[发明专利]一种光纤阵列成像检测装置

说明书

本发明提供了一种基于光纤阵列来实现荧光定量PCR仪荧光采集的装置及方法。荧光采集装置包括激发光源、激发光滤光片、光纤阵列、荧光滤光片以及CMOS成像装置，所述光纤阵列包括处于同一水平面的激发光纤端面和反射光纤端面。本发明具有聚焦面统一，采集的荧光能量高、荧光信号稳定的优点，与单点扫描式成像方法相比，因为显著缩短采集时间，则可以完全克服边缘效应和图像畸变所造成的采集荧光信号数据不一致的问题。基于本发明荧光采集装置的荧光定量PCR仪性能好，相关指标已经达到或优于进口荧光PCR仪。

技术领域

本发明涉及光电分析领域，具体涉及一种基于光纤阵列来实现荧光定量PCR仪荧光采集的装置及方法。

背景技术

荧光定量PCR检测系统工作原理是使反应物在指定的变性温度、复性温度和延伸温度之间自动循环的仪器，通过变性、复性和延伸的温度循环可在短时间内将靶DNA扩增数百万倍。同时，通过使用不同波长的激发光照射试管，当试管中的试剂被激发出荧光时，光学传感器(PMT,PD,CCD等)采集到荧光强度信号并传送到计算机进行实时数据显示和分析。

目前的现有荧光定量PCR仪在进行荧光信号采集时使用的是CCD整面成像(如型号ABI7500)或者使用APD或PMT(如型号CFX96)单点扫描式成像。

CCD(Charge Coupled Device)是电荷藕合器件图像传感器。是一种将光信号转换成电信号的新型半导体成像器件，是在大规模集成电路工艺基础上研制而成的一种新型MOS型集成电路芯片。它能存储由光或电激励产生的信号电荷，具有光谱范围宽、量子效率高、暗电流小、噪音低、灵敏度高等特点，因而CCD在图像传感、光谱分析、工业控制与测量、机器人视觉等方面有广泛的应用它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。

然而，使用CCD整面成像会产生采集图像的边缘效应和图像畸变等现象而造成样本的检测数据不一致的缺点，并且面光源的维护工作很困难。

APD检测器：APD是在激光通信中使用的光敏元件。在以硅或锗为材料制成的光电二极管的P-N结上加上反向偏压后，射入的光被P-N结吸收后会形成光电流。加大反向偏压会产生“雪崩”(即光电流成倍地激增)的现象，因此这种二极管被称为“雪崩光电二极管”。PMT是光电倍增管，是光子技术器件中的一个重要产品，它是一种具有极高灵敏度和超快时间响应的光探测器件。光电倍增管是一种真空器件。

使用APD或者PMT(如CFX96)都是单点检测器，使用单点扫描式成像都存在荧光信号采集时间过长而导致信号衰减多等缺陷。

为克服现有技术中对于荧光采集过程中存在的图像边缘效应和图像畸变现象，以及荧光信号采集时间过长而导致信号衰减多等缺陷，本发明提供一种基于光纤阵列来实现荧光定量PCR仪荧光采集的装置及方法，与单点扫描式成像方法相比，因为显著缩短采集时间，则可以完全克服边缘效应和图像畸变所造成的采集荧光信号数据不一致的问题。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术中在荧光信号采集过程中存在的图像边缘效应和图像畸变所造成的采集荧光信号数据不一致的问题，提供一种基于光纤阵列来实现荧光定量PCR仪荧光采集的装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种荧光采集装置，包括激发光源、激发光滤光片、光纤阵列、荧光滤光片以及CMOS成像装置。

优选的，所述激发光源为LED或激光。

优选的，所述光纤阵列包括激发光纤端面和反射光纤端面。