[发明专利]一种实时荧光定量PCR激发检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光定量PCR检测系统，尤其是一种基于可调谐滤光片实现全波长荧光激发及检测(声光可调谐、液晶可调谐)的定量PCR检测系统。

背景技术

实时荧光定量PCR检测系统工作原理是使反应物在特定的变性温度、复性温度和延伸温度之间进行温度循环，将靶DNA进行数百万倍的扩增；同时通过使用不同波长的激发光(多激发)或单一波长的激发光(单激发)照射试管，当试管中的试剂被激发出荧光时，通过光学传感器采集到荧光强度信号传送到计算机进行实时的数据分析。

目前主流的实时荧光定量PCR检测系统(包括单色检测、双色检测和多色检测方式)主要通过采用不同波长滤光片(滤光片轮)或者光栅进行分色以实现激发及检测。

一种简单的利用滤光片(滤光片轮)进行进行荧光激发检测方式主要工作过程如下：由卤钨灯发光进行荧光激发，激发出的荧光通过光学滤镜到达CCD进行检测，通过滤轮进行多种荧光染料的区分。而更为精确的利用滤光片进行分色或单色检测的方式为LED发射的光通过透镜聚焦成平行光再利用二向分色镜反射波长小于一定值的光通过透镜聚焦于试管上进行激发；激发出的荧光通过透镜照射在二向色镜上，透过波长大于一定值的光，再由滤光片过滤成单色光由光电倍增管进行检测。这两种激发检测方式的共同点在于同样利用的是滤光片对某种波长光的滤过特性，一旦滤光片的中心波长固定，检测的试剂类型等就相对固定，若需要应用其他波长的光进行激发检测就需要更换滤光片。

利用光栅进行分光分色检测的主要利用单色激光器作为激发，通过520～660nm光栅实现全波长荧光同时分色同时利用CCD摄像进行荧光成像检测。该方法与传统滤镜及光电倍增管的检测方式相比优势在于更新荧光化学时无需更换硬件设备。但该方式存在光栅制作难度大、存在旁瓣影响检测精度、利用率低等较大缺陷。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种基于可调谐滤光片实现全波长荧光激发检测的荧光定量PCR检测系统。该系统可实现多波长激发检测且无机械切换或机械动作，通过波长调谐设备可方便的实现任意波长的激发及检测。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种基于可调谐滤光片实现全波长荧光激发及检测的定量PCR系统，其特征在于，该系统包括：

由光源、聚光装置和第一可调滤光片组成的荧光激发模块；

由第二可调滤光片、光检测器和光电转换装置组成的荧光检测模块；

由波长调谐设备及主控计算机组成的控制单元；其中，波长调谐设备用于调节第一可调谐滤光片和第二可调谐滤光片的滤过波长；

由反应试管、金属温块及恒温热盖组成的热循环系统；

热循环系统通过入射光纤与第一可调滤光片连通，通过出射光纤与第二可调滤光片连通；

主控计算机分别与光源、光电转换装置以及波长调谐设备连接；

光源发出的激发光，聚光装置通过聚光后进入第一可调滤光片，第一可调滤光片的波长由波长调谐设备进行调谐，然后通过入射光纤到达置于金属温块中的反应试管进行荧光激发，激发出的荧光由出射光纤经过第二可调谐滤光片后滤去激发光成分及其他干扰信号后，传输至光检测器并由光电转换装置进行光电转换，将光信号转换为电信号传输至主控计算机并进行数据分析。

所述的第一可调谐滤光片和第二可调谐滤光片的滤过波长，通过波长调谐设备的波长调谐范围是从可见光到红外区400nm～800nm的波长，而无需更换滤光片。以满足实验要求。

本发明的第一可调谐滤光片和第二可调谐滤光片选择可编程调谐滤光片。如声光可调谐滤光片或液晶可调谐滤光片，实现任意波长激发及检测。通过调整声光可调滤光片外加射频的频率可从复合光(如白光)中特异性的透过某一波长的光，达到滤光效果。该方法调谐范围宽，且滤光谱线窄。另一种液晶可调滤光片利用液晶的电光效应，通过液晶滤光片所加电压的改变实现波长调谐，可在短时间实现连续光谱调谐。

本发明的基于可调谐滤光片实现全波长荧光激发检测的定量PCR检测系统，调谐光单色性好，谱线最窄可达1纳米。

本发明和现有的实时荧光定量PCR检测系统相比，具有以下优点：

(1)可替代传统滤光轮和衍射光栅，且具有量轻、小巧、对振动不灵敏的优点，整个分色检测系统无可动部件，更易于维护和操作。

(2)可调谐滤光片进行波长调谐时，不需更换滤光片，整个系统稳定性高；通过改变外加射频频率进行声光可调谐滤光片波长调谐或改变外加电压实现液晶可调谐滤光片波长调谐可实现波长连续调节，对实验过程中试剂选择范围更宽。