專利名稱：核酸擴(kuò)增實(shí)時(shí)熒光檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及生物和醫(yī)學(xué)檢測(cè)儀器，特別是涉及核酸擴(kuò)增實(shí)時(shí)熒光檢測(cè)系統(tǒng)及其裝置。
背景技術(shù)：
核酸擴(kuò)增熒光檢測(cè)系統(tǒng)是將激發(fā)光照射到樣品管內(nèi)的試劑，然后接收從樣品管內(nèi)試劑瞬間激發(fā)出的熒光，以實(shí)現(xiàn)樣品定性和定量檢測(cè)的系統(tǒng)。
目前，現(xiàn)有的核酸擴(kuò)增熒光檢測(cè)系統(tǒng)有三種模式第一種模式是將激發(fā)光照射到樣品管頂部，樣品管內(nèi)試劑激發(fā)熒光后，再經(jīng)樣品管頂部返回接收激發(fā)的熒光。第二種模式是將激發(fā)光照射到樣品管底部，樣品管內(nèi)試劑激發(fā)熒光后，再經(jīng)樣品管底部返回接收激發(fā)的熒光。第三種模式是將激發(fā)光照射到樣品管側(cè)部，樣品管內(nèi)試劑激發(fā)熒光后，再經(jīng)樣品管側(cè)部返回接收激發(fā)的熒光。第一種模式激發(fā)的熒光要經(jīng)過樣品管頂部的散射后再接收，光強(qiáng)有較大損失，導(dǎo)致檢測(cè)的靈敏度下降。第二模式中，由于樣品管底部血清雜質(zhì)的存在，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的不穩(wěn)定性，同時(shí)檢測(cè)的靈敏度也將大受影響。第三種模式中，由于入射光由空間較小的側(cè)面進(jìn)入，并且難以進(jìn)行溫度控制，導(dǎo)致激發(fā)光強(qiáng)度大為減小。
本實(shí)用新型試圖通過改變所說系統(tǒng)和裝置中光源入射和被激發(fā)的熒光信號(hào)途徑，進(jìn)一步提高系統(tǒng)及其裝置的檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確度。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種改良的、用于臨床樣品中待檢核酸存在及其含量的實(shí)時(shí)熒光檢測(cè)系統(tǒng)及其裝置。
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中基于核酸擴(kuò)增的實(shí)時(shí)熒光檢測(cè)系統(tǒng)及其裝置三種模式的缺陷，本實(shí)用新型提供了一種靈敏度更高，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，成本更低的核酸擴(kuò)增實(shí)時(shí)熒光檢測(cè)裝置。
在本實(shí)用新型的裝置中，列陣排列的光源組透過同樣列陣排列的濾光片組、穿過有列陣排列孔的加熱板后，光照射至放置于溫度控制裝置的被測(cè)樣品管的頂部，樣品管內(nèi)試劑激發(fā)出熒光，激發(fā)的熒光通過放置于溫度控制裝置的金屬模塊內(nèi)的光纖束導(dǎo)出到帶濾光片的光信號(hào)檢測(cè)器，經(jīng)過光信號(hào)檢測(cè)器、信號(hào)處理器將熒光變量值轉(zhuǎn)換為數(shù)字變量值輸出到計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)熒光的檢測(cè)。
本實(shí)用新型的核酸擴(kuò)增實(shí)時(shí)熒光檢測(cè)裝置由列陣排列的光源組(1)、置于光源組正下方的列陣排列的濾光片組(2)、置于濾光片組正下方的帶有列陣排列通孔的加熱板(3)、置于加熱板正下方的帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置(5)、安裝于溫度控制裝置內(nèi)的一根多芯光纖束(6)、與光纖束聚集端同一軸心的濾光片(7)、與光纖束聚集端，濾光片同一軸心的光信號(hào)檢測(cè)器(8)、信號(hào)處理器(9)組成，其中每根光纖分別與放置樣品管(4)的帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置(5)的錐孔連通(參見圖3)。其中各單孔激發(fā)光和接收光都是連續(xù)可調(diào)的。
根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選方案，每根光纖與帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置的錐孔連通有一定的位置要求，每根光纖放置在溫度控制裝置(5)內(nèi)樣品管(4)的側(cè)面，并且每根光纖均置于血清雜質(zhì)(11)在上部樣品試劑(12)的容積范圍之內(nèi)(參見圖4)。
根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置(5)由帶列陣排列錐孔的金屬模塊(13)、半導(dǎo)體制冷器(14)、散熱器(15)、風(fēng)扇(16)、安裝于帶列陣排列錐孔的金屬模塊(13)內(nèi)的溫度傳感器(17)、安裝于散熱器(15)內(nèi)的溫度傳感器(18)組成(參見圖5)。為使溫度控制裝置中金屬模塊的溫度均勻性更理想，在散熱器的底部安裝了一個(gè)進(jìn)風(fēng)風(fēng)扇，并在散熱器的兩側(cè)各安裝了一個(gè)吸風(fēng)的風(fēng)扇，借以構(gòu)成均勻而順暢的散熱回路，從而確保金屬模塊具有更好的溫度均勻性。
根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)優(yōu)選方案，所說的檢測(cè)裝置從樣品管頂部入射激發(fā)光，并于樣品管的側(cè)面接收被激發(fā)的熒光。利用頂部高強(qiáng)度的入射激發(fā)光，可確保樣品試劑的熒光被全部激發(fā)，以提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
根據(jù)本實(shí)用新型的再一個(gè)優(yōu)選方案，所說的檢測(cè)裝置同樣適用于從樣品管底部入射激發(fā)光，并于樣品管的側(cè)面接收被激發(fā)的熒光。
根據(jù)本實(shí)用新型的再一個(gè)優(yōu)選方案，所說的檢測(cè)裝置中列陣排列的光源可以是成本較低的發(fā)光二極管或激光光源。
根據(jù)本實(shí)用新型的再一個(gè)優(yōu)選方案，所說的檢測(cè)裝置中列陣排列的光源是由獨(dú)立的單光源構(gòu)成的，并且每一個(gè)光源的強(qiáng)度都是可調(diào)的。無論樣品管的數(shù)量多少，排列方式如何，都能使入射到每個(gè)樣品管頂部的激發(fā)光強(qiáng)度保持一致。
根據(jù)本實(shí)用新型的再一個(gè)優(yōu)選方案，檢測(cè)裝置中列陣排列的濾光片組的位置上也可以是列陣排列的光柵組。
根據(jù)本實(shí)用新型的再一個(gè)優(yōu)選方案，所說裝置中與光導(dǎo)纖維束聚集端同一軸心的濾光片的位置也可以是與光纖束聚集端同一軸心的光柵。也就是說，在本實(shí)用新型的裝置中，元件濾光片也可以被光柵所替換。
由于本實(shí)用新型的光源為列陣排列的光源，所以使用時(shí)檢測(cè)任何一個(gè)樣品管都無需移動(dòng)相關(guān)部件，因此，本實(shí)用新型的裝置使用更為方便，而且生產(chǎn)成本也相對(duì)較低。特別是，由于該裝置中列陣排列的光源都是獨(dú)立可調(diào)的，所以大大提高了入射激發(fā)光的均勻性。另外，由于強(qiáng)大的入射激發(fā)光是從樣品管頂部照入的，因此能夠使樣品試劑的熒光被徹底激發(fā)，從而提高被激發(fā)熒光量，使檢測(cè)的精度提高。再者，由于本實(shí)用新型裝置的各光導(dǎo)纖維均安置在溫度控制裝置內(nèi)更為恰當(dāng)?shù)奈恢蒙?，所以亦有利于檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確性的進(jìn)一步改善。


圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)中的熒光檢測(cè)系統(tǒng)的光通路模式示意圖。
圖2顯示本發(fā)明的熒光檢測(cè)系統(tǒng)中光從頂部導(dǎo)入側(cè)部導(dǎo)出的示意圖。
圖3顯示本發(fā)明的熒光檢測(cè)系統(tǒng)原理示意圖。
圖4顯示本發(fā)明的熒光檢測(cè)系統(tǒng)中安裝光纖最佳位置示意圖。
圖5顯示本發(fā)明的帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
目前使用的熒光檢測(cè)系統(tǒng)大致有三種不同的模式。但這些不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式分別具有他們各自的缺點(diǎn)。例如，第一種結(jié)構(gòu)模式(圖1)中，1-1為入射激發(fā)光，1-2為被激發(fā)的熒光，1-5和1-6分別是樣品試劑和血清雜質(zhì)。當(dāng)被激發(fā)的熒光反射后到達(dá)樣品試劑液面1-8和樣品管帽1-7后分別生產(chǎn)了散射光1-3和散射光1-4，使被激發(fā)在熒光強(qiáng)度減弱，從而影響了檢測(cè)的靈敏度。第二種模式中，入射激發(fā)光須經(jīng)過血清雜質(zhì)再照射至樣品試劑，此過程將顯著減弱入射光強(qiáng)度；同樣，當(dāng)被激發(fā)的熒光經(jīng)過血清雜質(zhì)后照射到光信號(hào)接收器時(shí)，亦將減弱被激發(fā)熒光的強(qiáng)度。另外，由于血清雜質(zhì)的不穩(wěn)定性，必將加大被激發(fā)熒光強(qiáng)度的不穩(wěn)定性。另外，由于現(xiàn)有第三種模式結(jié)構(gòu)的入射激發(fā)光受空間結(jié)構(gòu)的影響，導(dǎo)致入射激發(fā)光強(qiáng)度弱，同時(shí)樣品試劑受入射激發(fā)光照射的面積相對(duì)較小，而且入射激發(fā)光強(qiáng)度較弱，同樣也影響了檢測(cè)靈敏度。另外，此模式中，由于入射激發(fā)光和被激發(fā)的熒光同時(shí)由樣品管側(cè)部導(dǎo)出，所以也加大了裝置的加工難度和生產(chǎn)成本。
與上述現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的熒光檢測(cè)系統(tǒng)的入射光與被激發(fā)熒光則具有完全不同的結(jié)構(gòu)模式(參見圖2，其中2-1為入射激發(fā)光，2-2為被激發(fā)的熒光，2-3為樣品試劑，2-4為血清雜質(zhì))。從圖2可以看出，高強(qiáng)度入射激發(fā)光2-1由樣品管的頂部照射到樣品試劑2-3，樣品試劑2-3產(chǎn)生被激發(fā)的熒光2-2，被激發(fā)的熒光經(jīng)放置于血清雜質(zhì)2-4上側(cè)的光纖從側(cè)部導(dǎo)出至光信號(hào)檢測(cè)器。此方式不但保證有高強(qiáng)度的入射光，同時(shí)避免了血清雜質(zhì)2-4的干擾，使被激發(fā)的熒光更有效、更穩(wěn)定地導(dǎo)出至光信號(hào)檢測(cè)器，使檢測(cè)的靈敏度更高。
本發(fā)明的核酸擴(kuò)增的實(shí)時(shí)熒光檢測(cè)系統(tǒng)的原理如圖3所示，以下詳細(xì)述說了本發(fā)明的核酸擴(kuò)增的實(shí)時(shí)熒光檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理。
如圖3所示，本實(shí)用新型裝置由列陣排列的光源組(1)、列陣排列的濾光片組(2)、帶有列陣排列通孔的加熱板(3)、樣品管(4)、帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置(5)、光纖束(6)、濾光片(7)、光信號(hào)檢測(cè)器(8)、信號(hào)處理器(9)和用于程序控制的計(jì)算機(jī)(10)等基本結(jié)構(gòu)組成。
列陣排列的光源組(1)的激發(fā)光經(jīng)過列陣排列的濾光片組(2)，并穿過帶有列陣排列通孔的加熱板(3)后，直接從樣品管(4)的頂部照射到樣品管(4)內(nèi)的樣品試劑(12)。樣品管(4)內(nèi)的樣品試劑(12)的熒光染料被來自光源的激發(fā)光激發(fā)后，發(fā)射出熒光。被激發(fā)的熒光經(jīng)過安裝在帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置(5)(也參見圖5)的錐孔側(cè)面的光纖束(6)傳出，經(jīng)濾光片(7)濾光后，傳至光信號(hào)檢測(cè)器(8)。光信號(hào)檢測(cè)器(8)將逐個(gè)接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送至信號(hào)處理器(9)，完成光信號(hào)的采集。最后，通過計(jì)算機(jī)(10)的處理，完成核酸的實(shí)時(shí)熒光檢測(cè)(參見圖3)。
本實(shí)用新型嚴(yán)格限定了光纖束(6)在帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置(5)內(nèi)的安裝位置。如圖4所示，裝置中包括樣品管(4)、帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置(5)、光纖束(6)、血清雜質(zhì)(11)、樣品試劑(12)。每根光纖均放置在溫度控制裝置(5)內(nèi)樣品管(4)的側(cè)面，并且是在血清雜質(zhì)(11)的上部樣品試劑(12)的容積范圍內(nèi)(參見圖4)。
本實(shí)用新型采用頂部高強(qiáng)度列陣排列的激發(fā)光照射，并且改變熒光的檢測(cè)，(例如采用樣品試劑側(cè)部最佳位置檢測(cè))，從而使激發(fā)熒光的激發(fā)強(qiáng)度和接收靈敏度大大提高。同時(shí)，由于使用列陣排列的光激發(fā)系統(tǒng)，從而降低了儀器的加工難度和制造成本。
本實(shí)用新型的核酸擴(kuò)增熒光檢測(cè)裝置基本上由光路系統(tǒng)、擴(kuò)增裝置、數(shù)據(jù)處理和顯示系統(tǒng)組成，該裝置通常是用于對(duì)多份待檢樣品的批量檢測(cè)，例如可實(shí)現(xiàn)48份樣品的批量檢測(cè)。在本裝置的光路系統(tǒng)中，列陣排列的光源組(1)由2×24個(gè)列陣排列光源的組合；列陣排列的濾光片組(2)是2×24個(gè)列陣排列濾光片的組合；帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置(5)同樣是由2×24列陣排列的錐孔組成；同時(shí)，接收被激發(fā)熒光的光纖束(6)也是有48芯的光導(dǎo)纖維束，其中每一芯光導(dǎo)纖維均與帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置(5)的2×24列陣排列的錐孔相連通。
檢測(cè)時(shí)，首先將48個(gè)樣品管放置在帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置(5)的錐孔內(nèi)，并在溫度控制裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)樣品管(4)內(nèi)的樣品試劑(12)的PCR擴(kuò)增。然后，列陣排列的光源組(1)的48個(gè)光源逐個(gè)依次發(fā)光，激發(fā)光逐個(gè)穿過列陣排列的濾光片組(2)的相應(yīng)濾光片，并逐個(gè)照射到48個(gè)樣品管(4)的頂部。樣品管(4)內(nèi)樣品試劑(12)的被激發(fā)熒光分別經(jīng)過48芯光纖束(6)逐個(gè)導(dǎo)入光信號(hào)檢測(cè)器(8)，然后再傳遞給下一級(jí)信號(hào)處理器(9)。信號(hào)處理器(9)采集了48個(gè)熒光信號(hào)后，將其逐個(gè)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)形式并進(jìn)一步將這些數(shù)據(jù)傳遞到計(jì)算機(jī)(10)進(jìn)行計(jì)算處理，從而完成熒光的實(shí)時(shí)檢測(cè)。每份待檢樣品可在幾十毫秒內(nèi)完成激發(fā)光入射和被激發(fā)熒光的接收，由此在數(shù)秒內(nèi)全部完成對(duì)48份樣品的實(shí)時(shí)熒光檢測(cè)。由于采用列陣排列的激發(fā)光源以及每一激發(fā)光源的可調(diào)整特性，本裝置可以同時(shí)精確地批量檢測(cè)48份、96份甚至更多份待檢生物學(xué)樣品。
權(quán)利要求1.核酸擴(kuò)增實(shí)時(shí)熒光檢測(cè)裝置，特征在于該檢測(cè)裝置由列陣排列的光源組(1)、置于光源組正下方的列陣排列的濾光片組(2)、置于濾光片組正下方的帶有列陣排列通孔的加熱板(3)、置于加熱板正下方的帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置(5)、安裝于溫度控制裝置內(nèi)的一根多芯光纖束(6)、與光纖束聚集端同一軸心的濾光片(7)、與光纖束聚集端，濾光片同一軸心的光信號(hào)檢測(cè)器(8)、信號(hào)處理器(9)組成，其中每根光纖分別與放置樣品管(4)的帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置(5)的錐孔連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的檢測(cè)裝置，其特征在于其中每根光纖均放置在溫度控制裝置(5)內(nèi)樣品管(4)的側(cè)面，并且每根光纖均置于血清雜質(zhì)(11)在上部樣品試劑(12)的容積范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的檢測(cè)裝置，其特征在于帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置(5)由帶列陣排列錐孔的金屬模塊(13)、半導(dǎo)體制冷器(14)、散熱器(15)、風(fēng)扇(16)、安裝于帶列陣排列錐孔的金屬模塊(13)內(nèi)的溫度傳感器(17)、安裝于散熱器(15)內(nèi)的溫度傳感器(18)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的檢測(cè)裝置，其特征在于列陣排列的光源為發(fā)光二極管或激光光源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的檢測(cè)裝置，其特征在于與光纖束聚集端同一軸心的濾光片，也可以是與光纖束聚集端同一軸心的光柵。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種核酸擴(kuò)增實(shí)時(shí)熒光檢測(cè)裝置，特征在于該檢測(cè)裝置由列陣排列的光源組(1)、置于光源組正下方的列陣排列的濾光片組(2)、置于濾光片組正下方的帶有列陣排列通孔的加熱板(3)、置于加熱板正下方的帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置(5)、安裝于溫度控制裝置內(nèi)的一根多芯光纖束(6)、與光纖束聚集端同一軸心的濾光片(7)、與光纖束聚集端，濾光片同一軸心的光信號(hào)檢測(cè)器(8)、信號(hào)處理器(9)組成，其中每根光纖分別與放置樣品管(4)的帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置(5)的錐孔連通。
文檔編號(hào)H05B37/00GK2766238SQ20042010206
公開日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2004年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月7日
發(fā)明者楊玉志, 相雙紅 申請(qǐng)人:中山大學(xué)達(dá)安基因股份有限公司