一种基于衍射光学元件结构的PCR光路系统

技术领域

本发明涉及一种PCR系统，特别涉及一种基于衍射光学元件结构的PCR光路系统。

背景技术

目前，传统的PCR光路大多使用卤钨灯光源或者LED光源，这种光源的波长都是宽光谱，需要加激发滤光片来得到需要的窄带激发光。而PCR光路大多是光纤结构或者投射大光斑的方式。光纤方式通常是将光纤头对着装有样本的试剂管，把光纤头固定在机械件上，通过电机控制机械件在滑轨上移动，来实现多个试剂管的扫描，或者通过电机控制载有样本试剂管的机械件移动来进行扫描，然而，众所周知，PCR系统在扫描时耗时较长；投射大光斑的方式是将整个装有样本的试剂管都放在大光斑下进行荧光激发，不需要扫描，但这种方式对光源的功率要求较高，需要大功率的光源才能实现，然后利用CCD相机来采集荧光。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种基于衍射光学元件结构的PCR光路系统，该光路系统能够摒弃采用扫描的方式来对荧光样本进行检测，检测迅速快捷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种基于衍射光学元件结构的PCR光路系统，包括：

激光模组，用于发射激光；

达曼光栅，设于所述激光模组的后级光路，使得所述激光模组发射的激光通过达曼光栅分为96束光；

分光模组，设于所述达曼光栅的后级光路，使得经过达曼光栅分束后的激光通过所述分光模组射向待测荧光样本；

聚焦镜，设于所述分光模组的后级光路；

96孔板，设于所述聚焦镜的后级光路中，并且所述96孔板位于聚焦镜的焦面位置；

荧光相机，设于所述96孔板的后级光路，使得在所述96孔板中激发出的荧光信号被所述荧光相机接收。

可选的，所述激光模组的数量至少是两个，并且至少两个的所述激光模组发射的激光波长分别与相应的荧光样本相适应。

可选的，至少两个的所述激光模组发射的激光光轴分别通过第一二向色镜耦合到同一光轴中；

所述第一二向色镜的数量比激光模组数量少一个。

可选的，其特征在于，所述分光模组包括多个第二二向色镜以及多个发射滤光片；

所述第二二向色镜的数量与发射滤光片的数量分别与激光模组的数量一致，使得所述激光模组与所述分光模组中的相应的第二二向色镜、发射滤光片对应。

可选的，所述96孔板的孔中心间距是9mm。

可选的，所述达曼光栅的材质为熔融石英、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、硒化锌中的一种或多种组合物。

采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明采用激光模组作为光源，激光模组的光强度很高，而且波长宽度很窄，只有几纳米，不需要加激发滤光片，节约了PCR仪器的成本；

2、本发明使用了达曼光栅，使入射的激发光分束为96束，得到96个光斑，96个光斑的强度一致，避免了激发光强度不一致对荧光强度的影响，而且光斑位置和96孔板的孔位相对应，不存在角度偏转，没有边缘效应；

3、本发明摒弃了传统PCR仪器中采用扫描的方式来对荧光样本进行检测的方式，使得检测迅速快捷。

附图说明

图1是本发明的光路系统示意图；

图2是本发明的达曼光栅的截面示意图；

图3是本发明的96孔板的96孔的分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本发明公开了一种基于衍射光学元件结构的PCR光路系统，其包括：激光模组、达曼光栅4、分光模组、聚焦镜7、96孔板8、荧光相机9。

激光模组，用于发射激光，使得荧光样本通过相应波长的激光激发出荧光。在本发明中，可设置多个激光模组，以使多个激光模组发出不同波长的激光，从而满足多通道选择的需求，例如，在本发明的一个实施例中，可设置三个激光模组，分别是第一激光模组1、第二激光模组2以及第三激光模组3。在排布第一激光模组1、第二激光模组2以及第三激光模组3时，为了节约PCR仪器内的空间，使第二激光模组2、第三激光模组3的出射光轴与第一激光模组1的出射光轴垂直，其中，第一激光模组1的出射光轴为主光轴。然后，在第二激光模组2、第三激光模组3的出射光路中分别设置第一二向色镜5，两个第一二向色镜5的膜面分别与第二激光模组2、第三激光模组3的波长相匹配，以使第二激光模组2发出的激光在相应的第一二向色镜5的作用下被耦合至主光轴，使其沿主光轴射出，第三激光模组3同理，不再赘述。另外，第一激光模组1、第二激光模组2以及第三激光模组3的激光波长逐渐增长，即长波长的激光模组分布在后级光路。第一激光模组1、第二激光模组2以及第三激光模组3出射的激光均是点状激光，其能够准直出射，且带宽很窄，只有几纳米，因此不需要增加激发滤光片。

达曼光栅4，设于激光模组的后级光路，使得激光模组发射的激光通过达曼光栅4产生衍射后分为96束光，进而使激光形成96个光斑，96个光斑的强度大小均一致。达曼光栅4的截面如图2所示，达曼光栅4的材质为熔融石英、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、硒化锌中的一种或多种组合物。

分光模组，设于达曼光栅4的后级光路，使得经过达曼光栅4分束后的激光通过分光模组射向待测的荧光样本。具体而言，分光模组包括第二二向色镜5以及发射滤光片6，其中，每个第二二向色镜5对应一个发射滤光片6，也就是说，一个第二二向色镜5和一个发射滤光片6构成一个分光模组，而且分光模组的数量与激光模组的数量一致，使每个激光模组与相应的分光模组相对应，即第二二向色镜5以及发射滤光片6是根据相应波长的激光模组设置，在切换检测通道时，也需要切换相应的分光模组，因此，多个分光模组是集成在一个旋转平台中，通过旋转的方式对分光模组进行切换。

聚焦镜7，设于分光模组的后级光路，用于将通过第二二向色镜5反射的激光进行准直。

96孔板8，设于聚焦镜7的后级光路中，96孔板8位于聚焦镜7的焦面位置。96孔板8的96个孔内分别装载有荧光样本。96孔板8中，每相邻的两个孔中心间距是9mm，其分布如图3所示，96孔板8的孔位分别与96个激光光斑相对应，使96个激光光斑分别垂直射入96孔板8的96个孔内。

荧光相机9，设于96孔板8的后级光路，使得在96孔板8中激发出的荧光信号被荧光相机采集。在采集荧光的过程中，荧光会通过发射滤光片6滤除杂散光，使相应波长的荧光透过发射滤光片6，从而被荧光相机9所采集。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。