[发明专利]用于实时荧光定量PCR的多荧光通道检测系统

说明书

本发明揭示了一种用于实时荧光定量PCR的多荧光通道检测系统，包括荧光检测单元、光纤盘和转盘，所述荧光检测单元包括光源、激发滤光片、二向色镜、光纤耦合透镜、光纤、检测滤光片和光电传感器，二向色镜将现有的激发单元和检测单元合并为一个整体，光源发出的光依次经激发滤光片过滤、光纤耦合透镜耦合，最后经光纤射入试管中激发试管中样本的荧光物质产生荧光，一部分荧光从光纤依次返回到光纤耦合透镜被准直、检测滤光片过滤出纯净的荧光，荧光最后入射到光电传感器进行光电转换；光纤盘上插入多根光纤，转盘上分布有多个荧光检测单元，转盘绕光纤盘圆心转动一圈，即可依次检测多个试管孔位多个荧光通道的荧光信号。

技术领域

本发明涉及一种实时荧光定量PCR的检测系统，尤其是涉及一种采用由激发单元和检测单元合并后的荧光检测单元进行实时荧光定量PCR检测的多荧光通道检测系统。

背景技术

1996年美国的Applied Biosystem公司在聚合酶链式反应(Polymerase ChainReaction，简称PCR)的基础上提出了实时荧光定量PCR(real-time qPCR)。该方法在PCR反应体系中加入特异性的DNA荧光探针，在每一次温度循环过程中通过采集反应液的荧光强度来实时的监控目标DNA扩增情况。之后又有人提出多重PCR(Multiplex PCR)，即利用引物、荧光探针与目标DNA结合的特异性，在反应体系中针对多个目标DNA加入多对引物和多个荧光探针，通过一次实时荧光定量PCR来检测多个目标DNA。此方法克服了普通PCR操作繁琐、难以定量、容易污染的缺点，提高了检测通量和可靠性，使得实时荧光定量PCR开始走向实用。

在多重PCR中，为了避免不同的荧光探针的荧光相互混杂无法分辨，会选用不同激发波长和检测波长的荧光报告基团来合成荧光探针。这也就对实时荧光定量PCR仪的荧光检测系统提出多荧光通道的需求。

现有实时荧光定量PCR的荧光检测实现方案有如图1所示，底部有反应液8的试管6插入温块7中，温块7对反应液8进行温控以实现PCR循环。在温块上开有孔，激发光纤5和检测光纤9分别插入对准反应液8，激发光纤5和检测光纤9为直径1mm的塑料光纤，玻璃或者石英光纤束。光源1发出宽谱光，经准直透镜2准直后通过激发滤光片3过滤为该通道所需波长，再经过光纤耦合透镜4将激发光耦合入激发光纤5。激发光通过激发光纤5传导至样本处。所激发出荧光的一部分经由检测光纤9传导至光纤耦合透镜4准直后通过检测滤光片11将激发光完全过滤掉。荧光再通过汇聚透镜12汇聚至光电传感器13上形成光电信号。

现有实现方案需要激发单元、检测单元2个部分和2根光纤或光纤束完成对一个荧光通道的检测，多荧光通道则需要多个激发和检测单元。

如图2所示，以2荧光通道48试管孔位为例。光纤盘1为俯视图，光纤盘15上两个直径不同的圆周，分别为激发圆周和检测圆周，在激发圆周和检测圆周上均匀垂直的插入48根激发光纤或激发光纤束和48根检测光纤或检测光纤束，在一个圆周上相邻两根光纤或光纤束之间夹角360°÷48＝7.5°。在激发圆周上的每个光纤或光纤束为与检测圆周上与其夹角90°的光纤或光纤束为一组，插入温块7的一个试管孔位。图2中S1试管孔位对应EX1和EM1两根光纤或光纤束，S2对应EX2和EM2两根光纤或光纤束，以此类推。在EX1端放置激发单元，同时在EM1端放置检测单元即可完成对S1试管孔位的荧光检测。只要沿着光纤盘1的圆心转动激发单元和检测单元一周，即可实现对48个试管孔位的荧光检测。

图3为转盘16的俯视图，上面同样有激发圆周和检测圆周。在激发圆周上均布着2个通道的激发单元CH1EX，CH2EX，检测圆周上均布检测单元CH1EM，CH2EM。每一个通道的激发单元与检测单元与圆心的夹角也为90°，这样激发单元对准光纤盘15上的任意一个试管孔位的光纤或光纤束时，该通道检测单元也对准该试管孔位的另一个光纤或光纤束。

图4为将光纤盘15和转盘16通过机械结构装在同一个轴上的水平视图。用电机18驱动转盘16绕光纤盘15圆心转动一圈，即可依次检测48个试管孔位2个荧光通道的荧光信号。