一种实时荧光定量PCR仪的荧光检测方法及系统[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 106770086 A(43)申请公布日 2017.05.31

(21)申请号 201611052722.7(22)申请日 2016.11.24

(71)申请人 北京旌准医疗科技有限公司

地址 100176 北京市大兴区经济技术开发

区经海四路156号院14号楼4层(72)发明人 叶锋　刘明坤　张雪峰　(74)专利代理机构 北京爱普纳杰专利代理事务

所(特殊普通合伙) 11419

代理人 何自刚(51)Int.Cl.

G01N 21/(2006.01)G01J 1/04(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

CN 106770086 A()发明名称

一种实时荧光定量PCR仪的荧光检测方法及系统

(57)摘要

本申请公开了一种实时荧光定量PCR仪的荧光检测方法，包括：LED光源发出光；所述光入射滤光镜滤光后形成激发光；所述激发光进入入射光纤；入射光纤发出的光线直接投射到样品池中的被测样品；被测样品被激发的荧光再通过发射光纤，经过棱镜分光后，荧光通道按波长的大小依次投射在摄像头上，形成光谱成像。本申请的优点是：可实现一次全部通道荧光采集的实现而无需切换滤光片，节省了多通道检测时滤光镜之间的切换。通过光纤系统避免了不同样品孔之间的机械移动和CCD采集模式的边缘效应。从而，可以实现短时间、高效率的检测。

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权　利　要　求　书

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1.一种实时荧光定量PCR仪的荧光检测方法，其特征在于，包括：LED光源发出光；

所述光入射滤光镜滤光后形成激发光；所述激发光进入入射光纤；

入射光纤发出的光线直接投射到样品池中的被测样品；被测样品被激发的荧光再通过发射光纤，经过棱镜分光后，荧光通道按波长的大小依次投射在摄像头上，形成光谱成像。

2.根据权利要求1所述的实时荧光定量PCR仪的荧光检测方法，其特征在于，所述荧光的波长为510-750nm。

3.根据权利要求2所述的实时荧光定量PCR仪的荧光检测方法，其特征在于，所述荧光通道的数目为120。

4.根据权利要求1所述的实时荧光定量PCR仪的荧光检测方法，其特征在于，还包括：计算机将所述光谱成像进行计算，以得到光强度值的步骤。

5.根据权利要求1所述的实时荧光定量PCR仪的荧光检测方法，其特征在于，所述滤光镜为500nm蓝光滤光镜。

6.一种实时荧光定量PCR仪的荧光检测系统，其特征在于，包括：LED光源，用于发出光；滤光镜，用于接收所述光入射滤光后形成激发光；入射光纤，用于接收所述激发光；被测样品，用于直接接收入射光纤投射的光线；发射光纤，用于接收被测样品被激发的荧光，经过棱镜分光后，荧光通道按波长的大小依次投射在摄像头上，形成光谱成像。

7.根据权利要求6所述的实时荧光定量PCR仪的荧光检测系统，其特征在于，所述荧光的波长为510-750nm。

8.根据权利要求7所述的实时荧光定量PCR仪的荧光检测系统，其特征在于，所述荧光通道的数目为120。

9.根据权利要求8所述的实时荧光定量PCR仪的荧光检测系统，其特征在于，还包括：计算机，用于将所述光谱成像进行计算，以得到光强度值的步骤。

10.根据权利要求6所述的实时荧光定量PCR仪的荧光检测系统，其特征在于，所述滤光镜为500nm蓝光滤光镜。

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一种实时荧光定量PCR仪的荧光检测方法及系统

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技术领域[0001]本发明涉及一种实时荧光定量PCR仪的荧光检测方法及系统。

背景技术[0002]在分子生学领域，聚合酶链式反应技术(Polymerase Chain Reaction，简称PCR)是常用的实验技术，其基本原理类似于DNA的天然复制过程，是体外酶促进合成特异DNA片段的一种方法，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。PCR基本由变形、退火、延伸三个基本反应步骤构成，具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时等优点，不仅可用于基因分离、克隆和核酸序列分析等基础研究，而且越来越广泛地应用于临床疾病的诊断。实现实时荧光定量PCR技术的仪器称为实时荧光定量PCR仪，其本质上就是一个温控设备，能对变性温度、复性温度、延伸温度进行准确控制。基本原理是：光源灯发出激发光，通过光学组件到达具有样本的反应管，样本被激发后发出荧光。被激发出的荧光再经过光学组件到达检测器。滤光镜是光学组件的一个部件，可以使特定波长的光通过，从而达到区分产物的目的。通过滤光镜的荧光经过光学组件后被检测器捕获，捕获后的荧光通过一系列光电转换后，输入计算机进行计算分析。荧光PCR常见的检测器有摄像头、PMT(光电倍增管)、光电二极管等。[0003]传统的荧光检测系统，通过光源发出激发光，激发光经过入射光滤光镜后进行激发，激发后的荧光再通过检测光滤光镜后到达检测器(如光电二极管、摄像头)。但无论采用光电二极管还是摄像头做为检测器，都是使用滤光镜来得到所需的波长的荧光。多通道荧光检测需要多种滤光镜，不同波长的荧光选择或者通过滤光轮转动滤光镜；或者各种滤光镜安装在一个光头上，通过光头来回运动，逐孔扫描。这两种滤光方式，都需要机械运动装置，否则无法得到所需要的荧光。而机械移动结构(装置)的引入，使得仪器变得复杂、庞大、成本也居高不下；更重要的是运动使得整个仪器处于一个动态的检测系统中，极易引发设备故障，为后续维修带来巨大的成本和负担。另外，常见PCR仪的光学系统一般位于仪器顶部。激发光源经过入射滤光镜后投射到样品池中的被测样品，被测样品被激发的荧光再通过检测光滤光镜滤色后直接投射到光敏接收管或是CCD等光电检测器上，从而实现对待测样品定量检测的目标。激发光从样品基座顶部照射到样品管激发荧光并实现检测，这种方法对样品反应管及试剂板的帽子质量要求特别高，必须具有高透光度，并且特别容易发生光路混乱。

发明内容[0004]本申请解决的主要问题是提供一种实时荧光定量PCR仪的荧光检测方法及系统，以解决光路混乱、散射、光强衰竭的技术问题。[0005]为了解决上述技术问题，本发明公开了一种实时荧光定量PCR仪的荧光检测方法，其特征在于，包括：LED光源发出光；所述光入射滤光镜滤光后形成蓝色的激发光；所述激发光进入入射光纤；入射光纤发出的光线直接投射到样品池中的被测样品；被测样品被激发

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的荧光再通过发射光纤，经过棱镜分光后，按波长的大小依次投射在摄像头上。[0006]本发明达到了如下效果：[0007]采用发光二极管作为光源，光源发出的光经过510nm蓝色入射滤光镜滤光后形成激发光，经入射光纤传导后投射到样品池中的被测样品，样品被激发，发出荧光。荧光再通过发射光纤传导至棱镜，由于棱镜对不同波长的光有不同的折射率，经过棱镜的折射后，按照波长的大小分成的光谱成像在摄像头上。计算机根据光谱计算出需要的光的强度。通过棱镜分光和光纤导光，可实现一次全部通道荧光采集的实现而无需切换滤光片，节省了多通道检测时滤光镜之间的切换。通过光纤系统避免了不同样品孔之间的机械移动和CCD采集模式的边缘效应。从而，可以实现短时间、高效率的检测。附图说明[0008]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：[0009]图1是本发明的实时荧光定量PCR仪的荧光检测方法的流程图。[0010]图2是本发明的实时荧光定量PCR仪的荧光检测系统的结构示意图具体实施方式[0011]如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。[0012]以下结合附图对本申请作进一步详细说明，但不作为对本申请的限定。下文为了叙述方便，下文中所称的“左”“右”“上”“下”等与附图本身左、右、上、下等方向一致，“前端”、“后端”或“末端”等相对于附图为前或后。下文中的“第一”、“第二”等为描述上加以区分，并没有其他特殊含义。[0013]实施例一：[0014]请参考图1，本发明的一种实时荧光定量PCR仪的荧光检测方法，包括：LED光源1发出光；所述光入射滤光镜2滤光后形成激发光；所述激发光进入入射光纤；入射光纤发出的光线直接投射到样品池中的被测样品3；被测样品被激发的荧光再通过发射光纤，经过棱镜4分光后，荧光通道按波长的大小依次投射在摄像头5上，形成光谱成像。[0015]优选的，所述荧光的波长为510-750nm。具体的，理论上可实现120荧光通道的检测，极大的突破和改善现有荧光定量PCR仪最多4-5条荧光通路的。通过棱镜分光，可实现一次性全部通路荧光采集的实现而无需切换滤光镜，节省了多通道检测时滤光镜切换的

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时间。

优选的，所述荧光通道的数目为120。

[0017]优选的，还包括：计算机将所述光谱成像进行计算，以得到光强度值的步骤。[0018]优选的，所述滤光镜2为500nm蓝光滤光镜。[0019]优选的，包括：LED光源1，用于发出光；滤光镜2，用于接收所述光入射滤光后形成激发光；入射光纤，用于接收所述激发光；被测样品3，用于直接接收入射光纤投射的光线；发射光纤，用于接收被测样品被激发的荧光，经过棱镜4分光后，荧光通道按波长的大小依次投射在摄像头5上，形成光谱成像。[0020]优选的，所述荧光的波长为510-750nm。[0021]优选的，所述荧光通道的数目为120。[0022]优选的，还包括：计算机，用于将所述光谱成像进行计算，以得到光强度值的步骤。[0023]优选的，所述滤光镜2为500nm蓝光滤光镜。[0024]由于方法部分已经对本申请实施例进行了详细描述，这里对实施例中涉及的系统与方法对应部分的展开描述省略，不再赘述。对于系统中具体内容的描述可参考方法实施例的内容，这里不再具体限定。[0025]与现有技术相比，本发明所述的一种实时荧光定量PCR仪的荧光检测方法，达到了如下效果：[0026]采用发光二极管作为光源，光源发出的光经过510nm蓝色入射滤光镜滤光后形成激发光，经入射光纤传导后投射到样品池中的被测样品，样品被激发，发出荧光。荧光再通过发射光纤传导至棱镜，由于棱镜对不同波长的光有不同的折射率，经过棱镜的折射后，按照波长的大小分成的光谱成像在摄像头上。计算机根据光谱计算出需要的光的强度。通过棱镜分光和光纤导光，可实现一次全部通道荧光采集的实现而无需切换滤光片，节省了多通道检测时滤光镜之间的切换。通过光纤系统避免了不同样品孔之间的机械移动和CCD采集模式的边缘效应。从而，可以实现短时间、高效率的检测。[0027]上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

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图1

图2

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