技术领域 本发明涉及实时聚合酶链式反应(PCR)监控装置,更具体来讲,涉及实时PCR监控装置,该实时PCR监控装置用于实时监控在对于各种微量样品执行核酸扩增(例如,PCR)时反应期间生成的反应产物的生成。 背景技术 近来,已经开发出可以实时监控PCR工艺期间的反应产物的实时PCR技术。采用该技术,不必要对凝胶体执行电泳分离,可以确认在反应周期期间扩增的产物,并且可以得到定量结果。为了执行该实时PCR,使用结合有用于PCR反应的热循环仪和用于实时检测反应物的荧光光度计的装置。 通常,使用荧光试剂的荧光检测用于监控实时PCR,常规方法包括如下方法: 1)嵌入法:向反应系统添加嵌入剂(例如,SYBR Green I、EtBr等),即通过与双链DNA结合而表现出荧光的试剂,并且检测通过扩增产生的荧光。也就是说,当嵌入剂与通过PCR合成的双链DNA结合时产生荧光,并且通过检测荧光强度,可以测量出扩增DNA的熔化温度以及量。 2)TaqManTM探针法:添加寡核苷酸,在寡核苷酸中,5′端被改性为荧光材料(例如,FAM等)并且3′端被改性为淬火材料(例如,TAMRA等)。在退火的条件下,TaqManTM探针专门与模板DNA杂交,但是荧光被淬火剂阻挡。在扩增反应期间,检测当模板被Taq DNA聚合酶的5′-3′核酸外切酶活性消化然后释放由捕获进行的阻挡时产生的荧光。 3)分子信标法:向反应添加形成二级发卡结构的寡核苷酸(分子信标探针),在该二级发卡结构中,其两端被改性为荧光材料(例如,FAM、TAMRA等)和淬火材料(例如,DABCYL等)。在退火条件下,分子信标探针专门与配对区域杂交成模板。此时,检测当荧光染料和淬火剂之间的距离变得更远并且由淬火剂进行的阻挡由此被释放时产生的荧光。同时,未杂交的分子信标探针没有产生荧光,这是由于其具有二级结构并且因此被淬火剂阻挡。 如图1所示,用于实时PCR的常规装置(美国专利6,818,437)包括:热电元件1c;块1,该块1用于将热传送到容纳样品的反应管2a;光源11,该光源11用于将光束照射到反应管中容纳的样品;以及传感器部件78,该传感器部件78用于接收样品所产生的荧光。上述装置的原理如下:为了使核样品溶液在管内反应,使用热电元件1c反复执行冷却和加热循环;在完成了每个循环的情况下,通过操作光源11和传感器部件78来测量样品产生的荧光强度,由此实时检测反应的进程。光源11是白色光源,并且使用带通滤波器7来产生激发光,该激发光的频率对应于所使用的荧光探针的频率。二向色分光器6是用于分离激发光和荧光的装置。在图1中,其反射频率比特定频率低的光,并且使频率高于特定频率的光通过。另一个带通滤波器8用于只选择性地使从样品发射到传感器部件78的荧光通过。另外,菲涅尔透镜3用于使激发光平行。 近来,已经引进了实时PCR实验,在该实验中,同时使用各种颜色的荧光探针。然而,在常规技术中,如果所使用荧光探针的频率不同,则根据荧光探针不同而需要不同的二向色分光器。因此,在传统技术中,带通滤波器7和8以及二向色分光器6合并成单个模块,并且在根据荧光探针改变模块时得到数据。例如,如果使用了五种带通滤波器,则需要五种二向色分光器来匹配带同滤波器。 另外,在传统技术中使用的二向色分光器的情况下,由于激发光通常比样品产生的荧光亮105倍,因此不能完全将激发光和荧光分开。另外,激发光被光路上的光学组件反射的光入射到荧光检测部件上,与样品产生的荧光发生干涉。 造成激发光反射的因素包括: 1)用于使激发光平行的菲涅尔透镜3;2)用于防止反应管2a中的样品蒸发的盖子2b或透明带以及3)反应管本身。 发明内容 技术问题 本发明的目的在于分离激发光和荧光(不管频率如何),并且在不使用传统用于划分激发光和荧光的二向色分光器的情况下,利用光的偏振特性,通过使激发光和荧光彼此具有不同方向的偏振分量,防止激发光中的反射光入射到荧光检测部件。 技术方案 实时聚合酶链式反应(PCR)监控装置包括:偏振转换器102,该偏振转换器102用于转换光源100激发出的激发光;聚光透镜103,该聚光透镜103用于将偏振转换器102转换的偏振光聚光;光隧道104,该光隧道104用于使聚光透镜103所聚集的偏振光转换成均匀的表面光并将其传送;第一带通滤波器105,该第一带通滤波器105用于使光隧道104所传送的表面光中具有特定频率的偏振光能够从其通过,所述具有特定频率的偏振光与荧光探针的激发特性匹配;偏振分光器108,该偏振分光器108用于分离出穿过所述第一带通滤波器105的所述具有特定频率的偏振光;表面镜109,该表面镜109用于将所述偏振分光器108沿着特定方向分离的偏振光传送到样品,并且反射所述样品所产生的荧光,以将所述荧光传送到所述偏振分光器108;第一偏振器111,该第一偏振器111偏振所述激发光,以使得所述表面镜109所反射的荧光具有与传送到偏振分光器108的偏振光相同的分量,其中,只有与所述激发光的方向不同方向的偏振分量被反射并传送到荧光检测透镜113,并且被所述偏振转换器102转换;以及荧光检测透镜113,该荧光检测透镜113用于接收由所述样品产生的荧光。 所述PCR监控装置还可以包括第二偏振器107,该第二偏振器107用于使所述荧光偏振,以使其具有与偏振转换器102和第一偏振器111相反的分量,从而防止偏振的激发光被反射并入射到荧光检测部件。 所述PCR监控装置还可以包括第二带通滤波器112,该第二带通滤波器112用于使得从穿过所述第一偏振器111的偏振激发光产生的荧光中具有特定频率的荧光能够从其通过,所述具有特定频率的荧光与荧光探针的发射特性匹配。 所述PCR监控装置还可以包括设置在所述光源100和所述偏振转换器102之间用于截止紫外线(UV)和红外线(IR)的UV和IR截止滤波器101。 所述PCR监控装置还可以包括用于容纳所述样品的样品容器。 所述样品容器优选地是从设置有管或多井板、培养皿、载玻片、寺崎板、PCR板的容器中选择的任意一种。 附图说明 从下面结合附图对优选实施方式的描述中,本发明的以上和其它目的、特征和优点将变得清楚,在附图中: 图1是示出了传统实时PCR监控装置的视图。 图2是示出了根据本发明实施方式的实时PCR监控装置的立体图。 图3是示出了光的偏振特性的视图。 图4是示出了偏振分光器的偏振特性的视图。 图5是当使用非偏振光学系统时从荧光检测部件拍摄反应管(板)的照片。 图6是当使用根据本发明实施方式的光学系统时从荧光检测部件拍摄反应管(板)的照片。 [主要元件的详细说明] 100:光源 101:UV和IR截止滤波器 102:偏振转换器 103:聚光透镜 104:光隧道 105:第一带通滤波器 106:聚焦透镜 107:第二偏振器 108:偏振分光器 109:表面镜 110:菲涅尔透镜 111:第一偏振器 112:第二带通滤波器 113:荧光检测透镜 具体实施方式 下文中,将参照附图详细描述本发明的实施方式。 本发明提供了一种装置,该装置使用光的偏振特性将来自样品的激发光和荧光有效分离。 图2是示出了根据本发明实施方式的实时PCR监控装置的立体图;图3是示出了光束偏振特性的视图;图4是示出了偏振分光器的偏振特性的视图;图5是当使用非偏振光学系统时从荧光检测部件拍摄反应管(板)的照片;并且图6是当使用根据本发明实施方式的光学系统时从荧光检测部件拍摄反应管(板)的照片。 如图所示,根据本发明实施方式的实时PCR监控装置包括:偏振转换器102,用于使光源100激发出的激发光偏振;聚光透镜103,用于将偏振转换器102转换的偏振光聚光;光隧道104,用于使聚光透镜103所聚集的偏振光成为均匀的表面光;第一带通滤波器105,用于使光隧道104传送的偏振光通过;偏振分光器108,用于将穿过第一带通滤波器105的偏振光与荧光分离;表面镜109,用于将具有特定方向的偏振光传送到样品,并且反射样品所产生的荧光;第二偏振器,用于使表面镜109所反射的荧光偏振;第二带通滤波器112,用于只使得第二偏振器所传送的荧光中与荧光探针特性匹配的具有特定频率的荧光能够从其通过;以及荧光检测透镜113,用于接收通过第二带通滤波器112的荧光。 根据本发明的实时PCR监控采用了荧光检测的方法,该方法使用了本发明的发明者在韩国专利特许公开10-2006-0009246(名为“实时监控生化反应的装置”)中公开的荧光剂。 光源100的实施例可以包括白色光源(例如,钨-卤素灯、氙放电灯等)和单色光源(例如,激光器等)。就特定的激光器而言,激光器自身发射偏振光。 从用于产生激发光的光源100发射的光具有平行光的特性和非偏振光的特性。这种光具有S波和P波分量,如图4所示。换言之,这种光由相对于前进方向彼此垂直的S波和P波组成。 从光源100发射的光一般具有可见光以及紫外光(UV)和红外光(IR)的分量。因此,为了去除对于光学系统不必要的UV和IR分量,优选地要设置UV和IR截止滤波器101,用于去除UV和IR分量。 偏振转换器102用于转换激发光,使其关于特定方向具有相同的极性。换言之,偏振转换器102用于转换入射的非偏振光束,使其具有单一极性。使用偏振转换器102的原因在于:由于当从由S波和P波组成的光中去除一个极性而只得到另一个极性时整个光强度降低至小于50%,因此可以通过将待去除的极性分量转换成与使用目标匹配的极性分量,来提高光的使用效率。 聚光透镜103对偏振转换器102所转换的偏振光进行聚光,以使得转换后的偏振光入射到具有小尺寸的光隧道104。 光隧道104用作产生均匀表面光的装置,如WO2004/088291所公开的。 第一带通滤波器105只使得光隧道104所传送的偏振激发光中具有特定频率的偏振激发光从其通过,所述具有特定频率的偏振激发光与荧光探针的激发特性匹配。 本发明对传统问题的改进在于,当使用各种荧光探针时,根据各个荧光探针应该使用不同的带通滤波器,因此应该使用不同种类的二向色分光器(图1中的参考标号6)(例如,五组带通滤波器也需要五个二向色分光器),并且因此可以在不使用二向色分光器的情况下将荧光和激发光分离。 偏振分光器108是一个光学部件,它将入射到它上面的非偏振光分离成具有一个偏振分量的光和具有其它偏振分量的光,使这两种光之间形成90度的角度。换言之,在图2中,非偏振激发光被沿着方向分离。 偏振分光器108将穿过第一带通滤波器105的特定频率的激发光划分成各个偏振分量。 由偏振分光器108分离的偏振光被传送到表面镜109,偏振光中的剩余部分从相反方向向着荧光检测透镜113分离,即沿着方向分离。 在本发明中,为了进行说明,偏振转换器102将非偏振光转换成S波。当然,即使当非偏振光束被转换成P波时,通过调节偏振器和偏振转换器的角度也可以得到相同的效果。 因此,激发光分量的S波穿过偏振分光器108,P波被偏振分光器108反射并且沿着方向入射。因此,只有S波分量的激发光通过表面镜109被传送到样品。 此时,优选地,还设置用于容纳样品的样品容器。 样品容器优选地是从设置有管或多井板、培养皿、载玻片、寺崎板、PCR板的容器中选择的任意一种,但是可以使用能够容纳和测量样品的任意样品容器。 另外,优选地,在第一带通滤波器105和偏振分光器108之间设置了聚焦透镜106,用于产生与容纳样品的样品容器的尺寸对应的均匀表面光。聚焦透镜106散播表面光,以使得在激发光到达容纳样品(其荧光待检测)的管(板)时,激发光的强度是均匀的。 表面镜109将来自偏振分光器108的分离后的偏振光传送到样品,并且反射样品所产生的荧光,以将其传送到偏振分光器108。换言之,表面镜109只是用于改变光路。 菲涅尔透镜110用于使表面镜109所反射的激发光成为平行光,以使得光良好地到达容纳样品的管。所得的入射激发光使得荧光探针被激发并由此发射荧光。样品所产生的荧光通过菲涅尔透镜和偏振分光器入射到荧光检测部分。 第一偏振器111用于在激发光入射到偏振分光器108之前最大程度地去除不必要方向的偏振分量,这是由于当偏振转换器102偏振的激发光穿过光学部件(即,聚光透镜103、光隧道104、聚焦透镜106等)时可以分散激发光的偏振特性。换言之,第一偏振器111用于在S波分量的偏振激发光穿过光路时去除通过分散偏振光而产生的少量P波分量。 样品所产生的荧光还具有非偏振光特性,因此同时具有S波和P波分量。当具有该特性的荧光入射到如图4所示的偏振分光器108时,P波被反射然后输入到荧光检测透镜113,S波穿过偏振分光器108,然后入射到激发光光源。第二偏振器107与第一偏振器111的种类相同但是旋转了90度,从而只是使P波能够穿过。因此,第二偏振器107用于去除可能没有被偏振分光器108完全去除的S波分量的光。 在此,即使激发光在光路上被反射并且因此入射到荧光检测透镜113,由于其S波的特性,激发光通过偏振分光器再次入射到激发光光源,并且还被第二偏振器107阻挡。因此,激发光不能入射到荧光检测透镜113. 反射到表面镜109的荧光传送到偏振分光器108,并且变成具有与第一偏振器111和偏振转换器102所转换的偏振光相反的分量。换言之,激发光和荧光具有彼此不同的极性。因此,由于激发光的干涉不会对荧光产生影响,可以有效分离荧光。 如上所述,在本发明中,通过使激发光具有单个偏振分量,去除单个偏振分量并且使剩余的偏振分量通过,将剩余的偏振分量传送到收集样品所输出荧光的荧光检测部件处的荧光检测传感器,从而可以有效地去除激发光。 第二带通滤波器112只是使第二偏振器107传送的偏振荧光中具有特定频率的荧光穿过,该荧光与荧光探针的发射特性匹配。 荧光检测透镜113接收穿过第二带通滤波器112的荧光,并且设置有荧光探针(未示出)以从样品收集荧光。透镜113将样品所产生的荧光聚焦到图像传感器。 优选地,本发明的实时PCR监控装置还设置有第一偏振器111,用于偏振没有被偏振转换器102转换的激发光。由于在偏振光穿过光学部件时会破坏偏振特性,因此第一偏振器111用于作为在偏振分光器108之前使用的预偏振器来保持偏振特性,以提高偏振分光器108的光束分离效率。 另外,本发明的实时PCR监控装置还可以包括UV和IR截止滤波器101,该截止滤波器101设置在光源100和偏振转换器102之间,用于截止UV和IR。 本发明的特征在于,激发光和荧光具有彼此不同的偏振特性,因此激发光对荧光的干涉程度最小,从而防止了激发光被光路上的特定光学部件、盖子(图1中的参考标号2b)或透明带、反应管(图1中参考标号2a)等反射并且防止了其入射到荧光检测部件,盖子或透明带用于防止样品的蒸发。由于反射后的偏振光仍然具有相同的偏振特性,因此可以有效地划分激发光和荧光。 图5是当使用非偏振光学系统时从荧光检测部件拍摄到的反应管(板)的照片。在该照片中,在中部的左侧和右侧示出了容纳荧光探针的井,并且在中部的若干井示出了反射光的亮度。 图6是当使用根据本发明实施方式的光学系统时从荧光检测部件拍摄到的反应管(板)的照片。如图所示,在中下部的反射光完全消失。 工业应用性 在常规实时PCR监控装置中,不可能只收集由样品产生的荧光,这是由于激发光被位于光路上的光学部件(例如,菲涅尔透镜、玻璃加热器等)、盖子或透明带、反应管等反射,然后入射到荧光检测部件,其中,盖子或透明带用于防止样品蒸发。当处理大规模的样品时,样品的数量减小,因此样品所产生的荧光量也减小。这导致了更严重的问题。 通过改进由于激发光造成的干涉问题,本发明的实时PCR监控装置的优点在于,激发光和荧光具有彼此不同的极性,因此激发光的干涉不会对荧光产生影响。另外,在本发明的实时PCR监控装置中,由于可以在不使用二向色分光器的情况下,只使用一个偏振分光器将激发光和荧光分开(不管带通滤波器的频率和数量如何),从而接收荧光,因此不必安装多个二向色分光器的变化,并且不需要根据每个频率来设置二向色分光器的机械组件,因此非常经济。