转轮式光学组件及转轮式PCR光学系统的制作方法

转轮式光学组件及转轮式pcr光学系统
技术领域
1.本技术涉及荧光定量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：

2.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。
3.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）。
4.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。
5.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。


技术实现要素：

6.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。
7.一种转轮式光学组件，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。
8.上述转轮式光学组件将激发光模组及荧光探测模组集成在一个光学通道旋转轮上，准直模组及荧光收集模组集成在一个固定的光纤轮上，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，实现了系统小型化、集成化，可用于荧光检测尤其是pcr荧光检测，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；不同光学通道的光束准直与荧光收集都由光纤轮上同样的光学模组完成，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，大大降低了系统成本；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。
9.进一步地，在其中一个实施例中，在所述电机带动下，所述准直模组具有对准所述光学通道旋转轮的所述激发光模组的状态，用于将所述激发光模组发出的激发光准直传导到待测样品例如pcr反应腔室的待测样品中以激发荧光；所述荧光收集模组具有对准所述光学通道旋转轮的所述荧光探测模组的状态，用于将待测样品例如pcr反应腔室的待测样品被激发的荧光进行收集并准直入射到所述荧光探测模组以检测荧光。
10.在其中一个实施例中，所述激发光模组的数量与所述荧光探测模组的数量相同。
11.在其中一个实施例中，所述电机的转轴分别与所述激发光模组、所述准直模组、所述荧光收集模组及所述荧光探测模组具有相同距离。
12.在其中一个实施例中，所述光学通道旋转轮固定套接于所述电机的转轴外，且所述光纤轮设有对位孔，所述光纤轮于所述对位孔处与所述转轴滑动连接或滚轴连接。
13.在其中一个实施例中，所述激发光模组包括激发光滤光片及光源组件，所述光源组件用于产生激发光且通过所述激发光滤光片输出；所述准直模组包括聚焦透镜、第一准直透镜及激发光纤，所述第一准直透镜用于将所述激发光滤光片所输出的激发光准直入射至所述聚焦透镜，所述聚焦透镜用于将所述激发光聚焦耦合入射至所述激发光纤，所述激发光纤用于将耦合的激发光传导到pcr反应腔室中以激发荧光；所述荧光收集模组包括荧光收集透镜、第二准直透镜及荧光光纤，所述荧光光纤用于将待测样品被激发的荧光经所述荧光收集透镜传导到所述第二准直透镜，所述第二准直透镜用于将所述荧光准直入射到所述荧光探测模组；所述荧光探测模组包括荧光滤光片及探测组件，所述探测组件用于通过所述荧光滤光片检测入射的所述荧光。
14.在其中一个实施例中，所述光源组件包括控制板及安装在所述控制板上的led光源，所述探测组件包括安装板及安装在所述安装板上的pd光电探测器；及/或，所述控制板与所述安装板集成设置为圆形电路板。
15.在其中一个实施例中，所述电机为步进电机。
16.在其中一个实施例中，所述光学通道旋转轮设有限位结构，所述光纤轮对应所述
限位结构设有限位开关，所述限位开关与所述限位结构相配合，以使所述光学通道旋转轮在转动时对准所述激发光路及所述探测光路；及/或，所述步进电机用于按预设角度步进转动方式旋转所述光学通道旋转轮；或者，所述步进电机用于以度往复转动方式旋转所述光学通道旋转轮；或者，所述步进电机用于以度往复转动方式旋转所述光学通道旋转轮；或者，所述步进电机用于按同一方向旋转所述光学通道旋转轮。
17.在其中一个实施例中，一种转轮式pcr光学系统，其包括pcr反应腔室及任一项所述转轮式光学组件 ；所述电机仅旋转所述光学通道旋转轮以对准所述激发光路及所述pcr反应腔室，或对准所述探测光路及所述pcr反应腔室。
18.在其中一个实施例中，所述pcr反应腔室的数量为至少三个，且各所述pcr反应腔室相对于所述电机的转轴呈圆周排列。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本技术所述转轮式光学组件一实施例的原理示意图。
21.图2为本技术所述转轮式光学组件另一实施例的结构示意图。
22.图3为本技术所述转轮式光学组件另一实施例的光学通道旋转轮的结构示意图。
23.图4为本技术所述转轮式光学组件另一实施例的光纤轮的结构示意图。
24.图5为本技术所述转轮式光学组件另一实施例的激发光路的结构示意图。
25.图6为本技术所述转轮式光学组件另一实施例的探测光路的结构示意图。
26.图7为本技术所述转轮式pcr光学系统一实施例的pcr反应液荧光激发与探测示意图。
27.附图标记：100.固定部分；200.转动部分；101.激发光纤；102.准直模组；103.转轴；104.光纤轮；105.荧光光纤；106.荧光收集模组；107.限位开关；108.荧光探测模组；109.步进电机；110.光学通道旋转轮；111.激发光模组；112.限位结构；201.第一光学通道激发光模组；202.第二光学通道激发光模组；203.第三光学通道激发光模组；204.第三光学通道荧光探测模组；205.第二光学通道荧光探测模组；206.第一光学通道荧光探测模组；207.转轴孔；301.对位孔；401.聚焦透镜；402.第一准直透镜；403.激发光滤光片；404.光源组件；405.led光源；406.控制板；501.荧光收集透镜；502.第二准直透镜；503.荧光滤光片；504.探测组件；505.pd光电探测器；506.安装板；601.pcr反应腔室；602.pcr反应试剂。
具体实施方式
28.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不
违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
29.需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本技术的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
30.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
31.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.除非另有定义，本技术的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本技术的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
33.本技术公开了一种转轮式光学组件及转轮式pcr光学系统，其包括以下实施例的部分结构或全部结构；即，所述转轮式光学组件及转轮式pcr光学系统包括以下的部分技术特征或全部技术特征。在本技术一个实施例中，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激发光模组及荧光探测模组，所述光纤轮设有准直模组及荧光收集模组；所述激发光模组与所述准直模组共同组成激发光路，所述荧光收集模组与所述荧光探测模组共同组成探测光路；所述电机用于仅旋转所述光学通道旋转轮以切换对准所述激发光路及所述探测光路；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。上述转轮式光学组件将激发光模组及荧光探测模组集成在一个光学通道旋转轮上，准直模组及荧光收集模组集成在一个固定的光纤轮上，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，实现了系统小型化、集成化，可用于荧光检测尤其是pcr荧光检测，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；不同光学通道的光束准直与荧光收集都由光纤轮上同样的光学模组完成，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，大大降低了系统成本；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。
34.为了解决多通道采用独立的光路系统导致光学系统繁杂重复、材料成本高以及多轮切换光学通道造成过多机械损伤、定位控制难等问题，本技术各实施例所述转轮式光学组件适用于多通道的pcr光学检测，所述转轮式光学组件一实施例的原理如图1所示，其包括固定部分100及转动部分200，在进行荧光检测时带有光纤的固定部分100保持不动，仅通
过电机带动转动部分200转动，转动包括按同一方向转动或按相反方向往复转动。进一步地，在其中一个实施例中，所述光纤轮104设有激发光纤及荧光光纤，且所述激发光纤及所述荧光光纤用于在切换对准所述激发光路及所述探测光路的状态下保持原位。本技术各实施例所述转轮式光学组件，一个重要的发明点是将激发光路亦即激发光通道分成两部分，一部分转动而另一部分不动；同样地，探测光路亦即荧光探测通道亦分成两部分，一部分转动而另一部分不动。仅需转动光学通道旋转轮即可同时完成部分激发光路及部分探测光路的位置变化，一方面大大降低了对准难度，易于对准以实现荧光检测，另一方面减少了系统的机械损伤，亦没有光纤磨损影响使用寿命。这样的设计，该转轮式光学组件具有结构紧凑、集成度高、材料成本低、灵敏度高、机械损伤低、易控制对准等特性，能适用于各种实时定量pcr仪或pcr系统。本技术的转轮式光学组件共用了一组激发光传播光路和荧光收集光路，使整个光学系统结构紧凑、减少重复的光学元件使用、较大地降低了材料成本。本技术采用了单个转轮控制光学通道的切换，有效降低了光学系统的机械损伤、提高了通道切换的灵敏度与控制精度。
35.在其中一个实施例中，一种转轮式光学组件如图2所示，其包括光学通道旋转轮110、光纤轮104以及电机109；所述光学通道旋转轮110设有激发光模组111及荧光探测模组108，所述光纤轮104设有准直模组102及荧光收集模组106；所述激发光模组111与所述准直模组102共同组成激发光路，所述荧光收集模组106与所述荧光探测模组108共同组成探测光路。进一步地，所述光学通道旋转轮110固定于所述电机109的转轴103上，所述电机109仅旋转所述光学通道旋转轮110以切换对准所述激发光路及所述探测光路；所述光纤轮104用于通过所述准直模组102将所述激发光模组111的激发光准直传输到待测样品且通过所述荧光收集模组106获取激发的荧光。所述光学通道旋转轮110的所述激发光模组111用于输出激发光到所述准直模组102，所述光学通道旋转轮110的所述荧光探测模组108用于检测所述荧光收集模组106输出的荧光。进一步地，在其中一个实施例中，在所述电机109带动下，所述准直模组102具有对准所述光学通道旋转轮110的所述激发光模组111的状态，用于将所述激发光模组111发出的激发光准直传导到待测样品例如pcr反应腔室的待测样品中以激发荧光；所述荧光收集模组106具有对准所述光学通道旋转轮110的所述荧光探测模组108的状态，用于将待测样品例如pcr反应腔室的待测样品被激发的荧光进行收集并准直入射到所述荧光探测模组108以检测荧光。
36.各实施例中，所述电机109为步进电机。在其中一个实施例中，请继续参阅图2，所述光学通道旋转轮110设有限位结构112，所述光纤轮104对应所述限位结构112设有限位开关107，所述限位开关107与所述限位结构112相配合，以使所述光学通道旋转轮110在转动时对准所述激发光路及所述探测光路；进一步地，所述限位开关107与所述电机109的转轴103具有第一距离，所述激发光模组111与所述电机109的转轴103具有第二距离，所述第一距离与所述第二距离相异设置。进一步地，所述限位开关107设置于所述光纤轮104的边缘位置，且所述限位结构112设置于所述光学通道旋转轮110的边缘位置。进一步地，在其中一个实施例中，所述限位结构112为柱状。在其中一个实施例中，所述步进电机用于按预设角度步进转动方式旋转所述光学通道旋转轮110；或者，所述步进电机用于以180度往复转动方式旋转所述光学通道旋转轮110；或者，所述步进电机用于以360度往复转动方式旋转所述光学通道旋转轮110；或者，所述步进电机用于按同一方向旋转所述光学通道旋转轮110。
在其中一个实施例中，如图2所示，所述步进电机用于以180度往复转动方式旋转所述光学通道旋转轮110，通过所述限位开关107与所述限位结构112相配合，例如所述限位开关107或所述限位结构112连接所述步进电机；当所述限位开关107与所述限位结构112相接触时，所述步进电机换向带动所述光学通道旋转轮110旋转180度，此时所述限位开关107与所述限位结构112再次接触，所述步进电机又一次换向带动所述光学通道旋转轮110旋转180度，因而实现了所述步进电机以180度往复转动方式旋转所述光学通道旋转轮110。这样的设计，有利于精确控制所述光学通道旋转轮110的位置，从而实现光路的精确对准，所述光路包括所述激发光路及所述探测光路。光路的精确对准是本技术设计的重点之一，由于各实施例中采用了光纤将激发光传输到待测样品且获取激发的荧光，因此如果光路不能精确对准，则显然无法达到荧光检测尤其是对pcr反应腔室中多个波段的荧光检测的设计要求。
37.在实际应用中，为了提升检测效率，通常采用多通道来进行，在其中一个实施例中，所述光学通道旋转轮设有至少三个所述激发光模组及至少三个所述荧光探测模组，每一个所述激发光模组与所述准直模组共同组成一个所述激发光路，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所述探测光路；在其中一个实施例中，如图3所示，所述光学通道旋转轮110设有三个所述激发光模组111及三个所述荧光探测模组108，每一个所述激发光模组111与所述准直模组102共同组成一个所述激发光路，每一个所述荧光收集模组106与所述荧光探测模组108共同组成一个所述探测光路，从而形成了三个所述激发光路及三个所述探测光路；所述电机109用于仅旋转所述光学通道旋转轮110以分别切换对准各所述激发光路及各所述探测光路。本实施例中，三个所述激发光模组111包括第一光学通道激发光模组201、第二光学通道激发光模组202及第三光学通道激发光模组203，三个所述荧光探测模组108包括第一光学通道荧光探测模组206、第二光学通道荧光探测模组205及第三光学通道荧光探测模组204，请结合图2及图4，所述准直模组102分别与第一光学通道激发光模组201、第二光学通道激发光模组202及第三光学通道激发光模组203组成三个所述激发光路，所述荧光探测模组108分别与第一光学通道荧光探测模组206、第二光学通道荧光探测模组205及第三光学通道荧光探测模组204组成三个所述探测光路。进一步地，对应于所述步进电机用于以180度往复转动方式旋转所述光学通道旋转轮110的实施例，或者其他实施例，每一个所述激发光模组111对应于一个所述荧光探测模组108设置，所述光学通道旋转轮110的转轴孔207，与对应的所述激发光模组111及所述荧光探测模组108位于同一直线上，即形成一个180度的角。如图3所示，第一光学通道激发光模组201与第一光学通道荧光探测模组206相对应，第二光学通道激发光模组202与第二光学通道荧光探测模组205相对应，第三光学通道激发光模组203与第三光学通道荧光探测模组204相对应。这样的设计，有利于做步进角度的精确对应，一次可以实现三个通道乃至更多通道的荧光激发，再一次即可精确对准实现三个通道乃至更多通道的荧光检测。
38.本实施例中，所述光学通道旋转轮110开设有转轴孔207，请结合图2，所述电机109的转轴103穿过所述转轴孔207且贯穿所述光学通道旋转轮110，所述光学通道旋转轮110固定套接于所述电机109的转轴103外。在其中一个实施例中，所述激发光模组111的数量与所述荧光探测模组108的数量相同；在其中一个实施例中，所述电机109的转轴103分别与所述激发光模组111、所述准直模组102、所述荧光收集模组106及所述荧光探测模组108具有相同距离。即所述电机109的转轴103分别与所述激发光路及所述探测光路具有相同距离；对
于具有多个所述激发光路及多个探测光路的实施例，每一个所述激发光路及每一个所述探测光路，与所述电机109的转轴103或者所述光学通道旋转轮110的转轴孔207，具有相同距离。
39.在其中一个实施例中，如图2及图4所示，所述光学通道旋转轮110固定套接于所述电机109的转轴103外，且所述光纤轮104设有对位孔301，所述光纤轮104于所述对位孔301处与所述转轴103滑动连接或滚轴连接。本实施例中，所述激发光模组111与所述准直模组102共同组成激发光路，所述荧光收集模组106与所述荧光探测模组108共同组成探测光路；激发光路中的所述激发光模组111及所述荧光探测模组108位于被电机109带动转动的所述光学通道旋转轮110上，所述准直模组102及所述荧光收集模组106位于相对不动的所述光纤轮104上，不同光学通道的光束准直与荧光收集都由光纤轮上同样的光学模组完成，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，大大降低了系统成本；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。
40.在其中一个实施例中，所述激发光路如图5所示，所述激发光模组111包括激发光滤光片403及光源组件404，所述光源组件404用于产生激发光且通过所述激发光滤光片403输出；所述准直模组102包括聚焦透镜401、第一准直透镜402及激发光纤101，所述第一准直透镜402用于将所述激发光滤光片403所输出的激发光准直入射至所述聚焦透镜401，所述聚焦透镜401用于将所述激发光聚焦耦合入射至所述激发光纤101，所述激发光纤101用于将耦合的激发光传导到pcr反应腔室中以激发荧光。本实施例中，所述光源组件404包括控制板406及安装在所述控制板406上的led光源405。
41.在其中一个实施例中，所述探测光路如图6所示，所述荧光收集模组106包括荧光收集透镜501、第二准直透镜502及荧光光纤105，所述荧光光纤105用于将待测样品被激发的荧光经所述荧光收集透镜501传导到所述第二准直透镜502，所述第二准直透镜502用于将所述荧光准直入射到所述荧光探测模组108；所述荧光探测模组108包括荧光滤光片503及探测组件504，所述探测组件504用于通过所述荧光滤光片503检测入射的所述荧光。本实施例中，所述探测组件504包括安装板506及安装在所述安装板506上的pd光电探测器505。在其中一个实施例中，所述控制板406与所述安装板506集成设置为圆形电路板。进一步地，在其中一个实施例中，所述圆形电路板的形状大小与所述光学通道旋转轮110的外轮廓相同。
42.结合图2至图6，进一步地，在其中一个实施例中，所述光学通道旋转轮110及所述光纤轮104均呈圆形或具有圆形的结构体；所述转轮式光学组件中，所述步进电机109设有转轴103，转轴103贯穿光学通道旋转轮110的圆心及光纤轮104的圆心，用于控制光学通道旋转轮110的圆心和光纤轮104的圆心同轴，同时驱动光学通道旋转轮110绕圆心在180
°
范围内旋转。
43.所述光学通道旋转轮110包括一个多点可安装led光源405与pd光电探测器505的圆形板例如同心圆电路板。所述圆形板例如同心圆电路板上有一个较大的安装电路元件的同心圆周，所述同心指的是所述光学通道旋转轮110的圆形板的圆心，对准所述光纤轮104的圆形板的圆心，亦指所述圆形板中的多个同心圆形的同心。该圆周分为上半圆与下半圆，上半圆均匀分布多个不同波段的led光源405，所述光学通道旋转轮110上对应各个led光源405位置安装对应的激发光模组111；下半圆均匀分布多个pd光电探测器505，所述光学通道
旋转轮110上对应各个pd光电探测器505位置安装对应的荧光探测模组108。激发光模组111与荧光探测模组108个数保持一致，且位置一一对应，一对激发光模组111和荧光探测模组108即对应单个光学通道的激发光模块和荧光探测模块。同时，同一通道的激发光模组111与荧光探测模组108处于圆周上经过圆心直径的两端，使同通道的激发光模组111与荧光探测模组108能够在单次驱动中同时与光纤轮104上的光学模组对准，即分别对准同通道的准直模组102及荧光收集模组106。光学通道旋转轮110边缘设置有一个限位结构112，与光纤轮104边缘的限位开关107所对应，用于光学通道旋转轮110在旋转时与光纤轮104的位置对准。光学通道旋转轮110在其中心安装固定所述电机109的转轴103，转轴103连接步进电机109和光纤轮104，用于控制光学通道旋转轮110旋转，并且不带动光纤轮104。
44.多个激发光模组111的数量根据所需光学通道而定。激发光模组111包括安装于光学通道旋转轮110内电路板上的led光源405、以及与led光源405同轴安装的激发光滤光片403。多个荧光探测模组108的数量根据所需光学通道而定。模组中包括安装于光学通道选装轮内电路板上的pd光电探测器505、以及与pd光电探测器505同轴的安装荧光滤光片。
45.光纤轮104包括一个安装有准直模组102和荧光收集模组103的圆形板。该圆形板大小与光学通道旋转轮110上安装led光源405和pd光电探测器505的圆形板大小一致。在该圆形板的圆周上经过圆心直径的两端，安装有一个准直模组102和一个荧光收集模组103。光纤轮104边缘设置有一个限位开关107，与光学通道旋转轮110边缘的限位结构112所对应，用于光学通道旋转轮110在旋转时与光纤轮104的位置对准。光学通道旋转轮110的中心安装有步进电机109的转轴103，转轴103连接步进电机109和光学通道旋转轮110，用于控制光纤轮104与光学通道旋转轮110的圆心同轴。
46.准直模组102包括聚焦透镜401、第一准直透镜402及激发光纤101。准直模组102对准光学通道旋转轮110上的激发光模组111，用于将激发光模组111发出的激发光准直耦合进激发光纤101。激发光纤101用于将耦合的激发光传导到pcr反应腔室中，以激发荧光。
47.荧光收集模组103包括荧光收集透镜501、第二准直透镜502及荧光光纤105。荧光收集模组103对准光学通道旋转轮110上的荧光探测模组108，用于将pcr反应腔室中被激发的荧光进行收集并准直入射到荧光探测模组108的pd光电探测器505上。荧光光纤105用于将被激发的荧光传导进荧光收集模组103当中。
48.这样就实现了通过光学通道旋转轮110整体旋转的方式，可以实现对pcr反应腔室中多个波段的荧光检测，且将多个通道的led光源405与pd光电探测器505整合到了一个电路板上，大大减小了系统的占用空间，实现了系统的小型化、集成化；通过将光学通道的激发光通道和荧光探测通道整合后分别安装在光学通道旋转轮110和光纤轮104上，不同光学通道所需的重复光学元件设置在光纤轮104上，不同光学通道所需的特定光学元件设置在光学通道旋转轮110上，显著降低了光学元件所需的数量，降低了耗材成本；仅通过单个光学通道旋转轮110在180
°
内旋转的方式实现不同光学通道的切换，减小了对整体系统的机械损伤，减小了结构的复杂度，提高了通道切换的精确度；且采用光纤传导的方式显著提高了整体系统的灵活性，能适用于各种pcr扩增系统，同时，光纤无机械运动，没有光纤磨损影响适用寿命等问题。
49.上述实施例中，光学通道旋转轮110结构内包含一个与旋转轮大小一致的电路板，电路板上安装多个不同波段的激发光led光源405和对应数量的pd光电探测器505，每个led
光源405对应一个光学通道激发光模组111，每个pd光电探测器505对应一个光学通道荧光探测模组108。根据光学通道数量需求，可以在光学通道旋转轮110上安装增加多个激发光模组111和荧光探测模组108，图3所示实施例仅以3个荧光通道为例叙述，但不应被理解为对于本技术保护范围的限制。下面继续举例说明所述转轮式光学组件的结构及实现原理。
50.电机109控制转轴103转动，例如步进电机带动光学通道旋转轮110在180
°
范围内旋转，将各激发光模组111的第一光学通道激发光模组201、第二光学通道激发光模组202及第三光学通道激发光模组203中需要使用的模组对准光纤轮104上的准直模组102。由于准直模组102和荧光收集模组106为圆周直径对称排布，光学通道旋转轮110上的同一光学通道的激发光模组111与荧光探测模组108也为圆周直径对称排布，如第一光学通道激发光模组201与第一光学通道荧光探测模组206、第二光学通道激发光模组202与第二光学通道荧光探测模组205、第三光学通道激发光模组203与第三光学通道荧光探测模组204。因此，当第一光学通道激发光模组201对准所述准直模组102时，第一光学通道荧光探测模组206也同时对准了荧光收集模组106，从而完成通道切换。
51.光学通道切换对准完成之后，如图5所示，激发光模组111中的led光源405发出激发pcr扩增荧光探针所需要的单色光，首先经过同在激发光模组111中的激发光滤光片403，被进一步过滤成波段更窄的单色光；各实施例中，每个光学通道的激发光模组111设有相匹配的led光源405和激发光滤光片403，以消除串扰；可以理解的是，所述led光源405为单色光源。被过滤后的光束紧接着传播准直模组102当中，首先入射到第一准直透镜402上，第一准直透镜402将光束准直成平行光束并传播到聚焦透镜401上，聚焦透镜401最后则将准直的光束聚焦耦合到激发光纤101的端面上使激发光入射到激发光纤101中传导。
52.随后，请结合图7，激发光纤101将激发光传导到pcr反应腔室601中，pcr反应试剂602中的荧光物质被激发出特定波段的荧光，部分荧光被荧光光纤105所接收并传导到荧光探测通道的荧光收集模组106当中。如图6所示，荧光从荧光光纤105端面出射之后，首先被荧光收集透镜501收集准直，传播给第二准直透镜502。然后第二准直透镜502将荧光聚焦进与激发光模组111对应的荧光探测模组108当中。在荧光探测模组108中，荧光先被特定波段荧光滤光片503进一步过滤成更窄波段的单色光，以消除串扰，最后传播到pd光电探测器505上，完成整个pcr扩增的荧光激发与荧光探测。其余实施例以此类推，不做赘述。
53.在其中一个实施例中，一种转轮式pcr光学系统，其包括pcr反应腔室601及任一实施例所述转轮式光学组件 ；所述电机109仅旋转所述光学通道旋转轮110以对准所述激发光路及所述pcr反应腔室601，或对准所述探测光路及所述pcr反应腔室601。在其中一个实施例中，所述pcr反应腔室601的数量为至少三个，且各所述pcr反应腔室601相对于所述电机109的转轴103呈圆周排列。这样的设计，有利于实现多通道转轮式pcr光学检测，这样的转轮式pcr光学系统可称为多通道转轮式pcr光学系统。
54.在其中一个实施例中，如图7所示，所述激发光纤101将耦合的激发光传导到pcr反应腔室601的pcr反应试剂602中以激发荧光，所述荧光光纤105获取pcr反应腔室601的pcr反应试剂602中待测样品被激发的荧光。这样的设计，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，实现了系统小型化、集成化，可用于荧光检测尤其是pcr荧光检测，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；不同
光学通道的光束准直与荧光收集都由光纤轮上同样的光学模组完成，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，大大降低了系统成本；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。
55.需要说明的是，本技术的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的转轮式光学组件及转轮式pcr光学系统。
56.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
57.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的专利保护范围应以所附权利要求为准。