一种大面阵液滴检测光学系统的制作方法

本发明涉及数字pcr技术领域，尤其涉及一种大面阵液滴检测光学系统。

背景技术：

数字pcr仪是一种应用于预防医学与公共卫生学领域的医学科研仪器，其主要是对样本提供精准定量分析。数字pcr仪一般包括以下几个模块：芯片输送模块、液滴生成模块、扩增模块、检测模块、光学模块、计算机控制模块等。其中，光学模块是对芯片内的液滴进行成像，而目前，微滴数字pcr仪领域主要分为流式和成像式两大类，且由于芯片结构各异，使得微滴数字pcr仪实际的结构千变万化，进而给光学成像模块带来了新的挑战。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种大面阵液滴检测光学系统，用来为经过扩增及被激发光照射后的液滴进行成像处理，从而得到相关浓度数据，为样本精准定量分析提供保障。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种大面阵液滴检测光学系统，包括布置于待检测芯片下方的照明机构、布置于待检测芯片上方的光源切换机构，以及位于光源切换机构上方的成像机构；所述光源切换机构上还安装有分光镜模组和激发光模组，照明机构发出的光用于照射至芯片上的成像区域并依次透过芯片、分光镜模组进入至成像机构，以对芯片上的微液滴进行成像；所述激发光模组发出的光用于经分光镜模组反射至芯片上的激发区域，以使芯片内的微液滴发出荧光，且微液滴激发出的荧光透过分光镜模组进入至成像机构，以对芯片上的微液滴进行荧光成像。

进一步地，所述光源切换机构包括固定架、沿固定架长度方向布置于其顶部的第一滑轨模组、布置于第一滑轨模组上的光源切换架，以及与光源切换架连接并用于驱动光源切换架沿第一滑轨模组滑动的第一平移机构；所述分光镜模组安装于光源切换架的一侧，激发光模组安装于光源切换架上的与分光镜模组相对的一侧。

进一步地，所述分光镜模组包括若干第一滤光片、若干分光镜片；所述光源切换架一侧顶部长度方向上间隔开设有若干第一安装孔，且光源切换架该侧的底部还设有第一楔形面，第一楔形面朝向光源切换架另一侧倾斜布置；所述第一楔形面长度方向上还间隔开设有若干第二安装孔，且每一第二安装孔与一第一安装孔贯通；每一第一滤光片安装于一第一安装孔内，每一分光镜片安装于一第二安装孔内。

进一步地，所述激发光模组包括聚焦模组，以及安装于光源切换架另一侧的若干第二滤光片，和光源波长各不相同的若干第一led光源；每一led光源与一第二滤光片、一分光镜片对应设置，聚焦模组布置于分光镜片与第二滤光片之间，每一第一led光源发射的光依次经第二滤光片、聚焦模组入射至分光镜片上。

进一步地，所述聚焦模组包括聚焦连接筒；所述聚焦连接筒靠近第二滤光片的一端还连接有前透镜座，聚焦连接筒靠近分光镜片的一端还连接有后透镜座；所述前透镜座内还嵌装有平凸透镜，后透镜座内还嵌装有双胶合透镜；所述后透镜座外侧还套设有用于将聚焦模组固定安装于外部的固定安装夹。

进一步地，所述照明机构包括照明座、布置于照明座一侧的光源安装筒，以及安装于光源安装筒端部的第二led光源；所述照明座的顶部还安装有第一透镜，照明座内还设有第一反射镜，且第一反射镜倾斜布置；所述光源安装筒内还安装有第二透镜，第二led光源发出的光依次经过第二透镜、第一反射镜和第一透镜照射至芯片上。

进一步地，所述成像机构包括成像筒模组、安装于成像筒模组一端的相机连接筒，以及安装于相机连接筒端部的成像相机；所述成像筒模组另一端还安装有反射镜调节模组，且反射镜调节模组上还安装有位于成像筒模组内的第二反射镜；所述成像筒模组底部还设有第一缺口，第二发射镜用于将经第一缺口入射至成像筒模组内的光反射至成像相机内。

进一步地，所述反射镜调节模组包括调节座、固定座、楔形块、微调组件；所述调节座的横截面呈u型构造，且调节座的其中一u型横端位于成像筒模组的上方，并经固定座与成像筒模组顶部固定连接；所述调节座的另一u型横端向成像筒模组内延伸布置，并经微调组件与楔形块连接；所述楔形块底部设有第二楔形面，第二反射镜安装于第二楔形面上。

进一步地，所述微调组件包括安装于调节座上的若干第一微调螺杆组件、以及连接于调节座与楔形块之间的拉簧；所述楔形块一侧与拉簧对应处还设有第一通孔，且第一通孔内还安装有销轴。

进一步地，所述固定座顶部还设有第二缺口，调节座的其中一u型横端延伸至第二缺口内；所述调节座的其中一u型横端顶部还开设有贯通至成像筒模组顶部的若干固定滑孔，且固定座一侧安装有第二微调螺杆组件，且第二微调螺杆组件的一端与调节座接触。

采用上述方案，本发明的有益效果是：

1)设计合理、结构紧凑，使用方便，可用于为经过扩增及被激发光照射后的液滴进行成像处理，从而得到相关浓度数据，以对样本精准定量分析提供保障；

2)设有照明机构、分光镜模组和激发光模组，可保证被摄视场内的光分布均匀、光照平滑，且被摄视场一次成像，无需图像拼接，成像效率高；

3)通过第一平移机构驱动光源切换架移动，进而可切换不同波长的led光源，使用方便，同时，可通过反射镜调节模组调整第二反射镜的安装位置，以保证成像精度。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的照明机构的爆炸图；

图3为本发明的光源切换机构、分光镜模组和激发光模组的立体图；

图4为图3的爆炸图；

图5为本发明的成像机构的立体图；

图6为本发明的反射镜调节模组的立体图；

图7为图6的剖面图；

图8为本发明的聚焦模组的爆炸图；

其中，附图标识说明：

1—照明机构；2—光源切换机构；

3—成像机构；4—分光镜模组；

5—激发光模组；6—聚焦模组；

7—芯片；11—照明座；

12—光源安装筒；13—第二led光源；

14—第一透镜；15—第一反射镜；

16—第二透镜；21—固定架；

22—第一滑轨模组；23—光源切换架；

24—第一平移机构；31—成像筒模组；

32—相机连接筒；33—成像相机；

34—反射镜调节模组；35—第二反射镜；

41—第一滤光片；42—分光镜片；

51—第二滤光片；52—第一led光源；

61—聚焦连接筒；62—前透镜座；

63—后透镜座；64—平凸透镜；

65—双胶合透镜；66—固定安装夹；

71—成像区域；341—调节座；

342—固定座；343—楔形块；

344—第一微调螺杆组件；345—拉簧；

346—销轴；347—固定滑孔；

348—第二微调螺杆组件。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

参照图1至8所示，本发明提供一种大面阵液滴检测光学系统，包括布置于待检测芯片7下方的照明机构1、布置于待检测芯片7上方的光源切换机构2，以及位于光源切换机构2上方的成像机构3；所述光源切换机构2上还安装有分光镜模组4和激发光模组5，照明机构1发出的光用于照射至芯片7上的成像区域71并依次透过芯片7、分光镜模组4进入至成像机构3，以对芯片7上的微液滴进行成像；所述激发光模组5发出的光用于经分光镜模组4反射至芯片7上的激发区域，以使芯片7内的微液滴发出荧光，且微液滴激发出的荧光透过分光镜模组4进入至成像机构3，以对芯片7上的微液滴进行荧光成像。

其中，所述光源切换机构2包括固定架21、沿固定架21长度方向布置于其顶部的第一滑轨模组22、布置于第一滑轨模组22上的光源切换架23，以及与光源切换架23连接并用于驱动光源切换架23沿第一滑轨模组22滑动的第一平移机构24；所述分光镜模组4安装于光源切换架23的一侧，激发光模组5安装于光源切换架23上的与分光镜模组4相对的一侧；所述分光镜模组4包括若干第一滤光片41、若干分光镜片42；所述光源切换架23一侧顶部长度方向上间隔开设有若干第一安装孔，且光源切换架23该侧的底部还设有第一楔形面，第一楔形面朝向光源切换架23另一侧倾斜布置；所述第一楔形面长度方向上还间隔开设有若干第二安装孔，且每一第二安装孔与一第一安装孔贯通；每一第一滤光片41安装于一第一安装孔内，每一分光镜片42安装于一第二安装孔内；所述激发光模组5包括聚焦模组6，以及安装于光源切换架23另一侧的若干第二滤光片51，和光源波长各不相同的若干第一led光源52；每一led光源与一第二滤光片51、一分光镜片42对应设置，聚焦模组6布置于分光镜片42与第二滤光片51之间，每一第一led光源52发射的光依次经第二滤光片51、聚焦模组6入射至分光镜片42上。

所述聚焦模组6包括聚集连接筒61；所述聚集连接筒61靠近第二滤光片51的一端还连接有前透镜座62，聚集连接筒61靠近分光镜片42的一端还连接有后透镜座63；所述前透镜座62内还嵌装有平凸透镜64，后透镜座63内还嵌装有双胶合透镜65；所述后透镜座63外侧还套设有用于将聚焦模组6固定安装于外部的固定安装夹66；所述照明机构1包括照明座11、布置于照明座11一侧的光源安装筒12，以及安装于光源安装筒12端部的第二led光源13；所述照明座11的顶部还安装有第一透镜14，照明座11内还设有第一反射镜15，且第一反射镜15倾斜布置；所述光源安装筒12内还安装有第二透镜16，第二led光源13发出的光依次经过第二透镜16、第一反射镜15和第一透镜14照射至芯片7上；所述成像机构3包括成像筒模组31、安装于成像筒模组31一端的相机连接筒32，以及安装于相机连接筒32端部的成像相机33；所述成像筒模组31另一端还安装有反射镜调节模组34，且反射镜调节模组34上还安装有位于成像筒模组31内的第二反射镜35；所述成像筒模组31底部还设有第一缺口，第二发射镜用于将经第一缺口入射至成像筒模组31内的光反射至成像相机33内。

所述反射镜调节模组34包括调节座341、固定座342、楔形块343、微调组件；所述调节座341的横截面呈u型构造，且调节座341的其中一u型横端位于成像筒模组31的上方，并经固定座342与成像筒模组31顶部固定连接；所述调节座341的另一u型横端向成像筒模组31内延伸布置，并经微调组件与楔形块343连接；所述楔形块343底部设有第二楔形面，第二反射镜35安装于第二楔形面上；所述微调组件包括安装于调节座341上的若干第一微调螺杆组件344、以及连接于调节座341与楔形块343之间的拉簧345；所述楔形块343一侧与拉簧345对应处还设有第一通孔，且第一通孔内还安装有销轴346；所述固定座342顶部还设有第二缺口，调节座341的其中一u型横端延伸至第二缺口内；所述调节座341的其中一u型横端顶部还开设有贯通至成像筒模组31顶部的若干固定滑孔347，且固定座342一侧安装有第二微调螺杆组件348，且第二微调螺杆组件348的一端与调节座341接触。

本发明工作原理：

继续参照图1至8所示，本实施例中，该系统还包括系统底板(图中未示出)、系统底板上设有芯片移动平台(图中未示出)，且芯片移动平台上安装有芯片托架(图中未示出)，以及用于驱动芯片托架移动的平移驱动机构(图中未示出)；芯片7布置于芯片托架上，照明机构1安装于系统底板上；该实施例中，光源切换机构2的固定架21布置于芯片移动平台上，固定架21的顶部还设有镜头安装卡箍，成像机构3经镜头安装卡箍固定安装于固定架21上；聚焦模组6位于光源切换架23的两侧之间，且聚焦模组6经固定安装夹66固定安装于成像机构3上。

工作时，首先将芯片7移动至照明机构1的上方，照明机构1的第二led光源13发出的光依次经过第二透镜16(平凸透镜)、第一反射镜15、第一透镜14(平凸透镜)均匀照射在芯片7上并且覆盖其成像区域71(需要成像的区域)；随后，光线透过分光镜片42(二向色镜)和第一滤光片41，经第一缺口入射至成像筒模组31内，再经第二反射镜35反射至成像相机33的成像面，以对芯片7上的微液滴进行成像；而光源切换机构2上还设有激发光模组5，需要荧光成像时，首先第一led光源52发出的光经第二滤光片51入射至聚焦模组6内，并依次透过聚焦模组6内的平凸透镜、双胶合透镜65后入射至分光镜片42，分光镜片42将光反射至芯片7的激发区域(即成像区域71)，以使芯片7内的液滴发出荧光，随后，液滴激发出来的荧光依次透过分光镜片42、第一滤光片41经第一缺口入射至成像筒模组31内，再经第二反射镜35反射至成像相机33的成像面，以对芯片7上的微液滴进行荧光成像。

该实施例中，激发光模组5包括四个第一led光源52、四个第二滤光片51，且四个第一led光源52的波长各不相同，通过第一平移机构24驱动光源切换架23移动，进而可切换不同波长的led光源，简单实用；第一平移机构24包括第一电机，以及与第一电机驱动连接的第一丝杆模组，光源切换架23与第一丝杆模组上的螺母连接，第一电机驱动第一丝杆模组运转，进而带动光源切换架23沿第一滑轨模组22滑动，以切换不同波长的光源；可通过反射镜调节模组34调整第二反射镜35的位置，具体可通过第一微调螺杆组件344调整楔形块343与调节座341间的间距，调节后经销轴346限位固定即可；固定滑孔347用于安装螺丝，可通过第二微调螺杆组件348调整调节座341与固定座342的第二缺口内壁间的间距，在用螺丝固定即可，简单方便。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。