详情

原文传递一种扫描荧光成像装置及应用其的便携式QPCR装置

专利名称：	一种扫描荧光成像装置及应用其的便携式QPCR装置
摘要：	本发明实施例提供了一种扫描荧光成像装置及应用其的便携式QPCR装置，所述扫描荧光成像装置包括沿第一光轴线依次设置的激光器、第一滤光片、半透镜和二向色镜；沿垂直与第一光轴线的第二光轴线依次设置的二维振镜、二向色镜、第二滤光片、会聚透镜和第二信号检测装置；沿与第二光轴线垂直的第三光轴线依次设置的二维振镜、F‑theta透镜、微透镜阵列。本发明实施例提供的便携式QPCR装置应用所述扫描荧光成像装置，使得所述QPCR装置平均功耗低于250W，装置尺寸仅为24cm×16cm×32cm，重量小于10kg，且完成384个样品扫描成像的时间仅需1s，可实现实时定量PCR装置的小型化和高通量检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京理工大学
发明人：	李晓琼;樊云龙;杨春华;李堃杰;钱成
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910108711.3
公开号：	CN110361365A
代理机构：	北京柏杉松知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	张函;王春伟
分类号：	G01N21/64(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100081 北京市海淀区中关村南大街5号
主权项：	1.一种扫描荧光成像装置，用于检测荧光样品的荧光强度，其特征在于，所述扫描荧光成像装置包括激光器、第一滤光片、半透镜、二向色镜、二维振镜、F-theta透镜、微透镜阵列、会聚透镜、第二滤光片、第一信号检测装置和第二信号检测装置；其中，所述激光器、第一滤光片、半透镜和二向色镜沿第一光轴线依次设置；所述二维振镜、二向色镜、第二滤光片、会聚透镜和第二信号检测装置沿与所述第一光轴线垂直的第二光轴线依次设置；其中，所述二维振镜的入射方向与所述二向色镜的反射面呈45°夹角；所述二维振镜、F-theta透镜、微透镜阵列沿与所述第二光轴线垂直的第三光轴线依次设置；所述第一信号检测装置用于接收由激光器发射并经半透镜反射的第一激发光，并确定所述第一激发光的强度；所述第二信号检测装置用于接收由荧光样品发射并经会聚透镜会聚的第一荧光，并确定所述第一荧光的荧光强度；且根据第一激发光的强度和第一荧光的荧光强度确定所述第一荧光的荧光强度的校正值。 2.如权利要求1所述的扫描荧光成像装置，其特征在于，所述第一信号检测装置包括光电传感器；所述光电传感器用于接收所述第一激发光，并对所述第一激发光进行光电转换，确定所述第一激发光的强度对应的电信号；所述第二信号检测装置包括光电倍增管和信号处理模块；所述光电倍增管用于接收所述第一荧光，并将所述第一荧光的荧光信号进行光电转换，得到第一荧光的荧光强度对应的电信号；所述信息处理模块用于根据第一激发光的强度对应的电信号和第一荧光的荧光强度对应的电信号确定所述第一荧光的荧光强度的校正值。 3.一种扫描荧光成像装置，用于检测荧光样品的荧光强度，其特征在于，所述扫描荧光成像装置包括激光器、第一滤光片、半透镜、二向色镜、反射镜、二维振镜、F-theta透镜、微透镜阵列、会聚透镜、第二滤光片、第一信号检测装置和第二信号检测装置；其中，所述激光器、第一滤光片、半透镜和第一信号检测装置沿第一光轴线依次设置；所述半透镜与所述二向色镜沿与所述第一光轴线垂直的第二光轴线依次设置；所述二向色镜设置于所述半透镜的反射面；所述反射镜、二向色镜、第二滤光片、会聚透镜和第二信号检测装置沿与所述第二光轴线垂直的第三光轴线依次设置；其中，所述反射镜的反射面面对所述二向色镜的反射面；所述反射镜、二维振镜沿与所述第三光轴线垂直的第四光轴线依次设置；所述二维振镜、F-theta透镜、微透镜阵列沿与所述第四光轴线垂直的第五光轴线依次设置；所述第一信号检测装置用于接收由激光器发射并经半透镜透射的第二激发光，并确定所述第二激发光的强度；所述第二信号检测装置用于接收由荧光样品发射并经会聚透镜会聚的第二荧光，并确定所述第二荧光的荧光强度；且根据第二激发光的强度和第二荧光的荧光强度确定所述第二荧光的荧光强度的校正值。 4.如权利要求3所述的扫描荧光成像装置，其特征在于，所述第一光轴线、第二光轴线、第三光轴线、第四光轴线和第五光轴线位于同一平面内。 5.如权利要求3所述的扫描荧光成像装置，其特征在于，所述半透镜、二向色镜和反射镜平行设置。 6.如权利要求3所述的扫描荧光成像装置，其特征在于，所述第一信号检测装置包括光电传感器；所述光电传感器用于接收所述第二激发光，并对所述第二激发光进行光电转换，确定所述第二激发光的强度对应的电信号；所述第二信号检测装置包括光电倍增管和信号处理模块；所述光电倍增管用于接收所述第二荧光，并将所述第二荧光的荧光信号进行光电转换，得到第二荧光的荧光强度对应的电信号；所述信息处理模块用于根据第二激发光的强度对应的电信号和第二荧光的荧光强度对应的电信号确定所述第二荧光的荧光强度的校正值。 7.如权利要求1-6中任一项所述的扫描荧光成像装置，其特征在于，还包括光阑，所述光阑设置于所述会聚透镜和所述第二信号检测装置之间，用于提高经会聚透镜会聚的荧光信号的信噪比。 8.一种便携式QPCR装置，其特征在于，包括壳体，以及位于壳体内的如权利要求1-7中任一项所述的扫描荧光成像装置、温控平台和至少一个散热风扇；所述壳体内通过隔板分割为水平方向分布的第一格室和第二格室；所述散热风扇、温控平台以及所述扫描荧光成像装置中的二维振镜、F-theta透镜和微透镜阵列位于第一格室；所述扫描荧光成像装置中的其他部件位于第二格室；所述温控平台设置于所述扫描荧光成像装置中的微透镜阵列的下方，所述温控平台自下而上依次包括第一硅胶加热片、第一均热平台、第二均热平台以及第二硅胶加热片；所述第一均热平台固定于所述第一硅胶加热片的上表面，所述第二均热平台固定于所述第二硅胶加热片的下表面；所述第二硅胶加热片和第二均热平台具有对应的贯穿的多孔结构；所述第一硅胶加热片下表面、第一均热平台上表面和第二硅胶加热片上表面分别设置有温度传感器；所述散热风扇设置于所述温控平台下方；当使用所述QPCR装置进行PCR反应时，样品板放置于第一均热平台与第二均热平台之间；样品板上样品孔的位置与所述第二硅胶加热片和第二均热平台的开孔位置一一对应；所述第一格室对应的壳体上设置有拉门，所述拉门与所述温控平台相连；拉开所述拉门时，可将所述温控平台拉出所述第一格室。 9.如权利要求8所述的QPCR装置，其特征在于，所述扫描荧光成像装置的激光器为470nm激光器。 10.如权利要求8所述的QPCR装置，其特征在于，所述扫描荧光成像装置的第一滤光片选自中心波长为470nm的窄带滤光片；第二滤光片选自中心波长为532nm的窄带滤光片；二向色镜选自截止波长在470nm-532nm之间的长通二向色镜。 11.如权利要求8所述的QPCR装置，其特征在于，所述第一均热平台和第二均热平台均包括铝板。 12.如权利要求11所述的QPCR装置，其特征在于，所述第一均热平台的铝板和所述样品板之间设置有硅胶垫。 13.如权利要求8所述的QPCR装置，其特征在于，所述样品板为384孔板。 14.如权利要求8-13中任一项所述的QPCR装置，其特征在于，所述第一硅胶加热片和第一均热平台固定于第一固定框内；所述第二硅胶加热片和第二均热平台固定于第二固定框内；所述第一固定框与第二固定框通过可拆卸连接，以实现二者在水平方向上的相对固定；当使用所述QPCR装置进行PCR反应时，所述样品板放置于所述第一固定框内。 15.如权利要求14所述的QPCR装置，其特征在于，所述第一固定框及第二固定框的材料选自高性能尼龙；所述高性能尼龙的热变形温度＞145℃；热导率小于0.2W/(m·K)。 16.如权利要求14所述的QPCR装置，其特征在于，微透镜阵列通过第三固定框，固定于所述第二固定框上方。 17.如权利要求14所述的QPCR装置，其特征在于，在第一格室对应的壳体的两侧内壁上分别设置有轨道；所述温控平台的第一固定框的两侧对应所述轨道设置有凸起；所述凸起嵌于所述轨道内，以使所述温控平台能够沿所述轨道移动。 18.如权利要求8-13中任一项所述的QPCR装置，其特征在于，所述温控平台将所述第一格室分隔成上下两个光隔离的空间。 19.如权利要求8-13中任一项所述的QPCR装置，其特征在于，所述第二格室对应的壳体的侧壁上部设置有进风扇，侧壁下部设置有排风扇；所述隔板底部设置有通风孔。 20.如权利要求8-13中任一项所述的QPCR装置，其特征在于，还包括交流-直流电转换模块以及电源板卡；所述交流-直流电转换模块用于将交流电转换为直流电；所述电源板卡用于将交流-直流电转换模块转换来的直流电转换为不同电压的直流电，以匹配装置内不同部件的电压需求。 21.如权利要求8-13中任一项所述的QPCR装置，其特征在于，还包括温控模块，所述温控模块用于通过温度传感器反馈的温度数据，控制硅胶加热片的加热状态以及所述至少一个散热风扇的启动或停止。
所属类别：	发明专利