一种多通道荧光定量PCR仪的光学系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多通道荧光定量PCR仪的光学系统，多个光纤扫描端头分别设置在多个扫描透镜上；每个光纤扫描端头上设置有两根传输光纤，每个光纤扫描端头通过其中一根传输光纤与光纤进光端头相连，每个光纤扫描端头通过另一根传输光纤与光纤出光端头相连；LED光源发出的激发光经过凸透镜聚光后进入光纤进光端头，激发光通过光纤进光端头分别进入各根传输光纤后传输至各个光纤扫描端头并从各个扫描透镜出射，样品受激发光照射后发出的发射光通过扫描透镜会聚到各个光纤扫描端头分别进入各根传输光纤后传输至光纤出光端头，发射光从光纤出光端头出射后经过透镜组进入成像传感器。本技术方案能够提高光源的光谱利用率，无需加入内参荧光物质进行内参校正即可克服孔间光强差异大的问题。

Optical system of a multichannel fluorescence quantitative PCR instrument

The invention relates to an optical system of a multi-channel fluorescence quantitative PCR instrument. A plurality of optical fiber scanning ends are set on a plurality of scanning lenses, respectively. Each optical fiber scanning end is provided with two transmission fibers. Each fiber scanning end is connected to the end of the optical fiber through one of the transmission fibers and each optical fiber scanning end head is connected. Another transmission fiber is connected to the end of the optical fiber. The excitation light emitted by the LED light source enters the end of the optical fiber and enters the end of the optical fiber through the convex lens. The excited light passes through the end of the fiber through the end of the optical fiber to each fiber scanning end and comes out from the scanning lenses, and the sample is emitted after the stimulated luminescence. The emission light converges through the scanning lens to each fiber scanning end and enters the transmission fiber of each root to transmit to the end of the optical fiber, and the emission light passes through the end of the optical fiber and passes through the lens group and enters the imaging sensor. The technical proposal can improve the spectral utilization ratio of the light source, and can avoid the problem of large difference in light intensity between the holes without internal reference fluorescence correction.

【技术实现步骤摘要】
一种多通道荧光定量PCR仪的光学系统
本专利技术涉及生物检测
，尤其涉及一种多通道荧光定量PCR仪的光学系统。
技术介绍
实时荧光定量PCR仪(QPCR仪)是目前生命科学研究的主流工具，在病原体检测、转基因食品检测、药物疗效研究和基因突变分析等方面得到了广泛应用。与传统的PCR相比，实时荧光定量PCR增加了光学激发与检测系统。DNA片段在扩增过程中发射光信号随之增强，通过检测扩增过程的发射光信号强度可以计算出原始样品的含量。目前市场上的QPCR产品光学系统一般都包含激发光源、激发光路、激发滤光片、检测光路、发射滤光片和光电转换器件等部分。其中光源部分通常使用白色LED或卤钨灯等宽光源的光谱，虽然一个光源可以激发所有通道，但是它的光谱利用率很低，大部分光能量会作为背景干扰，影响最终信号的采集，光谱利用率低。另外，如图1所示，由于装有样品的容器都有一定深度，摄像头到各个样品之间的光程有长有短，存在光路差异，导致照射到位于边缘的样品与位于中间的样品的光强差异大，样品需要加入内参荧光物质校正，增加了实验成本。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提出了一种多通道荧光定量PCR仪的光学系统，光谱利用率高，且无需加入内参荧光物质进行内参校正即可克服孔间光强差异大的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种多通道荧光定量PCR仪的光学系统，包括多个可切换的LED光源、凸透镜、光纤进光端头、光纤扫描端头、光纤出光端头、扫描透镜阵列、透镜组和成像传感器，各个所述LED光源分别用于发出不同波长的激发光，所述扫描透镜阵列包括多个并列设置的扫描透镜，所述扫描透镜阵列中的各个扫描透镜分别对应设置在装有样品的容器的上方；所述LED光源和光纤进光端头分别设置在凸透镜的两侧，多个所述光纤扫描端头分别设置在多个扫描透镜上；每个所述光纤扫描端头上设置有两根传输光纤，每个所述光纤扫描端头通过其中一根传输光纤与光纤进光端头相连，每个所述光纤扫描端头通过另一根传输光纤与光纤出光端头相连，所述光纤出光端头和成像传感器设置在透镜组的两侧；所述LED光源发出的激发光经过凸透镜聚光后进入光纤进光端头，激发光通过光纤进光端头分别进入各根传输光纤后传输至各个光纤扫描端头并从各个扫描透镜出射，样品受激发光照射后发出的发射光通过扫描透镜会聚到各个光纤扫描端头分别进入各根传输光纤后传输至光纤出光端头，发射光从光纤出光端头出射后经过透镜组进入成像传感器。采用上述方案的有益效果是：根据不同样品选择不同的LED光源，能够提高光源的光谱利用率；同时，扫描透镜阵列包括多个并列设置的扫描透镜，各个扫描透镜分别对应设置在装有样品的容器的上方，各个扫描透镜到容器的光程一样，无需加入内参荧光物质进行内参校正即可克服孔间光强差异大的问题。进一步地，所述透镜组包括两个相对设置的双胶合消色差透镜。采用上述技术方案的有益效果是：设置有双胶合消色差透镜，可以消除不同通道间的色差。进一步地，还包括旋转筒，所述旋转筒的一端设置有入光口和反射镜，所述LED光源设置在入光口外，多个所述LED光源与入光口处于同一平面，多个所述LED光源以旋转筒为圆心呈圆周间隔设置；所述旋转筒的另一端设置旋转轮，所述旋转轮上设置有多个用于过滤激发光的第二滤光片，多个所述第二滤光片以旋转筒为圆心呈圆周间隔设置，所述旋转筒上的第二滤光片设置在两个双胶合消色差透镜之间，所述第二滤光片的数量与LED光源的数量相同；所述凸透镜和光纤进光端头设置在旋转筒内，所述入光口、反射镜和旋转轮可随旋转筒转动，所述入光口对准其中一个LED光源后，该LED光源发出的激发光经过反射镜反射后进入凸透镜。优选地，多个所述LED光源以旋转筒为圆心呈圆周等间隔设置，多个所述第二滤光片以旋转筒为圆心呈圆周等间隔设置。采用上述技术方案的有益效果是：转动旋转筒时，旋转筒带动入光口、反射镜和旋转轮旋转，把入光口转向发出特定波长的LED光源，同时对应的第二滤光片也随着旋转轮转动到两个双胶合消色差透镜之间，即可完成通道切换，具有结构简单和切换方便等优点。进一步地，各个所述第二滤光片分别用于过滤不同波长的激发光，所述多个LED光源按照对应波长的大小顺时针设置且所述多个第二滤光片按照对应波长的大小逆时针设置，或者所述多个LED光源按照对应波长的大小逆时针设置且所述多个第二滤光片按照对应波长的大小顺时针设置。采用上述技术方案的有益效果是：通过简单的结构，保证切换通道时LED光源与第二滤光片相对应，使得各个LED光源发出的激发光，在成像传感器前都能够通过与该激发光波长对应的第二滤光片进行过滤，降低背景噪声，保证检测结果的准确性。进一步地，所述凸透镜和光纤进光端头之间还设置有匀光棒，所述匀光棒的一端与光纤进光端头相连；所述LED光源发出的激发光经反射镜反射后进入凸透镜，再经过凸透镜聚光后进入匀光棒，再经过匀光棒匀光后进入光纤进光端头。采用上述技术方案的有益效果是：通过设置匀光棒，能够最大限度地收集激发光，保证到达样品的激发光的强度。进一步地，所述匀光棒的长度为其横截面直径的2-10倍；具体地，所述匀光棒的长度为其横截面直径的3-5倍。采用上述技术方案的有益效果是：若匀光棒的长度太长，则可能导致激发光的强度减弱；若匀光棒的长度太短，则可能导致匀光效果不好。匀光棒的长度为横截面直径的3-5倍，能够兼顾激发光的强度和匀光效果。进一步地，所述成像传感器包括CCD传感器或CMOS传感器。进一步地，各个所述LED光源的前端还设置有用于过滤多余波长的第一滤光片；第一滤光片固定在LED光源，滤光片边缘采取避光措施，避免未经过滤光片的光穿过缝隙。采用上述技术方案的有益效果是：设置第一滤光片能够过滤多余波长的光，保证检测结果的准确性。进一步地，所述光纤进光端头与光纤出光端头之间还连接有用于把激发光送入成像传感器的激发光强度校正光纤。采用上述技术方案的有益效果是：能够消除实验过程中激发光光强变化对实验结构带来的影响。进一步地，所述传输光纤在光纤进光端头排列为矩形阵列，所述传输光纤在光纤出光端头排列为矩形阵列。激发光通过传输光纤与光纤进光端头接触的一端进入传输光纤，发射光通过传输光纤与光纤出光端头接触的一端射出传输光纤；把传输光纤与光纤进光端头、光纤出光端头接触的一端设置为矩形阵列，使成像传感器的利用效率最大。附图说明图1为现有技术中荧光定量PCR仪的结构示意图；图2为本专利技术一种多通道荧光定量PCR仪的光学系统的结构示意图；图3为本专利技术一种多通道荧光定量PCR仪的光学系统中旋转筒的俯视图；图4为本专利技术一种多通道荧光定量PCR仪的光学系统中第一实施例的示意图；图5为本专利技术一种多通道荧光定量PCR仪的光学系统中第二实施例的示意图；图6为本专利技术一种多通道荧光定量PCR仪的光学系统中第三实施例的示意图；图7为本专利技术一种多通道荧光定量PCR仪的光学系统中第四实施例的示意图；图8为本专利技术一种多通道荧光定量PCR仪的光学系统中第五实施例的示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、LED光源，2、凸透镜，3、光纤进光端头，4、光纤扫描端头，5、光纤出光端头，6、扫描透镜阵列，7、透镜组，8、成像传感器，9、旋转筒；12、第一滤光片，91、入光口，92、反射镜，93、旋转轮，9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道荧光定量PCR仪的光学系统，其特征在于：包括多个可切换的LED光源(1)、凸透镜(2)、光纤进光端头(3)、光纤扫描端头(4)、光纤出光端头(5)、扫描透镜阵列(6)、透镜组(7)和成像传感器(8)，各个所述LED光源(1)分别用于发出不同波长的激发光，所述扫描透镜阵列(6)包括多个并列设置的扫描透镜，所述扫描透镜阵列(6)中的各个扫描透镜分别对应设置在装有样品的容器的上方；所述LED光源(1)和光纤进光端头(3)分别设置在凸透镜(2)的两侧，多个所述光纤扫描端头(4)分别设置在多个扫描透镜上；每个所述光纤扫描端头(4)上设置有两根传输光纤，每个所述光纤扫描端头(4)通过其中一根传输光纤与光纤进光端头(3)相连，每个所述光纤扫描端头(4)通过另一根传输光纤与光纤出光端头(5)相连，所述光纤出光端头(5)和成像传感器(8)设置在透镜组(7)的两侧；所述LED光源(1)发出的激发光经过凸透镜(2)聚光后进入光纤进光端头(3)，激发光通过光纤进光端头(3)分别进入各根传输光纤后传输至各个光纤扫描端头(4)并从各个扫描透镜出射，样品受激发光照射后发出的发射光通过扫描透镜会聚到各个光纤扫描端头(4)分别进入各根传输光纤后传输至光纤出光端头(5)，发射光从光纤出光端头(5)出射后经过透镜组(7)进入成像传感器(8)。...

【技术特征摘要】
1.一种多通道荧光定量PCR仪的光学系统，其特征在于：包括多个可切换的LED光源(1)、凸透镜(2)、光纤进光端头(3)、光纤扫描端头(4)、光纤出光端头(5)、扫描透镜阵列(6)、透镜组(7)和成像传感器(8)，各个所述LED光源(1)分别用于发出不同波长的激发光，所述扫描透镜阵列(6)包括多个并列设置的扫描透镜，所述扫描透镜阵列(6)中的各个扫描透镜分别对应设置在装有样品的容器的上方；所述LED光源(1)和光纤进光端头(3)分别设置在凸透镜(2)的两侧，多个所述光纤扫描端头(4)分别设置在多个扫描透镜上；每个所述光纤扫描端头(4)上设置有两根传输光纤，每个所述光纤扫描端头(4)通过其中一根传输光纤与光纤进光端头(3)相连，每个所述光纤扫描端头(4)通过另一根传输光纤与光纤出光端头(5)相连，所述光纤出光端头(5)和成像传感器(8)设置在透镜组(7)的两侧；所述LED光源(1)发出的激发光经过凸透镜(2)聚光后进入光纤进光端头(3)，激发光通过光纤进光端头(3)分别进入各根传输光纤后传输至各个光纤扫描端头(4)并从各个扫描透镜出射，样品受激发光照射后发出的发射光通过扫描透镜会聚到各个光纤扫描端头(4)分别进入各根传输光纤后传输至光纤出光端头(5)，发射光从光纤出光端头(5)出射后经过透镜组(7)进入成像传感器(8)。2.根据权利要求1所述的一种多通道荧光定量PCR仪的光学系统，其特征在于：所述透镜组(7)包括两个相对设置的双胶合消色差透镜。3.根据权利要求2所述的一种多通道荧光定量PCR仪的光学系统，其特征在于：还包括旋转筒(9)，所述旋转筒(9)的一端设置有入光口(91)和反射镜(92)，所述LED光源(1)设置在入光口(91)外，多个所述LED光源(1)与入光口(91)处于同一平面，多个所述LED光源(1)以旋转筒(9)为圆心呈圆周间隔设置；所述旋转筒(9)的另一端设置旋转轮(93)，所述旋转轮(93)上设置有多个用于过滤激发光的第二滤光片(94)，多个所述第二滤光片(94)以旋转筒(9)为圆心呈圆周间隔设置，所述旋转筒(9)上的第二滤光片(94)设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：张哲夫，
申请(专利权)人：张哲夫，
类型：发明
国别省市：北京,11