数字聚合酶链式反应光学检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种数字聚合酶链式反应光学检测装置及方法。该装置用于检测样品微滴，包括样品传送机构、激发光光源机构、光学检测机构、输入显示机构及控制机构；该样品传送机构具有用于传送该样品微滴的传送微通道以及设于其一端仅供单排该样品微滴通过的检测微通道；该激发光光源机构具有用于激发该样品微滴产生光信号的激发光光源；该光学检测机构具有用于收集和转换该样品微滴中光信号的光纤光谱仪；该输入显示机构用于设定或显示该样品微滴在该样品传送机构中的通过速度、该激发光光源的发光强度及该样品微滴的光谱数据；该控制机构用于控制该样品微滴在该样品传送机构中的通过速度及该激发光光源的发光强度。该装置的机构简便及检测准确度高。

Digital polymerase chain reaction optical detection device and method

The invention relates to a digital polymerase chain reaction optical detection device and a method thereof. The device for detecting sample droplets, including sample transfer mechanism, excitation light input mechanism, optical detection mechanism and a display mechanism and a control mechanism; the transmission mechanism is used to transfer the sample sample droplet transfer and micro channel in the end only single row of the sample droplets through the detection of the micro channel; stimulate the light source used to excite the sample mechanism with micro droplet generation excitation light optical signal; the optical fiber spectrometer for detection mechanism has collected and converted the sample droplets in the optical signal; the input display mechanism for setting or display the sample droplets in the sample transfer mechanism in the speed, the luminous intensity excitation light and the sample droplet spectral data; the control mechanism for controlling the sample droplets in the sample transfer mechanism in the speed and the excitation Luminous intensity of light source. The device has the advantages of simple structure and high detection accuracy.

【技术实现步骤摘要】
数字聚合酶链式反应光学检测装置及方法
本专利技术涉及聚合酶链式反应检测
，特别是涉及一种数字聚合酶链式反应光学检测装置及方法。
技术介绍
聚合酶链式反应(PolymeraseChainReaction,PCR)是一种体外扩增特定核酸的分子生物学技术，具有特异性强、灵敏度高、高效快捷、操作简单等突出优点。其中，数字PCR(DigitalPolymeraseChainReaction,dPCR)是第三代PCR技术，数字PCR是将含有引物、模板、荧光探针、聚合酶等组份的PCR反应体系分成众多微小的、独立的反应单元。每个反应单元尽可能包含一个核酸模板，经过PCR扩增反应后，对每个反应单元的荧光信号进行检测并统计分析，实现核酸的绝对定量分析。根据反应单元形成的不同方式，数字PCR主要分为微孔板式数字PCR、集成流体芯片式数字PCR和微滴式数字PCR三类。其中，微滴式数字PCR是对样品进行微滴化处理，即将含有核酸分子的反应体系形成上万个纳升级的微滴，每个微滴都作为一个独立的PCR反应单元。微滴式数字PCR与其他两种数字PCR技术相比，微滴反应单元体积更小，通量更高，使用成本较低，具有较好好的市场发展前景。传统技术中微滴式数字PCR光学检测装置，主要由激发光源、样品微通道和弱光探测器等几个机构组成，探测到的光信号包括荧光信号和散射光信号等，需要使用多个探测器检测，光信号收集光路比较复杂，增加了机构的不稳定性。此外，微滴式数字PCR中会使用到多种荧光探针，进行多重PCR，需要多种激发光源和多窗口荧光信号检测，不同荧光探针之间、荧光与激发光源之间的光信号会相互干扰，目标荧光的真实强度很难测出，检测准确度低。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种机构简便及检测准确度高的数字聚合酶链式反应光学检测装置及方法。一种数字聚合酶链式反应光学检测装置，用于检测样品微滴，包括样品传送机构、激发光光源机构、光学检测机构、输入显示机构及控制机构；所述样品传送机构具有用于传送所述样品微滴的传送微通道以及仅供单排所述样品微滴通过的检测微通道，所述检测微通道设于所述传送微通道的一端且与所述传送微通道连通，所述样品传送机构在检测微通道段设有光学检测窗口；所述激发光光源机构具有用于激发所述样品微滴产生光信号的激发光光源；所述光学检测机构具有用于收集和转换所述样品微滴中光信号的光纤光谱仪；所述输入显示机构用于设定或显示所述样品微滴在所述样品传送机构中的通过速度、所述激发光光源的发光强度及所述样品微滴的光谱数据；所述控制机构用于控制所述样品微滴在所述样品传送机构中的通过速度及所述激发光光源的发光强度；所述激发光光源通过所述光学检测窗口照射所述检测微通道中依次逐个通过的所述样品微滴，激发出所述样品微滴产生光信号，所述光纤光谱仪通过所述光学检测窗口将收集到的所述光信号转换为数字信号传输到所述控制机构进行分析，最后在所述输入显示机构上显示所述样品微滴的光谱数据。在其中一个实施例中，所述传送微通道的另一端设有用于供所述样品微滴进入的进样微通道。在其中一个实施例中，所述样品传送机构为微流控芯片或毛细管。在其中一个实施例中，所述激发光光源有两个，分别为第一激发光光源和第二激发光光源，所述激发光光源机构还包括二向色镜和聚焦透镜，所述第一激发光光源和所述第二激发光光源先经所述二向色镜合束，再经所述聚焦透镜汇聚后通过所述光学检测窗口投射至所述样品微滴。在其中一个实施例中，所述第一激发光光源和所述第二激发光光源均为激光光源。在其中一个实施例中，所述第一激发光光源和所述第二激发光光源均为单色LED光源，所述第一激发光光源和所述第二激发光光源前均设有窄带滤光片，所述第一激发光光源和所述第二激发光光源先经所述窄带滤光片处理后通过所述二向色镜合束，再经所述聚焦透镜汇聚后通过所述光学检测窗口投射至所述样品微滴。在其中一个实施例中，所述光学检测机构还包括收集透镜，所述收集透镜用于收集所述样品微滴的光学信号，并将收集的所述样品微滴的光学信号传输到所述光纤光谱仪。在其中一个实施例中，所述光学检测机构还包括陷波滤光片，所述陷波滤光片用于将所述收集透镜收集到的光学信号处理后再传输到所述光纤光谱仪。在其中一个实施例中，所述激发光光源发出的光垂直投射至所述检测微通道，所述光纤光谱仪从垂直于所述检测微通道的方向上收集所述光信号。本专利技术先通过输入显示机构设定所述样品微滴在所述样品传送机构中的通过速度及所述激发光光源的发光强度，样品微滴进入样品传送机构，控制机构能够控制样品微滴的流速，使样品微滴分开，样品微滴单排依次逐个通过检测微通道的光学检测窗口，同时控制机构控制样品微滴通过光学检测窗口的速度，使样品微滴的移动速度与光谱采集速度保持一致。当样品微滴通过光学检测窗口时，激发光光源机构中的激发光光源照射样品微滴，激发样品微滴产生光信号，如荧光信号和散射光信号，光学检测机构中的光纤光谱仪收集样品微滴的光信号，并将光信号转化为数字信号，记录成光谱图，并将光谱图信息传输到控制机构，控制机构通过分析光谱图中荧光光谱和散射光光谱的波峰数量以及强度信号，统计出样品微滴的总数量和目标样品微滴数量，得到样品微滴的所需数据信息并显示在输入显示机构上。本专利技术采用光纤光谱仪检测分析数字聚合酶链式反应中的样品微滴，使用一个光纤光谱仪可以同时检测反应体系中散射光信号和多个荧光探针的荧光信号，相对于传统技术的多通道检测系统，本专利技术的光信号收集光路单一简单，整套装置的结构简便，稳定性较高，该装置的制造成本低；该装置在检测分析样品微滴的过程中光纤光谱仪可以同时分辨出荧光探针、荧光和激发光光源之间的光信号，该装置的抗扰动能力强，检测准确度高。此外，还有必要提供一种数字聚合酶链式反应的光学检测方法。一种数字聚合酶链式反应光学检测方法，使用上述任一项所述的数字聚合酶链式反应光学检测装置检测所述样品微滴，所述荧光数字聚合酶链式反应检测方法包括如下步骤：所述控制机构控制所述样品微滴逐个依次通过所述检测微通道的光学检测窗口，所述激发光光源照射所述样品微滴，激发出所述样品微滴中的光信号；所述光纤光谱仪将收集到的所述光信号转换为数字信号，再将数字信号记录成光谱图，并将所述光谱图信息传输到所述控制机构；所述控制机构根据获得的所述样品微滴的光谱图，通过峰值分割得到散射光波峰数量，再利用多峰拟合方法：微滴光谱S＝散射光光谱F1+荧光光谱F2+散射光光谱F3+荧光光谱F4，计算出拟合后的荧光光谱强度，得到结果并在所述输入显示机构上显示。本专利技术而采用光纤光谱仪探测光谱的方式，可以同时检测反应体系中散射光信号和多个荧光探针的荧光信号。控制机构根据获得样品微滴光谱图信息，通过峰值分割得到散射光波峰数量，再利用多峰拟合方法：微滴光谱S＝散射光光谱F1+荧光光谱F2+散射光光谱F3+荧光光谱F4，计算出拟合后的荧光光谱强度，即最接近该探针的真实荧光强度，从而可以利用多峰拟合获取荧光强度的真实值。本专利技术通过利用光谱分割和多峰拟合，对样品微滴的数量以及微滴荧光强度分析精确度高。附图说明图1为一实施方式的数字聚合酶链式反应光学检测装置的主要结构示意图；图2为一实施方式的数字聚合酶链式反应光学检测装置的具体结构示意图；图3为一实施方式的数字聚合酶链式反应光学检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字聚合酶链式反应光学检测装置，用于检测样品微滴，其特征在于，包括样品传送机构、激发光光源机构、光学检测机构、输入显示机构及控制机构；所述样品传送机构具有用于传送所述样品微滴的传送微通道以及仅供单排所述样品微滴通过的检测微通道，所述检测微通道设于所述传送微通道的一端且与所述传送微通道连通，所述样品传送机构在检测微通道段设有光学检测窗口；所述激发光光源机构具有用于激发所述样品微滴产生光信号的激发光光源；所述光学检测机构具有用于收集和转换所述样品微滴中光信号的光纤光谱仪；所述输入显示机构用于设定或显示所述样品微滴在所述样品传送机构中的通过速度、所述激发光光源的发光强度及所述样品微滴的光谱数据；所述控制机构用于控制所述样品微滴在所述样品传送机构中的通过速度及所述激发光光源的发光强度；所述激发光光源通过所述光学检测窗口照射所述检测微通道中依次逐个通过的所述样品微滴，激发出所述样品微滴产生光信号，所述光纤光谱仪通过所述光学检测窗口将收集到的所述光信号转换为数字信号传输到所述控制机构进行分析，最后在所述输入显示机构上显示所述样品微滴的光谱数据。

【技术特征摘要】
1.一种数字聚合酶链式反应光学检测装置，用于检测样品微滴，其特征在于，包括样品传送机构、激发光光源机构、光学检测机构、输入显示机构及控制机构；所述样品传送机构具有用于传送所述样品微滴的传送微通道以及仅供单排所述样品微滴通过的检测微通道，所述检测微通道设于所述传送微通道的一端且与所述传送微通道连通，所述样品传送机构在检测微通道段设有光学检测窗口；所述激发光光源机构具有用于激发所述样品微滴产生光信号的激发光光源；所述光学检测机构具有用于收集和转换所述样品微滴中光信号的光纤光谱仪；所述输入显示机构用于设定或显示所述样品微滴在所述样品传送机构中的通过速度、所述激发光光源的发光强度及所述样品微滴的光谱数据；所述控制机构用于控制所述样品微滴在所述样品传送机构中的通过速度及所述激发光光源的发光强度；所述激发光光源通过所述光学检测窗口照射所述检测微通道中依次逐个通过的所述样品微滴，激发出所述样品微滴产生光信号，所述光纤光谱仪通过所述光学检测窗口将收集到的所述光信号转换为数字信号传输到所述控制机构进行分析，最后在所述输入显示机构上显示所述样品微滴的光谱数据。2.根据权利要求1所述的数字聚合酶链式反应光学检测装置，其特征在于，所述传送微通道的另一端设有用于供所述样品微滴进入的进样微通道。3.根据权利要求1或2所述的数字聚合酶链式反应光学检测装置，其特征在于，所述样品传送机构为微流控芯片或毛细管。4.根据权利要求1所述的数字聚合酶链式反应光学检测装置，其特征在于，所述激发光光源有两个，分别为第一激发光光源和第二激发光光源，所述激发光光源机构还包括二向色镜和聚焦透镜，所述第一激发光光源和所述第二激发光光源先经所述二向色镜合束，再经所述聚焦透镜汇聚后通过所述光学检测窗口投射至所述样品微滴。5.根据权利要求4所述的数字聚合酶链式反应光学检测装置，其特征在于，所述第一激发光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张道森，关烨峰，
申请(专利权)人：广东顺德工业设计研究院广东顺德创新设计研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44