實(shí)時(shí)PCR儀中熒光檢測模塊的研制.pdf

1、自1996年美國PE公司推出世界第一臺商品化的熒光定量PCR儀以來，高性價(jià)比和小型化一直是國內(nèi)外研制實(shí)時(shí)熒光PCR儀的重要目標(biāo)，而光電檢測模塊的優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的重要內(nèi)容。課題著眼于研制小型化的實(shí)時(shí)熒光PCR儀光電檢測模塊，主要研究內(nèi)容包括光電檢測光路設(shè)計(jì)，光纖和反應(yīng)池的光學(xué)模擬仿真，光電檢測電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)及熒光檢測實(shí)驗(yàn)分析四部分。 本研究采用ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)了PCR熒光檢測光學(xué)系統(tǒng)，包括LED光源與光纖的耦合系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2、、激發(fā)光路系統(tǒng)設(shè)計(jì)、熒光采集透鏡設(shè)計(jì)及檢測光路設(shè)計(jì)，并對整體光路系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化、優(yōu)化后，光纖耦合系統(tǒng)的耦合效率達(dá)到了88．78％，在激發(fā)光路中，樣品池底接收到的光效率為11．02％，在熒光收集光路中，對入射光進(jìn)行濾波處理，熒光能量衰減了1．9％，實(shí)現(xiàn)了高效的光學(xué)濾波功能；采用蒙特卡羅方法在MATLAB環(huán)境下模擬分析了光子在樣品池中的運(yùn)動(dòng)情況，得到樣品對入射光子的吸收率為70．7％；設(shè)計(jì)了LED驅(qū)動(dòng)電路和PMT光電檢測預(yù)處理電路，并且設(shè)計(jì)

3、了PMT的固定裝配系統(tǒng)，使光學(xué)系統(tǒng)處于一個(gè)封閉的環(huán)境中，避免了雜散光干擾，提高了PCR光學(xué)系統(tǒng)的信噪比：最后采用PMT對加入了SYBR Green I熒光染料的小牛胸腺DNA樣品進(jìn)行檢測，PMT檢測結(jié)果表明隨著樣品濃度的增加，PMT電流輸出隨之增大，其與PMT增益擬合曲線的斜率也隨之增大。設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)緊湊簡單、光學(xué)效率高的光學(xué)系統(tǒng)；采用體積小、價(jià)格低的LED光源減小了光電模塊的體積，提高了檢測系統(tǒng)的性價(jià)比；采用PMT固定裝配系統(tǒng)進(jìn)行光電檢