[发明专利]转轮式光学组件及转轮式PCR光学系统

说明书

本申请涉及转轮式光学组件及转轮式PCR光学系统，光学通道旋转轮设有激发光模组及荧光探测模组，光纤轮设有准直模组及荧光收集模组；激发光模组与准直模组共同组成激发光路，荧光收集模组与荧光探测模组共同组成探测光路；电机用于仅旋转光学通道旋转轮以切换对准激发光路及探测光路。显著提高了光学系统的集成度，减小了光学系统的结构所占空间，可实现对PCR反应腔室中多个波段的荧光检测，适用于各种PCR扩增系统；且光学通道的切换由光学通道旋转轮单独旋转完成，大大降低了对准难度，减少了系统的机械损伤；有效减少了光学系统的繁杂度，并消除了多个重复光学通道的使用；采用的光纤没有机械运动，没有光纤磨损影响使用寿命等问题。

技术领域

本申请涉及荧光定量PCR检测领域，特别是涉及转轮式光学组件及转轮式PCR光学系统。

背景技术

聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术是一种短时间内在体外实现对特定DNA片段进行大量扩增然后进行定性分析的技术。然而，最初的PCR仪只能对扩增的最终结果进行定性分析，无法实时监测PCR扩增反应每个循环的扩增情况，导致复现性无法观测、并无法在过程中确认操作误差而浪费实验时间。之后出现了实时荧光定量PCR（Real-time qPCR）技术，该技术在PCR反应体系中加入特异性的DNA荧光探针，通过每次循环对荧光信号的探测来实时监控目标DNA的扩增情况。

随着生物医学的不断发展，只能对单一目标DNA序列进行实时扩增探测的PCR检测系统已无法满足高效医疗检测的需求。PCR检测系统迫切需要在同一个实验内能实现多种荧光染料的探测，以达到在单次PCR扩增中快速对多段特征DNA序列进行检测的目标。在实时荧光定量PCR技术的基础上，对反应体系中多个目标DNA加入不同的引物和荧光探针，然后在荧光定量PCR扩增过程中同时实现多个目标DNA荧光探针的监测，这种多通道同时探测PCR扩增的技术为多重PCR（Multiplex PCR）。

目前实时定量PCR检测系统的多通道采集荧光方案主要为：设置多个独立的检测光学通道并用激发滤镜轮和荧光滤镜轮实现通道切换。在此情况下，多个独立的检测光学通道采用部分相同的元件及结构，整个系统将面临光学系统繁杂重复、材料成本高等问题。另一方面，对两个滤光片轮的机械控制定位容易给系统带来较多的机械损伤，同时多轮控制的定位精度易受运动机制限制，降低可靠性。

在多重PCR仪中，荧光探针会由多种不同的荧光基团来合成。不同的荧光基团有各自对应的激发光波长和激发荧光波长，因此，多重实时定量PCR仪通常有多个独立的荧光激发和探测通道。同时，单个反应腔室往往需要接通多个光学通道的对应接口。如此一来，实时定量PCR仪不可避免地存在多个复杂光学系统、多个通道接口使结构更加复杂、材料成本高、检测灵敏度偏低等缺点。进一步，目前用于不同光学通道切换的方法通常为双滤镜轮切换法即双滤光片轮切换法，这种在光路中使用两个机动轮的方法不可避免会有机械损伤高、定位控制难等问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种转轮式光学组件及转轮式PCR光学系统。

一种转轮式光学组件，包括光学通道旋转轮、光纤轮以及电机；

所述光学通道旋转轮设有至少三个激发光模组及至少三个荧光探测模组，所述光纤轮设有准直模组及荧光收集模组；

每一个所述激发光模组与所述准直模组共同组成一个激发光路，每一个所述荧光收集模组与所述荧光探测模组共同组成一个探测光路；

所述电机用于仅旋转所述光学通道旋转轮以分别切换对准各所述激发光路及各所述探测光路；

所述光纤轮用于通过所述准直模组将所述激发光模组的激发光准直传输到待测样品且通过所述荧光收集模组获取激发的荧光。