[發(fā)明專(zhuān)利]基于白光LED的三色熒光檢測(cè)儀

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310436904.4
• 申請(qǐng)日: 2013-09-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103487375A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何農(nóng)躍;夏云;王煒;李智洋;馬嫚;谷鵬陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/01
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/01;G01N21/64
• 代理公司: 南京瑞弘專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于生物醫(yī)療領(lǐng)域的熒光檢測(cè)儀。

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背景技術(shù)

熒光檢測(cè)主要用于生化分析，尤其分子生物學(xué)的熒光信號(hào)檢測(cè)。當(dāng)某些物質(zhì)被可見(jiàn)光或者紫外光照射而激發(fā)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生比激發(fā)光波長(zhǎng)較長(zhǎng)的發(fā)射光，通過(guò)測(cè)量熒光強(qiáng)度以及光譜范圍可以定性和定量分析某種物質(zhì)中的成分。

1852年，Stokes闡明了熒光發(fā)射機(jī)制：特定波長(zhǎng)的光子碰撞到分子上，分子吸收光子，能量升高但不穩(wěn)定，一般要通過(guò)釋放吸收的能量回到基態(tài)，當(dāng)激發(fā)態(tài)分子以光子形式向周?chē)椛淠芰慷氐交鶓B(tài)時(shí)，其所發(fā)出的光就稱(chēng)為熒光。

熒光產(chǎn)生的條件是分子必須在吸收一定頻率范圍的激發(fā)光后，通過(guò)振動(dòng)馳豫回到第一激發(fā)態(tài)的最低能級(jí)，由此向下的輻射躍遷才可能產(chǎn)生熒光。因此，產(chǎn)生熒光的首要條件就是激發(fā)光的頻率必須與分子的特征頻率相一致，其次就是該分子必須具有一定程度的熒光效率。

熒光效率，也稱(chēng)熒光量子產(chǎn)率，它表示物質(zhì)發(fā)射熒光的本領(lǐng)，在相同強(qiáng)度的激發(fā)光下，熒光分子的量子效率越高，發(fā)射的熒光也就越強(qiáng)。其定義為物質(zhì)吸光后發(fā)射的熒光光子數(shù)與吸收的激發(fā)光的光子數(shù)之比，即：

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熒光物質(zhì)所發(fā)射的熒光強(qiáng)度與很多因素有關(guān)，包括環(huán)境因素（如溫度、PH值、離子強(qiáng)度、與其它分子的共價(jià)耦合等），特別是下面幾個(gè)因素：

1）激發(fā)光的強(qiáng)度。一般情況下，激發(fā)光的強(qiáng)度越大，熒光的強(qiáng)度也越大，兩者在一定范圍內(nèi)是線性關(guān)系。但在高強(qiáng)度激發(fā)光較長(zhǎng)時(shí)間的照射下，會(huì)引起熒光物質(zhì)發(fā)生一定程度的光漂白（Photo?bleaching）現(xiàn)象或光損傷現(xiàn)象（Photo?destruction），反而降低了熒光的強(qiáng)度。

2）量子效率。在相同強(qiáng)度的激發(fā)光下，熒光分子的量子效率越高，發(fā)射的熒光也就越強(qiáng)。

3）吸光系數(shù)。在相同強(qiáng)度的激發(fā)光下，熒光物質(zhì)的吸光系數(shù)越大，發(fā)射的熒光越強(qiáng)。

4）熒光物質(zhì)的染色濃度。當(dāng)熒光物質(zhì)的染色濃度較低時(shí)，熒光強(qiáng)度與染色濃度基本上是線性關(guān)系，當(dāng)染色濃度較高時(shí)，熒光物質(zhì)會(huì)出現(xiàn)猝滅（Quenching）現(xiàn)象，反而降低了熒光的強(qiáng)度。

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發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明提供一種應(yīng)用于生物分析的、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、功耗低、靈敏度高和可便攜化基于白光LED的三色熒光檢測(cè)儀，，可在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境或現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)下，實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)樣本熒光強(qiáng)度的半定量分析。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種基于白光LED的三色熒光檢測(cè)儀，包括沿入射光路依次設(shè)置的白光LED光源組、光束雜散光濾除及整形組、第一濾色鏡組、分色鏡組、聚焦透鏡組、位于反射光路上的第二濾色鏡組和光電倍增管組件，白光LED光源組和光束雜散光濾除及整形組置于遮光蓋中，白光LED光源組、光束雜散光濾除及整形組、第一濾色鏡組的光軸和分色鏡組入射光軸重合，聚焦透鏡組位于分色鏡組一側(cè)的出射光路上，第二濾色鏡組和光電倍增管組件依次設(shè)置在分色鏡組另一側(cè)的出射光路上，聚焦透鏡組和第二濾色鏡組的光軸、光電倍增管組件的入射窗口中心均與分色鏡組的發(fā)射光軸重合。

本發(fā)明中，白光LED光源組包括半球形白光LED、準(zhǔn)直平凸透鏡、45⁰反射型分光鏡、聚焦透鏡和光電二極管，準(zhǔn)直平凸透鏡設(shè)置在半球形白光LED的發(fā)射光出射方向，45⁰反射型分光鏡的入射光軸與準(zhǔn)直平凸透鏡的光軸重合，聚焦透鏡和光電二極管依次設(shè)置在45⁰分光鏡反射方向下方，并且聚焦透鏡和光電二極管的光軸均與45⁰反射型分光鏡的反射光軸重合。

本發(fā)明中，光束雜散光濾除及整形組包括數(shù)值孔徑為0.4~0.5、共光軸的第一凸透鏡和第二凸透鏡、位于第一凸透鏡和第二凸透鏡之間的小孔光闌，第一凸透鏡和第二凸透鏡的數(shù)值孔徑相同且焦點(diǎn)重合，小孔光闌設(shè)置在第一凸透鏡和第二凸透鏡的光軸上，且小孔光闌的中心與第一凸透鏡和第二凸透鏡的焦點(diǎn)重合。

本發(fā)明中，第一濾色鏡組包括支架、設(shè)置在支架上的第一濾色鏡盤(pán)、第一步進(jìn)電機(jī)和第一光電開(kāi)關(guān)，第一濾色鏡盤(pán)上距中心等距設(shè)置三片第一濾色鏡，三片第一濾色鏡分別對(duì)467~498nm，513~556nm，604~644nm波段的激發(fā)光濾除雜光，第一步進(jìn)電機(jī)與第一濾色鏡盤(pán)連接并用于驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波段第一濾色鏡的選擇，第一光電開(kāi)關(guān)用于識(shí)別第一濾色鏡盤(pán)的位置。