实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统

技术领域

本申请涉及检测技术领域，尤其涉及实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统。

背景技术

数字PCR技术作为第三代PCR技术，是一种核酸分子绝对定量技术。数字PCR通过将一种PCR反应分成许多更小的PCR反应(每个小的反应平均包括不超过一个靶核酸分子)来改进传统的PCR。每个小的反应都大约包括1或0个靶核酸分子，并且在PCR扩增结束时给出阳性或阴性二进制读数，根据泊松分布原理及阳性微滴的个数与比例即可得出靶核酸分子的起始拷贝数或浓度。相比于传统荧光定量PCR，数字PCR具有更加出色的灵敏度、特异性和精确性，目前已经广泛应用于肿瘤检测、产前诊断和单细胞研究等领域。

目前市面现有的实时荧光定量PCR的荧光检测实现方案有以下三种：1.可移动式的多荧光通道检测系统和方法，主要采用移动机构带动检测模组在样品孔板上方顺序进行扫描，检测模组高频移动，会造成测试精度下降，寿命减少，且维修不方便，其中一个荧光检测通道损坏，需要整体更换，维修成本高；

2.一种是采用全覆盖矩阵式的多个检测头，在测试时依次点亮扫描，这种方式探头多，成本高，而且各探头间存在差异，太多的探头会造成检测误差大，影响实验对照效果；

3.可移动式的多反应管的PCR温控模组，主要采用移动机构带动PCR温控模组在检测模组的下方水平移动，当移动到检测模组下方时，集成的CCD模组会对多个反应管进行拍照，这样会造成光程差，检测效果不灵敏，而且成本高。

而且，最为重要的是，上述方案均只能依靠单独的光源实现单个荧光激发光信号的荧光反应检测，而无法实现多种荧光反应检测。基于此，有必要提出一种实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统，用以解决上述问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提出一种能够解决上述技术问题的实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统。

实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统，包括：

光源，用以对检测样本发出光线；

滤光器，用以筛选所述光线中特定波长的光线；

二向色镜，用以使所述被所述滤光器筛选过的光线反射并对通过检测样本受光线激发的荧光；

用以检测发射所述荧光信号强度的光电传感模组，包括：

基板；

阵列设置于所述基板上的若干光电传感元件；

设置于所述感光元件前的滤光膜，所述滤光膜被配置为对检测样本受光线激发的荧光进行至少两个波长的筛选。

进一步地，所述滤光膜被设置为沿其自身方向具备不同的厚度，从而使通过光线通过所述滤光膜后被筛选为不同的波长的荧光。

进一步地，所述滤光膜截面被设置为阶梯结构，所述阶梯结构具有两个或更多个阶梯段平面。

进一步地，所述二向色镜呈45度倾斜设置，所述光源和所述光电传感模组分设于所述二向色镜的水平一侧和上方，所述检测样本设于所述二向色镜下方。

进一步地，所述光源和所述滤光器之间还设有准直光学模组。

进一步地，还包括用以供检测样本放置的温块，所述温块设有温度控制装置。

进一步地，所述温度控制装置为帕尔贴，所述帕尔贴设于所述温块下侧，所述帕尔贴下侧还设有散热器。

进一步地，所述滤光器为滤光片。

进一步地，所述滤光器为可转动的滤光轮，包括至少两个滤光片，用以筛选至少两种波长的光线。

进一步地，所述滤光片被设置为扇形，各所述滤光片共同组成圆形滤光轮，所述滤光轮中心错开所述光源中心设置，使得所述光线不通过所述滤光轮中心。

本发明的有益效果为：通过上述方案，无需设置动态的移动组件，光源发出的光依次经过滤光器和二向色镜改变方向激发反应管样本的荧光物质产生荧光，激发的荧光再依次经过二向色镜最后在集成的光电传感模组内的滤光膜过滤出多种纯净的荧光，并进行光电转换，从而实现了单反应管独立的多波长的PCR荧光通道检测，实现了一种荧光通道可以同时检测不同的荧光物质的荧光，同时采用集成的荧光检测模块，减少物料数量，节省了加工和装配时间，维修也方便，成本更低，而且减少了各模块间的运动部件，提供了检测的精度和效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请中的方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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的附图。

图1是本发明实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统的一个实施例的剖视结构示意图；

图2是图1所示实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统的光电传感模组的平面示意图；

图3是光电传感模组的剖视平面示意图；

图4是图3所示光电传感模组的滤光膜的部分剖视结构示意图；

图5是另一实施例中的滤光膜的部分剖视结构示意图；

图6为图1所示实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统的滤光器部分平面示意图；

图7为另一实施例中滤光器部分平面示意图。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-7所示，本申请所记载的技术方案所运行的实时荧光定量PCR的独立荧光通道检测系统，包括：光源12、滤光器14、二向色镜4和光电传感模组1。光源12用以对检测样本11发出光线，滤光器14，用以筛选所述光线中特定波长的光线。二向色镜4用以使所述被所述滤光器14筛选过的光线反射并通过对检测样本11受光线激发的荧光。光电传感模组1用以检测发射所述荧光信号强度。

具体地，光源12为LED光源12，也可以为卤钨灯或激光光源，本发明并不对光源12的具体形式加以限定。光电传感模组1包括：基板33、阵列设置于所述基板33上的若干光电传感元件31和设置于所述感光元件前的滤光膜32。滤光膜32用以对激发样本11的激发光进行筛选过滤只通过样本11产生的荧光，从而导出至少两个不同波长的荧光光线。若干光电传感元件31用以分别接收经过滤光膜32的不同波长的荧光，并转换成相应的电信号并通过基板33上集成的电路接口15传输给外界接收单元。

通过上述方案，无需设置动态的移动组件，光源12发出的光依次经过滤光器14和二向色镜4激发反应管透镜11的荧光物质产生荧光，激发的荧光再依次经过二向色镜4换成平行的荧光，最后在集成的光电传感模组1内的滤光膜32过滤出多种纯净的荧光，并进行光电转换，从而实现了单反应管独立的多通道的PCR荧光通道检测，实现了一种荧光通道可以同时检测不同波长的荧光，同时采用集成的荧光检测模块，减少物料数量，节省了加工和装配时间，维修也方便，成本更低，而且减少了各模块间的运动部件，提高了检测的精度和效率。然而，根据同样的思路，也可以将光源12、滤光器14、二向色镜4和光电传感模组1等光学组件设置为可运动的，如此则保证可以对多个反应管样本进行检测，这样的结构变化依旧落入本发明的保护范围之内。

进一步地，所述滤光膜32被配置为沿其自身方向具备不同的厚度，从而使通过所述滤光膜32的荧光被筛选为不同的波长的荧光。具体地，所述滤光膜32截面被配置为阶梯结构，所述阶梯结构具有两个或更多个阶梯段平面。在另外的一些实施例中，也可以将滤光膜32配置为三角形或梯形等，这样的结构变化依旧落入本发明的保护范围之内。如此，则可以通过不同厚度的滤光膜32过滤掉一些波长的光线，保留需要的光线波长，从而被对应的光电传感元件31所接收，形成一个系统同时对多种荧光反应的检测，具备较佳的集成化性能。

优选地，光电传感元件31为9个，分别对应接收9种不同的荧光，均匀沿基板33边缘设置。但本发明并不对具体光电传感元件31数量设置上限，光电传感元件31大于1个均落入本发明保护范围之内。同时，围绕基板33设置有挡板34，滤光膜32设置于挡板34端处，挡板34的设置起到固定滤光膜32的作用，同时也可以防止漏光影响光电传感元件31接收不必要的光线从而影响检测结果。基板33背部可以设置PCB板2，通过PCB板2上的接口15将检测数据导出。

在本实施例中，所述二向色镜4呈45度倾斜设置，所述光源12和所述光电传感模组1分设于所述二向色镜4的水平一侧和上方，所述检测样本11设于所述二向色镜4下方。在另外一个实施例中，光源12也可以设置于二向色镜4的上方，而光电传感模组1设于二向色镜4的水平一侧。

在又一个实施例中，二向色镜4设置于检测样本11的水平一侧，对应地所述光源12和所述光电传感模组1分设于所述二向色镜4的水平另一侧和上方，也可以将光源12设置于二向色镜4的上方，而光电传感模组1设于二向色镜4的水平另一侧。

在本实施例中，所述光源12和所述滤光器14之间还设有准直光学模组13，用以对光源12发出的光线进行准直，以更稳定地对检测样本11进行反应。而在光电检测模块1之前也可以设置准直光学模组3以保证输入光电检测模块1的光线准直。

在本实施例中，检测样本11置于一反应管中，反应管置于温块8中，具体地，温块8上设有用以供反应管插入的沉孔。所述温块8设有温度控制装置。所述温度控制装置为帕尔贴9，所述帕尔贴9设于所述温块8下侧，所述帕尔贴9下侧还设有散热器10。在另外的一些实施例中，也可以采用电阻加热器或电磁加热的方式，本发明并不对温度控制装置的具体形式加以限制，任何现有的可控加热方式均可应用于本实施例之上。

在一个实施例中，所述滤光器14为滤光片141，光源12、滤光片141、二向色镜4共同固定设于光学固定架5内，形成稳定的连接关系，避免因移动或震动导致的偏差从而引发检测误差出现。

在另外一个实施例中，所述滤光器14为可转动的滤光轮，包括至少两个滤光片141，用以筛选至少两种波长的光线。如此，则可以从检测样本11受激发之前则对激发的光线进行设置，具备不同光线激发同一个检测样本11的功能，从而提高集成化性能。

具体地，所述滤光片141被设置为扇形，如图6所示，各所述滤光片141共同组成圆形滤光轮，所述滤光轮中心错开所述光源12中心设置，使得所述光线不通过所述滤光轮中心。不同的扇形区域设置不同的滤光片141，可以通过配置转动机构带动滤光轮转动，从而形成转动滤光轮即发出不同波长的光线的效果。

而在另一些实施例中，滤光轮上可以嵌设圆形或其他形状的滤光片141，以具备设定光线通过固定直径的功能，如图7所示。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。