[發(fā)明專利]轉(zhuǎn)輪式光學(xué)組件及轉(zhuǎn)輪式PCR光學(xué)系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111367611.6
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN113789261A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張密
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市剛竹智造科技有限公司
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38;C12M1/34;G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 黃鴻華

本申請涉及轉(zhuǎn)輪式光學(xué)組件及轉(zhuǎn)輪式PCR光學(xué)系統(tǒng)，光學(xué)通道旋轉(zhuǎn)輪設(shè)有激發(fā)光模組及熒光探測模組，光纖輪設(shè)有準(zhǔn)直模組及熒光收集模組；激發(fā)光模組與準(zhǔn)直模組共同組成激發(fā)光路，熒光收集模組與熒光探測模組共同組成探測光路；電機(jī)用于僅旋轉(zhuǎn)光學(xué)通道旋轉(zhuǎn)輪以切換對準(zhǔn)激發(fā)光路及探測光路。顯著提高了光學(xué)系統(tǒng)的集成度，減小了光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)所占空間，可實現(xiàn)對PCR反應(yīng)腔室中多個波段的熒光檢測，適用于各種PCR擴(kuò)增系統(tǒng)；且光學(xué)通道的切換由光學(xué)通道旋轉(zhuǎn)輪單獨旋轉(zhuǎn)完成，大大降低了對準(zhǔn)難度，減少了系統(tǒng)的機(jī)械損傷；有效減少了光學(xué)系統(tǒng)的繁雜度，并消除了多個重復(fù)光學(xué)通道的使用；采用的光纖沒有機(jī)械運動，沒有光纖磨損影響使用壽命等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及熒光定量PCR檢測領(lǐng)域，特別是涉及轉(zhuǎn)輪式光學(xué)組件及轉(zhuǎn)輪式PCR光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（Polymerase Chain Reaction，PCR）技術(shù)是一種短時間內(nèi)在體外實現(xiàn)對特定DNA片段進(jìn)行大量擴(kuò)增然后進(jìn)行定性分析的技術(shù)。然而，最初的PCR儀只能對擴(kuò)增的最終結(jié)果進(jìn)行定性分析，無法實時監(jiān)測PCR擴(kuò)增反應(yīng)每個循環(huán)的擴(kuò)增情況，導(dǎo)致復(fù)現(xiàn)性無法觀測、并無法在過程中確認(rèn)操作誤差而浪費實驗時間。之后出現(xiàn)了實時熒光定量PCR（Real-time qPCR）技術(shù)，該技術(shù)在PCR反應(yīng)體系中加入特異性的DNA熒光探針，通過每次循環(huán)對熒光信號的探測來實時監(jiān)控目標(biāo)DNA的擴(kuò)增情況。

隨著生物醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展，只能對單一目標(biāo)DNA序列進(jìn)行實時擴(kuò)增探測的PCR檢測系統(tǒng)已無法滿足高效醫(yī)療檢測的需求。PCR檢測系統(tǒng)迫切需要在同一個實驗內(nèi)能實現(xiàn)多種熒光染料的探測，以達(dá)到在單次PCR擴(kuò)增中快速對多段特征DNA序列進(jìn)行檢測的目標(biāo)。在實時熒光定量PCR技術(shù)的基礎(chǔ)上，對反應(yīng)體系中多個目標(biāo)DNA加入不同的引物和熒光探針，然后在熒光定量PCR擴(kuò)增過程中同時實現(xiàn)多個目標(biāo)DNA熒光探針的監(jiān)測，這種多通道同時探測PCR擴(kuò)增的技術(shù)為多重PCR（Multiplex PCR）。

目前實時定量PCR檢測系統(tǒng)的多通道采集熒光方案主要為：設(shè)置多個獨立的檢測光學(xué)通道并用激發(fā)濾鏡輪和熒光濾鏡輪實現(xiàn)通道切換。在此情況下，多個獨立的檢測光學(xué)通道采用部分相同的元件及結(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)將面臨光學(xué)系統(tǒng)繁雜重復(fù)、材料成本高等問題。另一方面，對兩個濾光片輪的機(jī)械控制定位容易給系統(tǒng)帶來較多的機(jī)械損傷，同時多輪控制的定位精度易受運動機(jī)制限制，降低可靠性。

在多重PCR儀中，熒光探針會由多種不同的熒光基團(tuán)來合成。不同的熒光基團(tuán)有各自對應(yīng)的激發(fā)光波長和激發(fā)熒光波長，因此，多重實時定量PCR儀通常有多個獨立的熒光激發(fā)和探測通道。同時，單個反應(yīng)腔室往往需要接通多個光學(xué)通道的對應(yīng)接口。如此一來，實時定量PCR儀不可避免地存在多個復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)、多個通道接口使結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、材料成本高、檢測靈敏度偏低等缺點。進(jìn)一步，目前用于不同光學(xué)通道切換的方法通常為雙濾鏡輪切換法即雙濾光片輪切換法，這種在光路中使用兩個機(jī)動輪的方法不可避免會有機(jī)械損傷高、定位控制難等問題。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種轉(zhuǎn)輪式光學(xué)組件及轉(zhuǎn)輪式PCR光學(xué)系統(tǒng)。

一種轉(zhuǎn)輪式光學(xué)組件，包括光學(xué)通道旋轉(zhuǎn)輪、光纖輪以及電機(jī)；

所述光學(xué)通道旋轉(zhuǎn)輪設(shè)有至少三個激發(fā)光模組及至少三個熒光探測模組，所述光纖輪設(shè)有準(zhǔn)直模組及熒光收集模組；

每一個所述激發(fā)光模組與所述準(zhǔn)直模組共同組成一個激發(fā)光路，每一個所述熒光收集模組與所述熒光探測模組共同組成一個探測光路；

所述電機(jī)用于僅旋轉(zhuǎn)所述光學(xué)通道旋轉(zhuǎn)輪以分別切換對準(zhǔn)各所述激發(fā)光路及各所述探測光路；

所述光纖輪用于通過所述準(zhǔn)直模組將所述激發(fā)光模組的激發(fā)光準(zhǔn)直傳輸?shù)酱郎y樣品且通過所述熒光收集模組獲取激發(fā)的熒光。