基于传输光纤的旋转式多通道诱导荧光的方法

摘要

本发明属于光电检测领域。该装置依次包括光源(1)、入射耦合透镜(3)、二向色镜(6)、传输光纤(4)、输出耦合透镜(7)，特征在于：传输光纤(4)为一组多路传输光纤；输出耦合透镜(7)之后包括释放光滤镜或者分光装置(8)、光电探测器(9)连接计算机(10)；光源(1)的光经过二向色镜分光进入传输光纤；传输光纤出来的荧光经过二向色镜分光，通过输出耦合透镜变成平行光，经过释放光滤镜或者分光装置滤波或者分光的荧光全部投射到可旋转的圆盘，驱动电机带动圆盘旋转；在荧光投射到圆盘处开孔，投射光通过该孔后，垂直入射到光电探测器完成一个通道探测；圆盘旋转实现多通道检测。

权利要求

1.一种应用基于传输光纤的旋转式多通道诱导荧光装置的方法，该装置依次包括光源(1)、入射耦合透镜(3)、二向色镜(6)、传输光纤(4)、输出耦合透镜(7)，传输光纤(4)为一组多路传输光纤，既做输入又做输出光路；输出耦合透镜(7)之后还依次包括释放光滤镜或者分光装置(8)、光电探测器(9)计算机(10)；光源(1)的光经过二向色镜(6)分光进入传输光纤(4)；

所述的传输光纤(4)出来的荧光经过二向色镜(6)分光，通过输出耦合透镜(7)变成平行光，经过释放光滤镜滤波或者分光装置(8)分光的荧光全部投射到一个可旋转的圆盘，驱动电机带动圆盘旋转；在荧光投射到圆盘处开一个孔，投射荧光通过该孔后，垂直入射到光电探测器(9)，光电探测器(9)连接计算机(10)，完成一个通道的探测；驱动圆盘旋转让每路传输光纤中的传输光依次通过开孔进行探测，实现多通道检测；

其特征在于，包括以下步骤：

1)打开光源(1)预热，直到发光稳定；

2)光源(1)发出的光经过入射耦合透镜(3)会聚，经过二向色镜(6)分光，耦合进入一组多路传输光纤(4)、从传输光纤(4)出来后照射反应池中样品(5)，激发样品(5)发出荧光；

3)激发样品出来的荧光耦合进入一组多路传输光纤(4)中，从传输光纤(4)出来的荧光，经过二向色镜(6)分光，通过输出耦合透镜(7)变成平行光，经过释放光滤镜滤波或者分光装置(8)分光的窄带荧光全部投射到一个可旋转的圆盘，驱动电机带动圆盘旋转；在荧光投射到圆盘处开一个孔，投射荧光通过该孔后，垂直入射到光电探测器(9)，光电探测器(9)进行光电转换、放大、滤波与模数转化，转化后的数字信号进入计算机(10)中显示与处理，完成一个通道的探测；驱动圆盘旋转让每路传输光纤中的传输光依次通过开孔进行探测，实现多通道检测。

说明书

基于传输光纤的旋转式多通道诱导荧光的方法

技术领域

[0001] 本发明为一种基于传输光纤的旋转式多通道诱导荧光装置和方法，属于生物医学中的光电检测技术领域。

背景技术

[0002] 由于外部光源激发待检测对象诱导出来荧光的检测方式，对于生物、动物和人体的影响非常小，更重要的是荧光检测的动态范围和灵敏度越来越高接近或者赶上放射性检测，因此荧光检测被广泛应用于生命科学、医学研究和实际应用之中，尤其是生物、动物和人体等的活体实时检测领域。

[0003] 经典的多通道激发诱导荧光装置和方法，利用一根输入光纤和另一根输出光纤来传输光线，即利用一根输入光纤，将光源的光传输照射反应池，激发生物样品诱导出来荧光，再将诱导出来荧光通过另一根输出光纤输出投射到光电探测器，进行检测。对于二维矩阵式多通道检测，在一个平面上沿着X和Y方向二维移动输入光纤与输出光纤扫描每一个通道完成多通道检测。

[0004] 上述装置中，利用光纤的柔韧性移动光纤进行检测，对于二维矩阵式多通道检测，移动光纤进行X和Y二维运动，因此速度慢、定位及重复定位精度差。速度慢，导致各个通道反应在时间上存在差别；定位精度差，各个通道的光照强度有差值，导致各个通道测量之间不精确；重复定位精度差，导致单个通道的重复测量精度有差别。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种基于传输光纤的旋转式多通道诱导荧光装置，改进现有光学系统，即利用一组多路光纤作为输入通道将外部激发光引入照射样品，同时又利用另一组多路光纤做输出光路传输诱导出来的荧光。驱动一个电机带动圆盘旋转，通过旋转圆盘让每路输出光纤中的传输光依次经过圆盘上的开孔，投射到光电探测器，实现多通道检测。这样将X和Y方向的二维平面运动由一个旋转运动代替，避免了光学系统的二维移动，该装置具有机电结构简单、速度快的优点，同时克服定位及重复定位精度差难题，具有检测精度高的优点。

[0006] 一种基于传输光纤的旋转式多通道诱导荧光装置，依次包括光源、入射耦合透镜、二向色镜、传输光纤、传输光纤、二向色镜、输出耦合透镜，其特征在于：

[0007] 传输光纤为一组多路光纤，既做输入又做输出光路；所述的传输光纤出来的荧光通过输出耦合透镜变成平行光，经过释放光滤镜滤波(Emission Filter)或者分光装置分光得到的窄带荧光全部投射到一个可旋转的圆盘，驱动电机带动圆盘旋转；在荧光投射到圆盘处开一个孔，投射荧光通过该孔后，垂直入射到光电探测器，光电探测器连接计算机，完成一个通道的探测；驱动圆盘旋转使每路传输光纤中传输的荧光依次通过开孔(通道选通)进行探测，实现多通道检测。

[0008] 在光源、输入耦合透镜之间还可以设置激发光滤镜(Excitation Filter)或者分光器，一般用于发光二极管LED和卤素灯等宽光谱的光源，将光源发出的光滤波或者分光成为单色光，具有探测背景噪声小的优点。

[0009] 应用上述基于传输光纤的旋转式多通道诱导荧光装置的方法，包括以下步骤：

[0010] 1、打开光源1预热，直到发光稳定；

[0011] 2、光源1发出的光经过入射耦合透镜3会聚，经过二向色镜6分光，耦合进入一组多路传输光纤4、从传输光纤4出来后照射反应池中样品5，激发样品5发出荧光；

[0012] 3、激发样品出来的荧光耦合进入一组多路传输光纤4中，从传输光纤4出来的荧光，经过二向色镜6分光，通过输出耦合透镜7变成平行光，经过释放光滤镜滤波或者分光装置8分光的得到窄带荧光全部投射到一个可旋转的圆盘，驱动电机带动圆盘旋转；在荧光投射到圆盘处开一个孔，投射荧光通过该孔后，垂直入射到光电探测器[0013] 9，光电探测器9进行光电转换、放大、滤波与模数转化，转化后的数字信号进入计算机10中显示与处理，完成一个通道的探测；驱动圆盘旋转使每路传输光纤中传输的荧光依次通过开孔(通道选通)进行探测，实现多通道检测。

[0014] 本发明的优点在于：驱动电机带动圆盘旋转，使每路传输光纤中传输的荧光依次通过圆盘上的开孔，投射到光电探测器，实现多通道检测。这样将X和Y方向的二维平面运动由一个旋转运动代替，该装置具有机电结构简单、速度快的优点，同时克服定位及重复定位精度差难题，具有检测精度高的优点。

附图说明

[0015] 图1为本发明的单通道检测装置结构原理图；

[0016] 图2为本发明基于传输光纤的旋转式96通道诱导荧光装置的示意图；具体实施方式：

[0017] 下面结合附图，详细对本发明进行说明。

[0018] 实施例：

[0019] 对于如图1所示的单通道检测装置，光源1发出的光经过激发光滤镜2变成单色光，通过入射耦合透镜3会聚，经过二向色镜6分光，耦合进入一组多路传输光纤4里的一根光纤中、单色光从传输光纤4出来后照射反应池中样品5，激发样品5发出荧光；激发出来的荧光耦合进入一组多路传输光纤4里的一根光纤中，从传输光纤4出来的荧光经过二向色镜6分光，通过输出耦合透镜7变成平行光，经过释放光滤镜8滤波的窄带荧光全部投射到一个可旋转的圆盘，驱动电机带动圆盘旋转；在荧光投射到圆盘处开一个孔，投射荧光通过该孔后，垂直入射到光电探测器9，光电探测器9进行光电转换、放大、滤波与模数转化，转化后的数字信号进入计算机10中显示与处理，完成一个通道的探测。

[0020] 对于如图2所示的基于传输光纤的旋转式96通道诱导荧光装置，光源1发出的光，通过激发光滤镜2变成单色光，再经过入射耦合透镜3会聚，通过二向色镜6分光，耦合进入一组多路传输光纤4、单色光从传输光纤4出来后，照射反应池中样品5，激发样品5发出荧光；发出的荧光直接耦合进入传输光纤4中，从传输光纤4出来的荧光，经过二向色镜6分光，再通过输出耦合透镜7变成平行光，经过释放光滤镜8滤波的窄带荧光全部投射到一个可旋转的圆盘，驱动电机带动圆盘旋转；在光线投射到圆盘处开一个孔，投射荧光通过该孔后，垂直入射到光电探测器9，光电探测器9进行光电转换、放大、滤波与模数转化，转化后的数字信号进入计算机10中显示与处理，完成一个通道的探测；驱动圆盘旋转让每路传输光纤中的传输光依次通过开孔(通道选通)进行探测，实现多通道检测(为了突出重点图中一些器件没有标明)。

[0021] 入射耦合透镜3为每路传输光纤4之前设有一个透镜，透镜可以是普通的分离透镜；透镜可以是制作在每路输入光纤4端面上。

[0022] 输出耦合透镜7可以为一个或者每路传输光纤4之前设有一个透镜。设有一个输出耦合透镜时，每路传输光纤4放置在该透镜的前焦平面上。每路传输光纤4之前设有一个输出耦合透镜时，每路传输光纤4放置在每个输出耦合透镜的前焦平面上，透镜可以是普通的分离透镜；透镜可以是制作在每路传输光纤4前焦平面上。

[0023] 一般来讲利用X和Y方向的二维平面运动，一次96孔荧光检测时间在3秒钟，而由一个旋转运动代替X和Y方向的二维平面运动，现有技术非常容易控制转速1000转/秒的电机带动圆盘运动，一次96孔荧光检测时间在0.001秒钟。