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原文传递荧光寿命传感器模块和使用传感器模块确定荧光寿命的方法

专利名称：	荧光寿命传感器模块和使用传感器模块确定荧光寿命的方法
摘要：	一种荧光寿命传感器模块包括不透明外壳(OH)，该不透明外壳(OH)具有由光屏障(LB)间隔开的第一腔室(CH1)和第二腔室(CH2)。光发射器(OE)布置在第一腔室(CH1)中并且被配置为通过第一孔(AP1)发射。指定波长的光脉冲发射被布置成光学地激发位于传感器模块前方的荧光探头(FP)。检测器(MD)被布置在第二空腔(CH2)中并且被配置为通过第二孔(AP2)检测从荧光探头(FP)接收的光子。测量块(MB)被配置为确定表示所接收的光子中的一个相对于发射脉冲的到达时间的相应差值。直方图块(HIST)被配置为将差值累积在直方图中。处理单元(PRC)被配置为基于对直方图的评估来计算飞行时间值，根据飞行时间值计算荧光寿命并且生成指示荧光探头的荧光寿命的输出信号(OS)。控制单元(CU)被配置为启动光发射器(OE)的脉冲发射。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	奥地利;AT
申请人：	AMS有限公司
发明人：	马丁·闵采尔
专利状态：	有效
申请日期：	2017-10-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201780061581.1
公开号：	CN109791109A
代理机构：	北京柏杉松知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	谢攀;刘继富
分类号：	G01N21/64(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	奥地利普伦斯塔滕
主权项：	1.一种荧光寿命传感器模块，包括不透明的外壳(OH)，其具有由光屏障(LB)分隔开的第一腔室(CH1)和第二腔室(CH2)，还包括： -光发射器(OE)，其布置在所述第一腔室(CH1)中，并且被配置为通过第一孔(AP1)发射指定波长的光脉冲，所述指定波长的光脉冲被设置为光学地激发待置于传感器模块前方的荧光探头(FP), -检测器(MD)，其布置在所述第二腔室(CH2)中，并且被配置为通过第二孔(AP2)检测从荧光探头(FP)接收的光子， -测量块(MB)，其配置为确定表示所接收的光子中的一个光子相对于发射脉冲的到达时间的相应差值， -直方图块(HIST)，其配置为将所述差值累积在直方图中， -处理电路(PRC)，其配置为基于对直方图的评估来计算飞行时间值，根据飞行时间值计算荧光寿命以及生成指示荧光探头的荧光寿命的输出信号(OS)，和 -控制单元(CU)，其配置为启动所述光发射器(OE)的脉冲发射。 2.根据权利要求1所述的传感器模块，其中， -所述荧光探头位于所述传感器模块的视场内， -所述外壳、光发射器(OE)和主检测器(MD)被相对彼此布置为使得待由光发射器(OE)发射的光的至少一部分激发所述荧光探头并且使得荧光发射的至少一部分到达所述检测器(MD)。 3.根据权利要求1或2所述的传感器模块，其中， -滤光器(OF)被布置在所述第二孔(AP2)的上方或内部，并且被配置为仅使相对于所述指定波长发生光谱偏移的光通过，并且 -所述滤光器(OF)被固定到外壳，或者，所述滤光器(OF)是可更换的。 4.根据权利要求1到3中任一项所述的传感器模块，其中， -主检测器(MD)包括单光子雪崩二极管SPAD或SPAD的阵列，和/或 -光发射器(OE)包括配置为发射光的垂直腔表面发射激光器VCSEL或垂直外腔表面发射激光器VECSEL。 5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器模块，其中，光发射器(OE)能够在操作范围内调谐，并且控制单元(CU)布置为将所述指定波长设置为所述操作范围内的值。 6.根据权利要求1至5中任一项所述的传感器模块，其中，一个或更多个光学透镜或光学透镜系统耦接到所述第一孔和/或第二孔(AP1、AP2)。 7.根据权利要求1至6中任一项所述的传感器模块，其中，所述测量块(MB)包括一个或更多个时数转换器(TDC)。 8.根据权利要求7所述的传感器模块，其中，所述直方图块(HIST)包括连接到所述一个或更多个时数转换器(TDC)的一个或更多个存储器单元。 9.根据权利要求1至8中任一项所述的传感器模块，其中，所述处理电路(PRC)和/或控制单元(CU)包括微控制器。 10.根据权利要求1至5中任一项所述的传感器模块，其中，所述测量块(MB)、直方图块(HIST)、处理电路(PRC)、控制单元(CU)和检测器(MD)被集成到单个半导体管芯(SD)中。 11.根据权利要求10所述的传感器模块，其中，所述光发射器(OE) -被集成到同一单个半导体管芯(SD)中，或 -包括单独的半导体管芯，其电连接到所述单个半导体管芯(SD)。 12.根据权利要求1至11中任一项所述的传感器模块，还包括载体(CA)，其中， -所述不透明外壳(OH)被布置在载体上并且所述外壳(OH)包括光屏障(LB)，所述光屏障(LB)将所述外壳(OH)分隔成所述第一腔室和第二腔室(CH1、CH2)， -所述第一腔室和第二腔室(CH1、CH2)还由布置在外壳(OH)中的框架主体(FB)横向限制， -盖部分(CS)设置为与载体(CA)相对，并且由此覆盖腔室(CH1、CH2)，并且 -所述盖部分(CS)、框架主体(FB)和光屏障(LB)由连续的材料件制成，特别地，由模制材料件制成。 13.一种荧光检测设备，包括： -外壳，其具有检测孔， -电子板，其布置在所述外壳中并且具有中央处理单元， -显示单元，其连接到所述电子板并且附接到所述外壳，和 -根据权利要求1至11中任一项所述的传感器模块，其布置在所述外壳中，位于所述检测孔后。 14.根据权利要求13所述的检测设备，还包括以下中的至少一个： -透镜，其布置在检测孔中或检测孔上，特别地，所述透镜是扫描透镜和/或宽视场透镜，和/或 -xy扫描级，其耦接到所述检测设备并且布置为分别相对于荧光探头来移动所述设备或相对于所述设备来移动荧光探头。 15.一种使用传感器模块来确定荧光寿命的方法，所述传感器模块包括不透明外壳(OH)，所述不透明外壳(OH)具有由光屏障(LB)分隔开的第一腔室(CH1)和第二腔室(CH2)，所述方法包括以下步骤： -将荧光探头(FP)定位在所述传感器模块前方， -通过控制单元(CU)启动光发射器(OE)的脉冲发射， -发射指定波长的光脉冲，所述指定波长的光脉冲被设置为通过第一孔(AP1)并且使用布置在所述第一腔室(CH1)中的光发射器(OE)来光学地激发荧光探头(FP)， -通过第二孔(AP2)并且使用布置在第二腔室(CH2)中的检测器(MD)来检测从荧光探头(FP)接收的光子， -通过测量块(MB)来确定表示所接收的光子中的一个光子相对于发射脉冲的到达时间的相应差值， -使用直方图块(HIST)并且通过处理电路(PRC)来将差值累积在直方图中： -通过处理电路(PRC)，基于对直方图的评估来计算飞行时间值， -根据所述飞行时间值计算荧光寿命，和 -生成输出信号(OS)，其指示荧光探头的荧光寿命。 16.根据权利要求15所述的方法，其中，通过将荧光探头(FP)相对于所述传感器模块设置在几个不同的位置处，并且基于指示荧光探头在所述位置处的荧光寿命的相应输出信号(OS)的生成，来生成荧光图像(FI)。
所属类别：	发明专利