專利名稱：基于傳輸光纖的旋轉(zhuǎn)式多通道誘導熒光裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種基于傳輸光纖的旋轉(zhuǎn)式多通道誘導熒光裝置和方法，屬于 生物醫(yī)學中的光電檢測技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景由于外部光源激發(fā)待檢測對象誘導出來熒光的檢測方式，對于生物、動 物和人體的影響非常小，更重要的是熒光檢測的動態(tài)范圍和靈敏度越來越高 接近或者趕上放射性檢測，因此熒光檢測被廣泛應用于生命科學、醫(yī)學研究 和實際應用之中，尤其是生物、動物和人體等的活體實時檢測領(lǐng)域。經(jīng)典的多通道激發(fā)誘導熒光裝置和方法，利用一根輸入光纖和另一根輸 出光纖來傳輸光線，即利用一根輸入光纖，將光源的光傳輸照射反應池，激 發(fā)生物樣品誘導出來熒光，再將誘導出來熒光通過另一根輸出光纖輸出投射到光電探測器，進行檢測。對于二維矩陣式多通道檢測，在一個平面上沿著x和Y方向二維移動輸入光纖與輸出光纖掃描每一個通道完成多通道檢測。上述裝置中，利用光纖的柔韌性移動光纖進行檢測，對于二維矩陣式多 通道檢測，移動光纖進行X和Y二維運動，因此速度慢、定位及重復定位精 度差。速度慢，導致各個通道反應在時間上存在差別；定位精度差，各個通 道的光照強度有差值，導致各個通道測量之間不精確；重復定位精度差，導 致單個通道的重復測量精度有差別。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種基于傳輸光纖的旋轉(zhuǎn)式多通道誘導熒光裝 置，改進現(xiàn)有光學系統(tǒng)，即利用一組多路光纖作為輸入通道將外部激發(fā)光引 入照射樣品，同時又利用另一組多路光纖做輸出光路傳輸誘導出來的熒光。 驅(qū)動一個電機帶動圓盤旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)圓盤讓每路輸出光纖中的傳輸光依次 經(jīng)過圓盤上的開孔，投射到光電探測器，實現(xiàn)多通道檢測。這樣將X和Y方 向的二維平面運動由一個旋轉(zhuǎn)運動代替，避免了光學系統(tǒng)的二維移動，該裝 置具有機電結(jié)構(gòu)簡單、速度快的優(yōu)點，同時克服定位及重復定位精度差難題， 具有檢測精度高的優(yōu)點。一種基于傳輸光纖的旋轉(zhuǎn)式多通道誘導熒光裝置，依次包括光源、入射
耦合透鏡、二向色鏡、傳輸光纖、傳輸光纖、二向色鏡、輸出耦合透鏡，其 特征在于傳輸光纖為一組多路光纖，既做輸入又做輸出光路；所述的傳輸光纖出來的熒光通過輸出耦合透鏡變成平行光，經(jīng)過釋放光濾鏡(Emission Filter)或者 分光裝置濾波或者分光的窄帶熒光全部投射到一個可旋轉(zhuǎn)的圓盤，驅(qū)動電機 帶動圓盤旋轉(zhuǎn)；在熒光投射到圓盤處開一個孔，投射光通過該孔后，垂直入 射到光電探測器，光電探測器連接計算機，完成一個通道的探測；驅(qū)動圓盤 旋轉(zhuǎn)使每路輸出光纖中傳輸?shù)臒晒庖来瓮ㄟ^開孔(通道選通)進行探測，實 現(xiàn)多通道檢測。
在光源、輸入耦合透鏡之間還可以設(shè)置激發(fā)光濾鏡(Excitation Filter)或者 分光器， 一般用于發(fā)光二極管LED和鹵素燈等寬光譜的光源，將光源發(fā)出的 光濾波或者分光成為單色光，具有探測背景噪聲小的優(yōu)點。
應用上述基于傳輸光纖的旋轉(zhuǎn)式多通道誘導熒光裝置的方法，包括以下 步驟1、 打開光源l預熱，直到發(fā)光穩(wěn)定；2、 光源1發(fā)出的光經(jīng)過入射耦合透鏡3會聚，經(jīng)過二向色鏡6分光， 耦合進入一組多路傳輸光纖4、從傳輸光纖4出來后照射反應池中 樣品5，激發(fā)樣品5發(fā)出熒光；3、 激發(fā)樣品出來的熒光耦合進入一組多路傳輸光纖4中，從傳輸光纖 4出來的熒光，經(jīng)過二向色鏡6分光，通過輸出耦合透鏡7變成平 行光，經(jīng)過釋放光濾鏡或者分光裝置8濾波或者分光的窄帶熒光全 部投射到一個可旋轉(zhuǎn)的圓盤，驅(qū)動電機帶動圓盤旋轉(zhuǎn)；在熒光投射 到圓盤處開一個 L，投射光通過該孔后，垂直入射到光電探測器9， 光電探測器9進行光電轉(zhuǎn)換、放大、濾波與模數(shù)轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后的數(shù) 字信號進入計算機10中顯示與處理，完成一個通道的探測；驅(qū)動 圓盤旋轉(zhuǎn)使每路傳輸光纖中傳輸?shù)臒晒庖来瓮ㄟ^開孔(通道選通) 進行探測，實現(xiàn)多通道檢測。
本發(fā)明的優(yōu)點在于驅(qū)動電機帶動圓盤旋轉(zhuǎn)，使每路傳輸光纖中傳輸?shù)?熒光依次通過圓盤上的開孔，投射到光電探測器，實現(xiàn)多通道檢測。這樣將X
和Y方向的二維平面運動由一個旋轉(zhuǎn)運動代替，該裝置具有機電結(jié)構(gòu)簡單、 速度快的優(yōu)點，同時克服定位及重復定位精度差難題，具有檢測精度高的優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明的單通道檢測裝置結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明基于傳輸光纖的旋轉(zhuǎn)式96通道誘導熒光裝置的示意圖；
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，詳細對本發(fā)明進行說明。 實施例對于如圖1所示的單通道檢測裝置，光源1發(fā)出的光經(jīng)過激發(fā)光濾鏡2 變成單色光，通過入射耦合透鏡3會聚，經(jīng)過二向色鏡6分光，耦合進入一 組多路傳輸光纖4里的一根光纖中、單色光從傳輸光纖4出來后照射反應池 中樣品5，激發(fā)樣品5發(fā)出熒光；激發(fā)出來的熒光耦合進入一組多路傳輸光纖 4里的一根光纖中，從傳輸光纖4出來的熒光經(jīng)過二向色鏡6分光，通過輸出 耦合透鏡7變成平行光，經(jīng)過釋放光濾鏡8濾波的窄帶熒光全部投射到一個 可旋轉(zhuǎn)的圓盤，驅(qū)動電機帶動圓盤旋轉(zhuǎn)；在熒光投射到圓盤處開一個孔，投 射熒光通過該孔后，垂直入射到光電探測器9，光電探測器9進行光電轉(zhuǎn)換、 放大、濾波與模數(shù)轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后的數(shù)字信號進入計算機10中顯示與處理，完 成一個通道的探測。對于如圖2所示的基于傳輸光纖的旋轉(zhuǎn)式96通道誘導熒光裝置，光源1 發(fā)出的光，通過激發(fā)光濾鏡2變成單色光，再經(jīng)過入射耦合透鏡3會聚，通 過二向色鏡6分光，耦合進入一組多路傳輸光纖4、單色光從傳輸光纖4出來 后，照射反應池中樣品5，激發(fā)樣品5發(fā)出熒光；發(fā)出的熒光直接耦合進入傳 輸光纖4中，從傳輸光纖4出來的熒光，經(jīng)過二向色鏡6分光，再通過輸出 耦合透鏡7變成平行光，經(jīng)過釋放光濾鏡8濾波的窄帶熒光全部投射到一個 可旋轉(zhuǎn)的圓盤，驅(qū)動電機帶動圓盤旋轉(zhuǎn)；在光線投射到圓盤處開一個孔，投 射熒光通過該孔后，垂直入射到光電探測器9，光電探測器9進行光電轉(zhuǎn)換、 放大、濾波與模數(shù)轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后的數(shù)字信號進入計算機10中顯示與處理，完 成一個通道的探測；驅(qū)動圓盤旋轉(zhuǎn)讓每路傳輸光纖中的傳輸光依次通過開孔 (通道選通)進行探測，實現(xiàn)多通道檢測(為了突出重點圖中一些器件沒有 標明)。
入射耦合透鏡3為每路傳輸光纖4之前設(shè)有一個透鏡，透鏡可以是普通 的分離透鏡；透鏡可以是制作在每路輸入光纖4端面上。
輸出耦合透鏡7可以為一個或者每路傳輸光纖4之前設(shè)有一個透鏡。設(shè) 有一個輸出耦合透鏡時，每路傳輸光纖4放置在該透鏡的前焦平面上。每路 傳輸光纖4之前設(shè)有一個輸出耦合透鏡時，每路傳輸光纖4放置在每個輸出 耦合透鏡的前焦平面上，透鏡可以是普通的分離透鏡；透鏡可以是制作在每 路傳輸光纖4前焦平面上。
一般來講利用X和Y方向的二維平面運動， 一次96孔熒光檢測時間在3 秒鐘，而由一個旋轉(zhuǎn)運動代替X和Y方向的二維平面運動，現(xiàn)有技術(shù)非常容 易控制轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/秒的電機帶動圓盤運動， 一次96孔熒光檢測時間在0.001 秒鐘。
權(quán)利要求
1、一種基于傳輸光纖的旋轉(zhuǎn)式多通道誘導熒光裝置，依次包括光源(1)、入射耦合透鏡(3)、二向色鏡(6)、傳輸光纖(4)、輸出耦合透鏡(7)，其特征在于傳輸光纖(4)為一組多路傳輸光纖，既做輸入又做輸出光路；輸出耦合透鏡(7)之后還依次包括釋放光濾鏡或者分光裝置(8)、光電探測器(9)連接計算機(10)；光源(1)的光經(jīng)過二向色鏡(6)分光進入傳輸光纖(4)；所述的傳輸光纖(4)出來的熒光經(jīng)過二向色鏡(6)分光，通過輸出耦合透鏡(7)變成平行光，經(jīng)過釋放光濾鏡或者分光裝置(8)濾波或者分光的熒光全部投射到一個可旋轉(zhuǎn)的圓盤，驅(qū)動電機帶動圓盤旋轉(zhuǎn)；在熒光投射到圓盤處開一個孔，投射光通過該孔后，垂直入射到光電探測器(9)，光電探測器(9)連接計算機(10)，完成一個通道的探測；驅(qū)動圓盤旋轉(zhuǎn)讓每路輸出光纖中的傳輸光依次通過開孔進行探測，實現(xiàn)多通道檢測。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳輸光纖的旋轉(zhuǎn)式多通道誘導熒光裝置， 其特征在于在光源(1)、入射耦合透鏡(3)之間還可以設(shè)置激發(fā)光濾鏡或 者分光器(2)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳輸光纖的旋轉(zhuǎn)式多通道誘導熒光裝置， 其特征在于所述的入射耦合透鏡(3)每路傳輸光纖(4)之前設(shè)有一個。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳輸光纖的旋轉(zhuǎn)式多通道誘導熒光裝置， 其特征在于在入射耦合透鏡(3)、傳輸光纖(4)之間設(shè)置二向色鏡(6) 分光。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳輸光纖的旋轉(zhuǎn)式多通道誘導熒光裝置， 其特征在于所述的輸出耦合透鏡(7)為一個或者每路傳輸光纖(4)之前 設(shè)有一個。
6、 應用權(quán)利要求1所述的基于傳輸光纖的旋轉(zhuǎn)式多通道誘導熒光裝置的方法，其特征在于，包括以下步驟1) 打開光源(1)預熱，直到發(fā)光穩(wěn)定；2) 光源(1)發(fā)出的光經(jīng)過入射耦合透鏡(3)會聚，經(jīng)過二向色鏡(6) 分光，耦合進入一組多路傳輸光纖(4)、從傳輸光纖(4)出來后照射反應池中樣品(5)，激發(fā)樣品(5)發(fā)出熒光；3)激發(fā)樣品出來的熒光耦合進入一組多路傳輸光纖(4)中，從傳輸光 纖(4)出來的熒光，經(jīng)過二向色鏡(6)分光，通過輸出耦合透鏡(7)變成 平行光，經(jīng)過釋放光濾鏡或者分光裝置(8)濾波或者分光的窄帶熒光全部投 射到一個可旋轉(zhuǎn)的圓盤，驅(qū)動電機帶動圓盤旋轉(zhuǎn)；在熒光投射到圓盤處開一 個孔，投射光通過該孔后，垂直入射到光電探測器(9)，光電探測器(9)進 行光電轉(zhuǎn)換、放大、濾波與模數(shù)轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后的數(shù)字信號進入計算機(10) 中顯示與處理，完成一個通道的探測；驅(qū)動圓盤旋轉(zhuǎn)讓每路輸出光纖中的傳 輸光依次通過開孔進行探測，實現(xiàn)多通道檢測。
全文摘要
本發(fā)明屬于光電檢測領(lǐng)域。該裝置依次包括光源(1)、入射耦合透鏡(3)、二向色鏡(6)、傳輸光纖(4)、輸出耦合透鏡(7)，特征在于傳輸光纖(4)為一組多路傳輸光纖；輸出耦合透鏡(7)之后包括釋放光濾鏡或者分光裝置(8)、光電探測器(9)連接計算機(10)；光源(1)的光經(jīng)過二向色鏡分光進入傳輸光纖；傳輸光纖出來的熒光經(jīng)過二向色鏡分光，通過輸出耦合透鏡變成平行光，經(jīng)過釋放光濾鏡或者分光裝置濾波或者分光的熒光全部投射到可旋轉(zhuǎn)的圓盤，驅(qū)動電機帶動圓盤旋轉(zhuǎn)；在熒光投射到圓盤處開孔，投射光通過該孔后，垂直入射到光電探測器完成一個通道探測；圓盤旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)多通道檢測。本發(fā)明機電結(jié)構(gòu)簡單、速度快，檢測精度高。
文檔編號G01N21/64GK101158644SQ20071017746
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者馮繼宏, 劉長波, 蘭 張, 張清悅, 毅 曾, 耿利娜 申請人:北京工業(yè)大學