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CN107389644A - 一种快速荧光定量装置 - Google Patents

一种快速荧光定量装置 Download PDF

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于源华
王哲
宫平
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Abstract

一种快速荧光定量装置，属于生物检测设备技术领域，其特征是：激发光源A位于样品槽左侧，激发光源B位于样品槽右侧，用于激发样品中的荧光物质；激发光探测单元A位于激发光源A与样品槽之间，激发光探测单元B位于激发光源B与样品槽之间，激发光探测单元B与样品槽高度均低于激发光源B，保证激发光能照射到样品槽内样品；荧光探测单元A、荧光探测单元B分别垂直位于样品槽与激发光光路的两侧，焊接在电路板上，嵌于光传输通道内。有益效果是：可提供双波段激发光，实现自由切换，将整个光学检测系统进行隔离与保护，提高了实验的准确性和灵敏度。设计光路简化了设备复杂程度，同时减小了探测单元的体积。

Description

一种快速荧光定量装置
技术领域
本发明属于生物检测设备技术领域。
背景技术
荧光定量技术是医学领域中一种常用的检测技术，具有非常重要的作用。其原理是利用被分析物质在特定波长光激发下会产生荧光的特性对其进行定性定量检测。这种方法不但方便、快捷，通常还具有较高的灵敏度和选择性，因此被普遍用于实时和原位检测。检测荧光信号装置，由于具有快速、操作简便、试剂稳定、可室温储运、不易污染的特点以及利用荧光检测仪定量检测的优势而发展迅速。
荧光定量PCR技术是近年来发展起来的新型技术，其定量迅速且特异性强、灵敏度高等，但成本昂贵，定量结果易受样本质量的影响，同时客观地限制了仪器的小型化与便携化。另外紫外分光光度法能够提供被分析物质的质量和数量(OD值)的信息，但这种方法的灵敏度低，需要消耗的样本大，不能实现被分析物质的特异定量。紫光吸光法不具选择性，测量260nm所有分子的吸光值——包含DNA，RNA，蛋白质，游离核苷酸或多余的盐离子。此外，紫外分光光度计的灵敏度不足，无法完成低浓度DNA、RNA和蛋白质的精确定量。
针对以上不足之处，设计了本发明装置用于下列特殊情况下使用：当样品十分稀有且难以处理；提取后的DNA量很少；或者该样品将被用于成本昂贵的下游实验；这些样品将用于实时定量PCR(qPCR)或下一代测序法(NGS)等需要精密测定的实验；接下来要进行转染或其他应用；需要几天或几周才能获得结果的实验；样品制备过程复杂，需要激光显微切割(LCM)等特殊技术。
发明内容
本发明的目的是：提供一种快速荧光定量装置，它将大大提升测量的准确性，避免不准确测量带来的重复工作。
本发明的技术方案如下：
本发明需要与高灵敏的定量分析试剂盒配套使用，精确定量DNA,RNA和蛋白质浓度。采用专门研制的荧光染料，只有与样品中的靶分子特异结合时方可发射荧光信号，即使在浓度很低时，从而报告靶分子的浓度，避免不准确测量带来的重复工作。因此这种特异性可以获得比传统紫外吸光法更加精确的结果。
本装置包括激发光源A、激发光源B、激发光探测单元A、激发光探测单元B、荧光探测单元A、荧光探测单元B、滤光片A、滤光片B、滤光片C、滤光片D、样品槽、光传输通道、信号检测单元、主控单元、激发光控制单元、液晶显示单元、电路板、壳体、样品槽盖、屏蔽罩。
激发光源A(1)位于样品槽(11)左侧，激发光源B(2)位于样品槽(11)右侧，分别焊接在电路板(17)上，嵌于光传输通道(12)内，用于激发样品中的荧光物质。
激发光探测单元A(3)位于激发光源A(1)与样品槽(11)之间，激发光探测单元B(4)位于激发光源B(2)与样品槽(11)之间，激发光探测单元B(4)与样品槽(11)高度均低于激发光源B(2)，激发光探测单元B(4)与样品槽(11)焊接在电路板(17)上，嵌于光传输通道(12)内，保证激发光可以照射到样品槽(11)内样品，用于对激发光的状态进行实时监测，确认激发光是否正常工作、光强度是否稳定。
荧光探测单元A(5)、荧光探测单元B(6)分别垂直位于样品槽(11)与激发光光路的两侧，焊接于电路板(17)上，嵌于光传输通道(12)内。接收并检测由样本槽(11)内待测样本发出的荧光信号强度，均采用高精度、高灵敏度的光电二极管，可提高荧光检测精度，测量范围为300-1,000nm。这些荧光染料只有与这些靶分子结合时才会发射荧光信号，即使在浓度很低时，避免不准确测量带来的重复工作。发射通道：绿光510–580nm、红光665–720nm。选择蓝光激发时，读取绿色或远红外通道的荧光。当激发光为红光时，只读取远红外通道的荧光。
光传输通道(12)为封闭式光传输通道，底部通过膨胀螺栓固定于电路板(17)上，将光路各个组件进行了很有效的保护，收集激发光源A(1)、激发光源B(2)发射光，分别通过滤光片A(7)、滤光片B(8)到达样品槽(11)，并收集激发的荧光信号，通过滤光片C(9)、滤光片D(10)到达荧光探测单元A(5)、荧光探测单元B(6)。能有效消除外界杂散光的干扰，而且可以阻止灰尘对光路组件的污染，使光传输更洁净，大大提高了检测的准确性及灵敏度。
滤光片A(7)、滤光片B(8)分别位于激发光源A(1)、激发光源B(2)与样品槽(11)之间，嵌于光传输通道(12)内，用于滤除激发光之外的杂散光；所述滤光片C(9)、滤光片D(10)分别位于样品槽(11)与荧光探测单元A(5)、荧光探测单元B(6)之间，用于滤除荧光之外的杂散光。
信号检测单元(13)焊接在电路板(17)上，用于将荧光探测单元A(5)、荧光探测单元B(6)转换的电信号，进行前置放大、解调、滤波、采集。
主控单元(14)焊接在电路板(17)上，采用的双核处理器，5秒内快速准确地定量DNA，RNA和蛋白。将结果数据显示到液晶显示屏(16)，并存储。
激发光控制单元(15)焊接在电路板(17)上，用于控制激发光源A(1)、激发光源B(2)输出光强度。
液晶显示单元(16)镶嵌于壳体(18)上表面，通过通讯线缆与电路板(17)连接，用于人机交互，功能选择，数据存储。
样品槽盖(19)位于样品槽(11)之上，采用不透光材料制作，检测时将其盖严，用于减少环境中的杂散光对实验结果的影响。
屏蔽罩(20)罩位于光传输通道(12)之上，采用薄铝材料，用于屏蔽电磁信号干扰，可有效提高信噪比。
本发明的有益效果是：使用了双激发光源，可提供双波段激发光，并可实现两种激发光的自由切换，增加了光传输通道模块，将整个光学检测系统进行隔离与保护，使得整个光传输过程更洁净，提高了实验的准确性和灵敏度。设计光路简化了设备复杂程度，同时减小了探测单元的体积。本发明的技术方案中，利用滤光片及高灵敏度光电二极管组成荧光强度检测单元，通过信号处理单元将信号传到主控单元进行数据分析处理，一键化操作，整个过程操作方便。通过各部件的配合能准确的检测出物体中的荧光，光源损失小，荧光检测灵敏度高，检测准确率稳定度高。其检测方法相比于传统的紫外吸光法更加准确，适用于在实验室及医疗检测方面。
本发明装置，配套高灵敏的定量分析试剂盒，精确定量DNA,RNA和蛋白质浓度。采用专门研制的荧光染料，只有与样品中的靶分子特异结合时方可发射荧光信号，即使在浓度很低时，从而报告靶分子的浓度，避免不准确测量带来的重复工作。因此这种特异性可以使您获得比传统紫外吸光法更加精确的结果。
附图说明
图1是本发明外观整体结构图。
图2是本发明整体结构局剖图。
图3是本发明结构及工作原理示意图。
具体实施方式
实施例1
下面结合附图对本发明做进一步描述：
如图所示，1是激发光源A、2是激发光源B、3是激发光探测单元A、4是激发光探测单元B、5是荧光探测单元A、6是荧光探测单元B、7是滤光片A、8是滤光片B、9是滤光片C、10是滤光片D、11是样品槽、12光传输通道、13是信号检测单元、14是主控单元、15是激发光控制单元、16是液晶显示单元、17是电路板、18是壳体、19是样品槽盖、20是屏蔽罩。
所述激发光源A(1)位于样品槽(11)左侧，激发光源B(2)位于样品槽(11)右侧，分别焊接在电路板(17)上，嵌于光传输通道(12)内，用于激发样品中的荧光物质。
所述激发光探测单元A(3)位于激发光源A(1)与样品槽(11)之间，激发光探测单元B(4)位于激发光源B(2)与样品槽(11)之间，两者高度均低于激发光源，焊接于电路板(17)上，嵌于光传输通道(12)内，保证激发光可以照射到样品槽(11)内样品，用于对激发光的状态进行实时监测，确认激发光是否正常工作、光强度是否稳定；
所述荧光探测单元A(5)、荧光探测单元B(6)分别位于以样品槽(11)为垂足，与激发光光路垂直的两侧，焊接于电路板(17)上，嵌于光传输通道(12)内。接收并检测由样本槽(11)内待测样本发出的荧光信号强度，均采用高精度、高灵敏度的光电二极管，可提高荧光检测精度，测量范围为300-1,000nm。这些荧光染料只有与这些靶分子结合时才会发射荧光信号，即使在浓度很低时，避免不准确测量带来的重复工作。发射通道：绿光510–580nm、红光665–720nm。选择蓝光激发时，读取绿色或远红外通道的荧光。当激发光为红光时，只读取远红外通道的荧光。
所述光传输通道(12)，为封闭式光传输通道，底部通过膨胀螺栓固定于电路板(17)上，将光路各个组件进行了很有效的保护，收集激发光源A(1)、激发光源B(2)发射光，分别通过滤光片A(7)、滤光片B(8)到达样品槽(11)，并收集激发的荧光信号，通过滤光片C(9)、滤光片D(10)到达荧光探测单元A(5)、荧光探测单元B(6)。能有效消除外界杂散光的干扰，而且可以阻止灰尘对光路组件的污染，使光传输更洁净，大大提高了检测的准确性及灵敏度。
所述滤光片A(7)、滤光片B(8)分别位于激发光源A(1)、激发光源B(2)与样品槽(11)之间，嵌于光传输通道(12)内，用于滤除激发光之外的杂散光；所述滤光片C(9)、滤光片D(10)分别位于样品槽(11)与荧光探测单元A(5)、荧光探测单元B(6)之间，用于滤除荧光之外的杂散光。
所述信号检测单元(13)焊接于电路板(17)上，用于将荧光探测单元A(5)、荧光探测单元B(6)转换的电信号，进行前置放大、解调、滤波、采集。
所述主控单元(14)焊接于电路板(17)上，采用的双核处理器，5秒内快速准确地定量DNA，RNA和蛋白。将结果数据显示到液晶显示屏(16)，并存储。
所述激发光控制单元(15)焊接于电路板(17)上，用于控制激发光源A(1)、激发光源B(2)输出光强度。
所述液晶显示单元(16)镶嵌于壳体(18)上表面，通过通讯线缆与电路板(17)连接，用于人机交互，功能选择，数据存储。
所述样品槽盖(19)位于样品槽(11)之上，采用不透光材料制作，检测时将其盖严，用于减少环境中的杂散光对实验结果的影响。
所述屏蔽罩(20)罩于光传输通道(12)之上，采用薄铝材料，用于屏蔽电磁信号干扰，可有效提高信噪比。
本实例中，双激发光源包括蓝光LED和红光LED，可以根据需要手动选择。当选择蓝光激发时，该装置读取绿色或远红外通道的荧光。当激发光为红光时，只读取远红外通道的荧光。
本实例中，上述激发光探测单元，可以对激发光的状态进行实时监测并由激光输出单元进行补偿。当未探测到激发光则在显示屏幕上提示报警；当激发光强度存在偏差时，则进行激发光补偿。
本实例中，光传输通道将光路各个组件进行了很有效的保护，并能有效消除外界杂散光的干扰，而且可以阻止灰尘对光路组件的污染，使光传输更洁净，大大提高了检测的准确性及灵敏度。
本实例中，带通滤光片针对两种激发光源，分别采用了钬玻璃和钕镨玻璃材质的滤光片，提高激发光波的准确度。
本实例中，荧光探测单元采用高精度、高灵敏度的光电二极管，提高了荧光检测精度，由信号检测单元将光电二极管转换的电信号发送到主控单元进行数据处理，并显示与显示屏幕上，且数据可以保存。
本实例中，光传输通道将光路各个组件进行了很有效的保护，并能有效消除外界杂散光的干扰，而且可以阻止灰尘对光路组件的污染，使光传输更洁净，大大提高了检测的准确性及灵敏度。
本实例中，荧光定量装置，其使用方法包括如下步骤：
步骤一：点击主屏幕的荧光计按钮，进入荧光计模式；
步骤二：选择激发光。从菜单中选择：蓝光(470nm)或红光(635nm)；
步骤三：进行两点定标。分别插入标准值1与标准值2样本进行检测，获得标准曲线；
步骤四：插入样品。选择读取样品管；
步骤五：读取样品。对于蓝色激发光，荧光计显示绿色发射光或远红外发射光数值。采用红色激发光，您可以看到样品的远红外发射光数值。取出样品管，选择读取样品管,即可进行下一个样品的检测。

Claims (2)

1.一种快速荧光定量装置，其特征是：
激发光源A位于样品槽左侧，激发光源B位于样品槽右侧，分别焊接在电路板上，嵌于光传输通道内，用于激发样品中的荧光物质；激发光探测单元A位于激发光源A与样品槽之间，激发光探测单元B位于激发光源B与样品槽之间，激发光探测单元B与样品槽高度均低于激发光源B，激发光探测单元B与样品槽焊接在电路板上，嵌于光传输通道内，保证激发光能照射到样品槽内样品；
荧光探测单元A、荧光探测单元B分别垂直位于样品槽与激发光光路的两侧，焊接在电路板上，嵌于光传输通道内；
光传输通道为封闭式光传输通道，底部通过膨胀螺栓固定于电路板上；
滤光片A、滤光片B分别位于激发光源A、激发光源B与样品槽之间，嵌于光传输通道内；
信号检测单元焊接在电路板上，用于将荧光探测单元A、荧光探测单元B转换的电信号，进行前置放大、解调、滤波、采集；
主控单元焊接在电路板上；
激发光控制单元焊接在电路板上；
液晶显示单元镶嵌于壳体上表面，通过通讯线缆与电路板连接。
2.如权利要求1所述的一种快速荧光定量装置，其特征是：
荧光探测单元A、荧光探测单元B分别垂直位于样品槽与激发光光路的两侧，焊接于电路板上，嵌于光传输通道内；测量范围为300-1,000nm；发射通道为绿光510–580nm、红光665–720nm；选择蓝光激发时，读取绿色或远红外通道的荧光；当激发光为红光时，只读取远红外通道的荧光。
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