專利名稱：核酸擴增實時熒光檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及生物和醫學檢測儀器，特別是涉及核酸擴增實時熒光檢測系統及其裝置。
背景技術：
核酸擴增熒光檢測系統是將激發光照射到樣品管內的試劑，然后接收從樣品管內試劑瞬間激發出的熒光，以實現樣品定性和定量檢測的系統。
目前，現有的核酸擴增熒光檢測系統有三種模式第一種模式是將激發光照射到樣品管頂部，樣品管內試劑激發熒光后，再經樣品管頂部返回接收激發的熒光。第二種模式是將激發光照射到樣品管底部，樣品管內試劑激發熒光后，再經樣品管底部返回接收激發的熒光。第三種模式是將激發光照射到樣品管側部，樣品管內試劑激發熒光后，再經樣品管側部返回接收激發的熒光。第一種模式激發的熒光要經過樣品管頂部的散射后再接收，光強有較大損失，導致檢測的靈敏度下降。第二模式中，由于樣品管底部血清雜質的存在，導致檢測結果的不穩定性，同時檢測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面進入，并且難以進行溫度控制，導致激發光強度大為減小。
本實用新型試圖通過改變所說系統和裝置中光源入射和被激發的熒光信號途徑，進一步提高系統及其裝置的檢測靈敏度和準確度。
實用新型內容本實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時熒光檢測系統及其裝置。
針對上述現有技術中基于核酸擴增的實時熒光檢測系統及其裝置三種模式的缺陷，本實用新型提供了一種靈敏度更高，結構更加簡單，成本更低的核酸擴增實時熒光檢測裝置。
在本實用新型的裝置中，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樣品管的頂部，樣品管內試劑激發出熒光，激發的熒光通過放置于溫度控制裝置的金屬模塊內的光纖束導出到帶濾光片的光信號檢測器，經過光信號檢測器、信號處理器將熒光變量值轉換為數字變量值輸出到計算機，實現實時熒光的檢測。
本實用新型的核酸擴增實時熒光檢測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檢測器(8)、信號處理器(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)。其中各單孔激發光和接收光都是連續可調的。
根據本實用新型的一個優選方案，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)內樣品管(4)的側面，并且每根光纖均置于血清雜質(11)在上部樣品試劑(12)的容積范圍之內(參見圖4)。
根據本實用新型的另一個方面，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)、半導體制冷器(14)、散熱器(15)、風扇(16)、安裝于帶列陣排列錐孔的金屬模塊(13)內的溫度傳感器(17)、安裝于散熱器(15)內的溫度傳感器(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進風風扇，并在散熱器的兩側各安裝了一個吸風的風扇，借以構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。
根據本實用新型的另一個優選方案，所說的檢測裝置從樣品管頂部入射激發光，并于樣品管的側面接收被激發的熒光。利用頂部高強度的入射激發光，可確保樣品試劑的熒光被全部激發，以提高檢測的準確性。
根據本實用新型的再一個優選方案，所說的檢測裝置同樣適用于從樣品管底部入射激發光，并于樣品管的側面接收被激發的熒光。
根據本實用新型的再一個優選方案，所說的檢測裝置中列陣排列的光源可以是成本較低的發光二極管或激光光源。
根據本實用新型的再一個優選方案，所說的檢測裝置中列陣排列的光源是由獨立的單光源構成的，并且每一個光源的強度都是可調的。無論樣品管的數量多少，排列方式如何，都能使入射到每個樣品管頂部的激發光強度保持一致。
根據本實用新型的再一個優選方案，檢測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。
根據本實用新型的再一個優選方案，所說裝置中與光導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。
由于本實用新型的光源為列陣排列的光源，所以使用時檢測任何一個樣品管都無需移動相關部件，因此，本實用新型的裝置使用更為方便，而且生產成本也相對較低。特別是，由于該裝置中列陣排列的光源都是獨立可調的，所以大大提高了入射激發光的均勻性。另外，由于強大的入射激發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，從而提高被激發熒光量，使檢測的精度提高。再者，由于本實用新型裝置的各光導纖維均安置在溫度控制裝置內更為恰當的位置上，所以亦有利于檢測靈敏度和準確性的進一步改善。
圖1顯示現有技術中的熒光檢測系統的光通路模式示意圖。
圖2顯示本發明的熒光檢測系統中光從頂部導入側部導出的示意圖。
圖3顯示本發明的熒光檢測系統原理示意圖。
圖4顯示本發明的熒光檢測系統中安裝光纖最佳位置示意圖。
圖5顯示本發明的帶有列陣排列錐孔的溫度控制裝置的結構示意圖。
具體實施方式
目前使用的熒光檢測系統大致有三種不同的模式。但這些不同結構設計模式分別具有他們各自的缺點。例如，第一種結構模式(圖1)中，1-1為入射激發光，1-2為被激發的熒光，1-5和1-6分別是樣品試劑和血清雜質。當被激發的熒光反射后到達樣品試劑液面1-8和樣品管帽1-7后分別生產了散射光1-3和散射光1-4，使被激發在熒光強度減弱，從而影響了檢測的靈敏度。第二種模式中，入射激發光須經過血清雜質再照射至樣品試劑，此過程將顯著減弱入射光強度；同樣，當被激發的熒光經過血清雜質后照射到光信號接收器時，亦將減弱被激發熒光的強度。另外，由于血清雜質的不穩定性，必將加大被激發熒光強度的不穩定性。另外，由于現有第三種模式結構的入射激發光受空間結構的影響，導致入射激發光強度弱，同時樣品試劑受入射激發光照射的面積相對較小，而且入射激發光強度較弱，同樣也影響了檢測靈敏度。另外，此模式中，由于入射激發光和被激發的熒光同時由樣品管側部導出，所以也加大了裝置的加工難度和生產成本。
與上述現有技術相比較，本發明的熒光檢測系統的入射光與被激發熒光則具有完全不同的結構模式(參見圖2，其中2-1為入射激發光，2-2為被激發的熒光，2-3為樣品試劑，2-4為血清雜質)。從圖2可以看出，高強度入射激發光2-1由樣品管的頂部照射到樣品試劑2-3，樣品試劑2-3產生被激發的熒光2-2，被激發的熒光經放置于血清雜質2-4上側的光纖從側部導出至光信號檢測器。此方式不但保證有高強度的入射光，同時避免了血清雜質2-4的干擾，使被激發的熒光更有效、更穩定地導出至光信號檢測器，使檢測的靈敏度更高。
本發明的核酸擴增的實時熒光檢測系統的原理如圖3所示，以下詳細述說了本發明的核酸擴增的實時熒光檢測系統的工作原理。
如圖3所示，本實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)、光信號檢測器(8)、信號處理器(9)和用于程序控制的計算機(10)等基本結構組成。
列陣排列的光源組(1)的激發光經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)內的樣品試劑(12)。樣品管(4)內的樣品試劑(12)的熒光染料被來自光源的激發光激發后，發射出熒光。被激發的熒光經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)的錐孔側面的光纖束(6)傳出，經濾光片(7)濾光后，傳至光信號檢測器(8)。光信號檢測器(8)將逐個接收的光信號轉換為電信號傳送至信號處理器(9)，完成光信號的采集。最后，通過計算機(10)的處理，完成核酸的實時熒光檢測(參見圖3)。
本實用新型嚴格限定了光纖束(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(11)、樣品試劑(12)。每根光纖均放置在溫度控制裝置(5)內樣品管(4)的側面，并且是在血清雜質(11)的上部樣品試劑(12)的容積范圍內(參見圖4)。
本實用新型采用頂部高強度列陣排列的激發光照射，并且改變熒光的檢測，(例如采用樣品試劑側部最佳位置檢測)，從而使激發熒光的激發強度和接收靈敏度大大提高。同時，由于使用列陣排列的光激發系統，從而降低了儀器的加工難度和制造成本。
本實用新型的核酸擴增熒光檢測裝置基本上由光路系統、擴增裝置、數據處理和顯示系統組成，該裝置通常是用于對多份待檢樣品的批量檢測，例如可實現48份樣品的批量檢測。在本裝置的光路系統中，列陣排列的光源組(1)由2×24個列陣排列光源的組合；列陣排列的濾光片組(2)是2×24個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，接收被激發熒光的光纖束(6)也是有48芯的光導纖維束，其中每一芯光導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。
檢測時，首先將48個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，并在溫度控制裝置內實現樣品管(4)內的樣品試劑(12)的PCR擴增。然后，列陣排列的光源組(1)的48個光源逐個依次發光，激發光逐個穿過列陣排列的濾光片組(2)的相應濾光片，并逐個照射到48個樣品管(4)的頂部。樣品管(4)內樣品試劑(12)的被激發熒光分別經過48芯光纖束(6)逐個導入光信號檢測器(8)，然后再傳遞給下一級信號處理器(9)。信號處理器(9)采集了48個熒光信號后，將其逐個轉換成數據形式并進一步將這些數據傳遞到計算機(10)進行計算處理，從而完成熒光的實時檢測。每份待檢樣品可在幾十毫秒內完成激發光入射和被激發熒光的接收，由此在數秒內全部完成對48份樣品的實時熒光檢測。由于采用列陣排列的激發光源以及每一激發光源的可調整特性，本裝置可以同時精確地批量檢測48份、96份甚至更多份待檢生物學樣品。
權利要求1.核酸擴增實時熒光檢測裝置，特征在于該檢測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檢測器(8)、信號處理器(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.根據權利要求1的檢測裝置，其特征在于其中每根光纖均放置在溫度控制裝置(5)內樣品管(4)的側面，并且每根光纖均置于血清雜質(11)在上部樣品試劑(12)的容積范圍內。
3.根據權利要求1的檢測裝置，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)、半導體制冷器(14)、散熱器(15)、風扇(16)、安裝于帶列陣排列錐孔的金屬模塊(13)內的溫度傳感器(17)、安裝于散熱器(15)內的溫度傳感器(18)組成。
4.根據權利要求1的檢測裝置，其特征在于列陣排列的光源為發光二極管或激光光源。
5.根據權利要求1的檢測裝置，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。
專利摘要本實用新型提供了一種核酸擴增實時熒光檢測裝置，特征在于該檢測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檢測器(8)、信號處理器(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H05B37/00GK2766238SQ20042010206
公開日2006年3月22日 申請日期2004年12月7日 優先權日2004年12月7日
發明者楊玉志, 相雙紅 申請人:中山大學達安基因股份有限公司