CN219891259U - 用于蛋白流式检测的光学装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于蛋白流式检测的光学装置，所述光学装置包括依次设置的激光光源、反射镜、二向色镜、第一透镜、第二透镜、荧光探测器、第三透镜及散射光探测器，其中，所述反射镜的中部设置有透光孔，所述二向色镜配置为反射所述发射光束以改变所述发射光束的传播方向，所述第一透镜配置为将所述二向色镜反射的发射光束聚焦为激发光斑；所述第二透镜设置于所述二向色镜的荧光投射光路中并配置为将自所述二向色镜透过的荧光聚焦至所述荧光探测器；所述第三透镜设置于所述反射镜的散射光反射光路中并配置为将所述反射镜反射的散射光聚焦至所述散射光探测器。本实用新型的光学装置信噪比较高，检测的数值更加准确。
Description
技术领域
本实用新型属于生物检测领域领域，具体涉及一种用于蛋白流式检测的光学装置。
背景技术
单分子免疫检测法通过将待检测分子限制在极小空间范围内(纳升以下)，对检测信号进行绝对计数，可以对血清、血浆、泪液等体液中的蛋白进行超高灵敏度(可达10-18mol/L)检测，在临床上或科研上，都具有广泛的应用。
目前市场上具有采用CCD拍照的方式进行单分子检测，免疫反应后的磁珠平铺于流通池中，CCD相机对磁珠进行明场拍照和荧光拍照。明场图像用于分析磁珠数目及位置，荧光照片用于分析磁珠中带有荧光标记的比例。但由于CCD拍照是对所有磁珠同时检测，光源要均匀打在所有待测区域，单位面积光强就会比较低，再加上CCD的灵敏度较低，所以就需要曝光较长时间，噪声随之增加，信噪比变差。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的一个目的是提供一种改进的用于蛋白流式检测的光学装置。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种用于蛋白流式检测的光学装置，包括依次设置的激光光源、反射镜、二向色镜及第一透镜，其中，所述反射镜的中部设置有供所述激光光源发出的发射光束通过并入射至所述二向色镜的透光孔，所述二向色镜配置为反射所述发射光束以改变所述发射光束的传播方向，所述第一透镜配置为将所述二向色镜反射的发射光束聚焦为激发光斑；
所述光学装置还包括沿荧光光轴依次设置的第二透镜和荧光探测器，所述第二透镜设置于所述二向色镜的荧光投射光路中并配置为将自所述二向色镜透过的荧光聚焦至所述荧光探测器；
所述光学装置还包括沿散射光光轴依次设置的第三透镜及散射光探测器，所述第三透镜设置于所述反射镜的散射光反射光路中并配置为将所述反射镜反射的散射光聚焦至所述散射光探测器。
优选地，所述荧光光轴直线延伸，所述荧光探测器、所述第二透镜、所述二向色镜及所述第一透镜自上至下依次设置。
更优选地，所述激光光源、所述反射镜及所述二向色镜沿水平方向依次设置，所述散射光探测器、所述第三透镜及所述反射镜自上至下依次设置。
更优选地，所述反射镜具有用于反射散射光的第一反射面，所述第一反射面和所述发射光束自所述反射镜中穿过的传播方向的夹角为45度；所述二向色镜具有反射散射光的第二反射面，所述第一反射面和所述第二反射面相对且相互平行。
更优选地，所述透光孔具有沿所述传播方向延伸的中心线。
优选地，所述荧光探测器为雪崩光电二极管或光电倍增管。
优选地，所述散射光探测器为光敏二极管。
更优选地，所述光学装置还包括设置于所述激光光源和所述反射镜之间的柱透镜或棱镜。
优选地，所述光学装置还包括用于滤除荧光的荧光滤光片及用于滤除发射光的发射光滤光片，所述荧光滤光片设置于所述反射镜和所述二向色镜之间，所述发射光滤光片设置于所述二向色镜和所述第二透镜之间。
优选地，所述光学装置还包括第一遮光材料和第二遮光材料，所述第一遮光材料设置于所述反射镜的与所述散射光反射光路相对的一侧，所述第二遮光材料设置于所述二向色镜的与发射光束入射光路相对的一侧。
优选地，所述蛋白为免疫蛋白。
本实用新型采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
本实用新型的用于蛋白流式检测的光学装置，荧光探测器能够逐个检测目标蛋白被激发出的荧光，散射光探测器能够逐个检测非目标蛋白形成的散射光，能够应用于单分子蛋白的流式检测系统中，提高检测的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本实用新型实施例的光学装置的检测示意图；
图2为一种微流控芯片的检测微通道的示意图；
图3为根据本实用新型实施例的反射镜的结构图。
其中，
100、微球；
1、微流控芯片；11、检测微通道；
2、光学装置；21、激光光源；22、反射镜；221、透光孔；222、第一反射面；23、二向色镜；231、第二反射面；24、第一透镜；25、第二透镜；26、荧光探测器；27、第三透镜；28、散射光探测器；29、荧光滤光片；291、发射光滤光片；292、第一遮光材料；293、第二遮光材料；3、激发光斑；4、柱透镜。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
参照图1至图3所示，本实施例提供一种用于蛋白流式检测的光学装置2，光学装置2包括激光光源21、反射镜22、二向色镜23、第一透镜24、第二透镜25、荧光探测器26、第三透镜27、散射光探测器28、荧光滤光片29、发射光滤光片291、第一遮光材料292、第二遮光材料293和柱透镜4。
参照图1所示，该光学装置2设置于一微流控芯片1的上方。微流控芯片1不是本实用新型的发明要点，其可采用已知的结构。例如，微流控芯片1包括检测微通道11，检测微通道11配置为使微球溶液中的微球100逐个通过，其中微球100的表面偶联有蛋白捕获抗体，微球100经过和样本及荧光物质偶联抗体的混合孵育。本实施例中的蛋白指的是免疫蛋白，该光学装置2用于检测带有荧光的微球100的数量及不带荧光的微球100的数量。进一步地，微球为磁性微球或磁珠，通过双抗夹心法原理，其表面可吸附有免疫蛋白，和发光底物反应后，和免疫蛋白偶联的荧光物质可在激光的照射下发出荧光。含微球的溶液可在外力驱动(例如活塞、泵)下缓慢流过检测微通道11，并逐个自激光光斑3处通过。
反射镜22具有用于反射散射光的第一反射面222，第一反射面222和发射光束自反射镜22中穿过的传播方向的夹角为45度。二向色镜23具有反射散射光的第二反射面231，第一反射面222和第二反射面231相对且相互平行。
更进一步地，结合图3所示，反射镜22的中部设置有供激光光源21发出的发射光束通过并入射至二向色镜23的透光孔221，透光孔221具有沿传播方向延伸的中心线。二向色镜23配置为反射发射光束以改变发射光束的传播方向，第一透镜24配置为将二向色镜23反射的发射光束聚焦为激发光斑3，激光光斑3处于微流控芯片1的检测微通道11中。
第二透镜25和荧光探测器26沿荧光光轴依次设置，荧光光轴直线延伸，荧光探测器26、第二透镜25、二向色镜23及第一透镜24自上至下依次设置并位于检测微通道11的正上方。第二透镜25设置于二向色镜23的荧光投射光路中并配置为将自二向色镜23透过的荧光聚焦至荧光探测器26，荧光探测器26为雪崩光电二极管或光电倍增管。
第三透镜27和散射光探测器28沿散射光光轴依次设置，第三透镜27设置于反射镜22的散射光反射光路中并配置为将反射镜22反射的散射光聚焦至散射光探测器28。激光光源21、反射镜22及二向色镜23沿水平方向依次设置，散射光探测器28、第三透镜27及反射镜22自上至下依次设置，其中，散射光探测器28为光敏二极管。
柱透镜4设置于激光光源21和反射镜22之间，柱透镜4和第一透镜24配合将激光光斑3调节到合适的大小，具体地，可在光学软件中进行调节柱透镜4的曲率半径，然后仿真模拟和/或调节第一透镜24和微流控芯片1的间距。柱透镜4也可以用棱镜替代；荧光滤光片29用于滤除荧光以及发射光束中的杂光，发射光滤光片291用于滤除发射光，荧光滤光片29设置于反射镜22和二向色镜23之间，发射光滤光片291设置于二向色镜23和第二透镜25之间；第一遮光材料292设置于反射镜22的与散射光反射光路相对的一侧，第二遮光材料292设置于二向色镜23的与发射光束入射光路相对的一侧。
在检测带荧光的微球100的数量及不带荧光微球100的数量之前，先提供微球溶液，微球溶液中包含多个微球100，微球100的表面偶联有蛋白捕获抗体，且微球100经过和样本及荧光物质偶联抗体的混合孵育以及和发光底物的反应，然后，使微球溶液流过微流控芯片1的检测微通道11，其中微球100逐个通过检测微通道11；同时，激发光源21发出发射光束并形成激光光斑3，微球100逐个经过激光光斑3的照射；
其中，表面偶联有目标蛋白的微球100被激发出荧光，被激发出的荧光透过二向色镜23，然后被发射光滤光片291再次过滤，最后通过荧光探测器26对表面偶联有目标蛋白的微球进行检测和计数；表面偶联或未偶联目标蛋白的微球均会将发射光束散射形成散射光，散射光先经二向色镜23反射，再经反射镜22反射，最后通过散射光探测器28对所有微球进行检测和计数；根据计数结果获得样本中的目标蛋白浓度。
本实施例的激光光源21发出发射光束后透过柱透镜4后，穿过反射镜22的透光孔221，然后再透过荧光滤光片29，接着经二向色镜23反射再经过第一透镜24后聚焦到微流控芯片1的检测微通道11上。激发光斑3为椭圆形，激发光斑3的长轴和检测微通道11垂直，并且激发光斑3的长轴的长度大于检测微通道11的宽度。微球100沿检测微通道11流过激发光斑3，表面偶联有目标蛋白的微球被激发出荧光，表面偶联或未偶联目标蛋白的微球均会将发射光束散射形成散射光，散射光的波长和激光相同，荧光的波长比激光长。荧光和散射光向各个方向发射，其中部分光被第一透镜24收集后打到二向色镜23上。由于荧光波长较长，可以透过二向色镜23，然后被发射光滤光片291再次过滤，以去除发射光。荧光被第二透镜27聚集在雪崩光电二极管或光电倍增管上。散射光由于波长较短，会被二向色镜23反射，再被反射镜22反射，然后透过第三透镜27聚集到光敏二极管上。
当表面偶联有目标蛋白的微球100流经检测微通道11时，散射光探测器28和荧光探测器29同时有信号出现；当表面未偶联目标蛋白的微球流经检测微通道11时，只有散射光探测器28有信号脉冲，这样可以对流过的微球进行计数，得到表面偶联有目标蛋白的微球和所有目标蛋白的微球的数量，并根据计算结果获得样本中的目标蛋白浓度。
只调节柱透镜4和/或第一透镜24即可调节聚焦光斑3的形状和/或大小，例如，使柱透镜4和/或第一透镜24沿光束传播方向移动，调光方便，难度较低。
本实施例利用雪崩光电二极管或光电倍增管检测荧光，利用光敏二极管检测散射光，和CCD拍照相比，信噪比有较大提升。反射镜22具有透光孔221，将发射光束、散射光以及荧光集成在一个光学装置中，简化了光路设计和调试，提高了集成度，减小了体积和调光难度。
如本说明书和权利要求书中所示，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限定本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型的原理所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于蛋白流式检测的光学装置，其特征在于，包括依次设置的激光光源、反射镜、二向色镜及第一透镜，其中，所述反射镜的中部设置有供所述激光光源发出的发射光束通过并入射至所述二向色镜的透光孔，所述二向色镜配置为反射所述发射光束以改变所述发射光束的传播方向，所述第一透镜配置为将所述二向色镜反射的发射光束聚焦为激发光斑；
所述光学装置还包括沿荧光光轴依次设置的第二透镜和荧光探测器，所述第二透镜设置于所述二向色镜的荧光投射光路中并配置为将自所述二向色镜透过的荧光聚焦至所述荧光探测器；
所述光学装置还包括沿散射光光轴依次设置的第三透镜及散射光探测器，所述第三透镜设置于所述反射镜的散射光反射光路中并配置为将所述反射镜反射的散射光聚焦至所述散射光探测器。
2.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述荧光光轴直线延伸，所述荧光探测器、所述第二透镜、所述二向色镜及所述第一透镜自上至下依次设置。
3.根据权利要求1或2所述的光学装置，其特征在于，所述激光光源、所述反射镜及所述二向色镜沿水平方向依次设置，所述散射光探测器、所述第三透镜及所述反射镜自上至下依次设置。
4.根据权利要求3所述的光学装置，其特征在于，所述反射镜具有用于反射散射光的第一反射面，所述第一反射面和所述发射光束自所述反射镜中穿过的传播方向的夹角为45度；所述二向色镜具有反射散射光的第二反射面，所述第一反射面和所述第二反射面相对且相互平行。
5.根据权利要求4所述的光学装置，其特征在于，所述透光孔具有沿所述传播方向延伸的中心线。
6.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述荧光探测器为雪崩光电二极管或光电倍增管。
7.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述散射光探测器为光敏二极管。
8.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述光学装置还包括设置于所述激光光源和所述反射镜之间的柱透镜或棱镜。
9.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述光学装置还包括用于滤除荧光的荧光滤光片及用于滤除发射光的发射光滤光片，所述荧光滤光片设置于所述反射镜和所述二向色镜之间，所述发射光滤光片设置于所述二向色镜和所述第二透镜之间。
10.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述光学装置还包括第一遮光材料和
第二遮光材料，所述第一遮光材料设置于所述反射镜的与所述散射光反射光路相对的一侧，
所述第二遮光材料设置于所述二向色镜的与发射光束入射光路相对的一侧。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116519647A (zh) * | 2023-03-23 | 2023-08-01 | 江苏汇先医药技术有限公司 | 一种蛋白的流式检测系统及方法 |
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