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原文传递可视化实时成像聚焦的激光诱导荧光检测系统

专利名称：	可视化实时成像聚焦的激光诱导荧光检测系统
摘要：	可视化实时成像聚焦的激光诱导荧光检测系统，属于分析检测技术领域。该检测系统采用共聚焦型结构，包括激光光路、荧光收集光路和成像校准光路。由激光器、中性密度滤光片、激光滤光片、柱面透镜、二向色镜和物镜组成激光光路；物镜、二向色镜、荧光滤光片、透镜、狭缝和硅雪崩光电二极管构成荧光收集光路；发光二极管(LED)、滤光片、光阑、物镜、二向色镜、反射镜、透镜和摄像机组成成像校准光路。成像校准光路简化了毛细管、芯片在激光诱导荧光检测系统应用中的聚焦步骤，实现检测窗口与激光光斑的可视化调节和实时在线显示。本检测系统灵敏度高，稳定性良好，其对荧光素钠的检测可达到幺摩尔级。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京工业大学
发明人：	郭广生;张文美;刘蕾;周颖燕;蒲巧生;汪夏燕
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910165424.6
公开号：	CN109991198A
代理机构：	北京思海天达知识产权代理有限公司
代理人：	张立改
分类号：	G01N21/64(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100124 北京市朝阳区平乐园100号
主权项：	1.一种可视化实时成像聚焦的激光诱导荧光检测系统，其特征在于，能实现毛细管或芯片检测窗口聚焦位置的可视化校准及实时在线显示；所述可视化实时成像聚焦的激光诱导荧光检测系统采用共聚焦型结构，由激光光路、荧光收集光路和成像校准光路三个光路构成；发光二极管(LED)(13)、滤光片(14)、光阑(15)、物镜(5)、第一二向色镜(6)、第二二向色镜(7)、反射镜(16)在同一纵轴上；光泵半导体激光器(1)、中性密度滤光片(2)、激光滤光片(3)、柱透镜(4)和第一二向色镜(6)依次光路连接且同在第一横轴上，与物镜(5)一起构成激光光路；硅雪崩光电二极管(11)、狭缝空间滤光片(10)、透镜(9)、带通滤光片(8)与第二二向色镜(7)依次光路连接且同在第二横轴上，与物镜(5)和第一二向色镜(6)共同构成荧光收集光路；摄像机(18)、透镜(17)、反射镜(16)依次光路连接且同在第三横轴上，与LED(13)、滤光片(14)、光阑(15)、物镜(5)、第一二向色镜(6)、第二二向色镜(7)共同构成成像校准光路。 2.按照权利要求1所述的一种可视化实时成像聚焦的激光诱导荧光检测系统，其特征在于，所述激光光路由光泵半导体激光器(1)作为激光光源，从激光器(1)发出的激光光束依次经过中性密度滤光片(2)、激光滤光片(3)、柱面透镜(4)光学元件，通过第一二向色镜(6)反射后由物镜(5)聚焦，在检测窗口位置激发含荧光的样品产生荧光信号；其中中性密度滤光片(2)将激光强度衰减，与激光器波长相匹配的激光滤光片(3)对激光光束进行纯化，柱面透镜(4)沿一维方向将激光光束由圆形光斑整形成线型光斑。 3.按照权利要求1所述的一种可视化实时成像聚焦的激光诱导荧光检测系统，其特征在于，所述荧光收集光路是先经物镜(5)收集荧光信号，穿过第一二向色镜(6)后被第二二向色镜(7)反射，然后经与检测物质发射波长相匹配的带通滤光片(8)滤除发射荧光以外的杂散光后通过透镜(9)聚焦，再经狭缝空间滤光片(10)进一步滤除杂散光后进入硅雪崩光电二极管(11)进行检测，硅雪崩光电二极管(11)模块与数据采集卡相连，进行数据存储。 4.按照权利要求1所述的一种可视化实时成像聚焦的激光诱导荧光检测系统，其特征在于，所述成像校准光路采用LED(13)作为光源，在检测窗口上方照射，经滤光片(14)过滤，由光阑(15)调节光强后经物镜(5)收集，相继穿过两个二向色镜后经反射镜(16)反射，再通过透镜(17)聚焦后到达摄像机(18)进行实时图像采集与显示。 5.按照权利要求1所述的一种可视化实时成像聚焦的激光诱导荧光检测系统，其特征在于，以λ1表示激光波长，λ2表示荧光波长，λ3表示LED光波长，λ3＞λ2＞λ1，第一二向色镜(6)的截止波长大于激光波长λ1，激发光被此二向色镜反射，发射的荧光λ2和LED光λ3则透过，由此来消除激发光对荧光检测的干扰；第二二向色镜(7)的截止波长大于荧光波长λ2，同时反射荧光λ2，透过LED光λ3，起到分离荧光和LED光的作用,实时成像过程中LED光不影响激光入射和荧光收集。 6.按照权利要求1所述的一种可视化实时成像聚焦的激光诱导荧光检测系统，其特征在于，所述成像校准光路通过三维平移台x-y-z轴来调节检测窗口与物镜或激光的相对的位置并通过软件显示，根据软件中实时显示的位置信息和光强分布曲线图谱来聚焦，将毛细管或芯片通道径向即横截面方向与物镜或激光相对位置的调节方向定义为x轴，通道轴向与物镜间的调节方向定义为y轴，毛细管或芯片与物镜间距离的调节方向定义为z轴；在通道中注入溶液进行成像校准，y轴位置可直接观察来进行调节；在调节x和z轴时，当激光聚焦至通道内时，可在图像上观察到通道内出现一光斑(20)，在软件中对毛细管或芯片通道上光斑所在的位置划垂线(21)，根据垂线上的光强分布得到一条曲线(VLP)，当激光光束准直入射通道中心位置时，光斑亮度最大，VLP中相应位置的谱峰高度达到最大值；当激光光束与通道横截面间的位置发生偏移时，光斑亮度减弱或消失，对应VLP中的谱峰高度降低或消失。
所属类别：	发明专利