头位于安装暗盒的上方，光阑位于安装暗盒的下方。采用这种结构后，安装暗盒能保证荧光激发光源的出射光和被激发的荧光顺利通过，隔离除荧光激发光源的出射光和被激发的荧光外的干扰光线，提高荧光成像的信噪比，保证检测结果的灵敏性和准确度。进一步，安装暗盒采用遮光材料制作或安装暗盒的内壁设有遮光涂层。采用这种结构后，结构简单，制作方便。进一步，摄像头位于智能手机的背面，智能手机的正面设有显示摄像头拍摄的荧光图像的显示屏。采用这种结构后，使得检测结果直观可视，充分利用智能手机。进一步，控制经反射的荧光激发光源的出射光的横截面形状的光阑上设有若干通孔。采用这种结构后，有效检测区的位置、面积、形状通过安装在其近表面的光阑来调节，以适应不同的检测需求。进一步，二向色性滤光片从右上方向左下方倾斜，荧光激发光源位于二向色性滤光片的右侧。采用这种结构后，结构简单紧凑。本技术的原理是:智能手机宽场荧光成像器安装于热梯度微反应器的上表面正上方，用于对上表面微通道荧光图像的实时采集与监测，通过对荧光信号的时域强度和空域强度的分析可产生实时扩增曲线和高分辨融解曲线。具有高亮度的LED灯发射的激发光通过聚光透镜收集并射向激发滤片滤波，并通过与激发滤片成45度夹角的二向色性滤光片的反射，形成与初射方向垂直的激发光，该激发光再通过光阑照射微通道内的反应液，反应液中的荧光染料激发荧光，荧光沿着直线依次通过光阑、二向色性滤光镜、发射滤片，收集到智能手机的摄像头的传感器中，从而产生微通道的实时的荧光图像。采集到的实时荧光图像既可以显示在智能手机的显示屏上进行直接判读和分析，也可以存储在智能手机的内建存储单元中通过USB线缆传输至安装有图像分析软件的服务器电脑上进行分析处理，还可以通过无线信号(WiF1、3G、4G)实时传输到相应的网络服务器上进行远程的在线分析。总的说来，本技术具有如下优点:结构简单、体积小巧、可应用于便携式设备、检测结果直观可视、充分利用智能手机。【附图说明】图1是智能手机宽场荧光成像器的拆分图。图2是智能手机宽场荧光成像器的主视图。图3是手持式POCT流式基因分析系统的立体图。图4是16拷贝/微升的单增李斯特菌基因组DNA在手持式POCT流式基因分析系统上扩增过程的典型荧光图像。图5是图4所示荧光图像对应的扩增曲线。图本文档来自技高网...
【技术保护点】
智能手机宽场荧光成像器，其特征在于：包括：‑带有摄像头的智能手机，‑出射光可激发荧光的荧光激发光源，‑使得荧光激发光源的出射光垂直转向并且使得被激发的荧光沿荧光的原传播方向穿过的二向色性滤光片，‑光阑，‑发射滤片；摄像头、发射滤片、二向色性滤光片、光阑从上往下依次设置；发射滤片、光阑相互平行，且均与二向色性滤光片成45度角；荧光激发光源的出射光与二向色性滤光片成45度角。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：章春笋，邢达，舒博文，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：新型
国别省市：广东;44
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