[實用新型]一種測量流體延遲發光的裝置

有效

• 申請號: 201720072706.8
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN206497039U
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 朱澤策
• 申請（專利權）人: 武漢能斯特科技有限公司
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光致發光的測量方法，該方法可以用于相關的設備儀器的設計和制造中，可以用于延遲發光的測量和成像。屬于光學儀器制造領域。

背景技術

在光致發光現象中，分子受光照激發躍遷到激發態，激發態的分子可通過釋放光子回到基態，即分子的熒光或磷光。分子的激發態存在壽命，即激發態的分子要在過一段時間之后才釋放光子回到基態，且不同分子的激發態壽命各不不同，分子激發態壽命越長，其發光持續時間越長。通常情況下，分子的熒光壽命在納秒級，磷光壽命可以達到微秒級以上。延遲熒光分子，其壽命也可以達到微秒級甚至毫秒級。近些年發展的一些磷光分子，壽命可以達到秒級。此外一些無機納米材料，其壽命在毫秒級以上。這些長壽命的發光統稱為延遲發光，也被稱為輝光。

在熒光和磷光的測量中，一般需要構建兩個光路：光路一是激發光路，即激發光照射樣品的光路，其目的是使樣品中的分子受光照激發；光路二是探測光路，即樣品發光到達探測器的光路，其目的是探測樣品發光的光譜、強度等信息。

兩條光路相交于同一點，將樣品置于該交點上，以探測樣品的熒光和磷光。

在穩態的測量過程中，光路一和光路二同時打開，即激發光一直照射樣品的條件下測量，這種方式可以獲得樣品發光光譜和強度的信息，但是不能得到樣品激發態壽命的信息。

為了測量樣品延遲發光的信號，通常需要在關閉激發光路之后打開探測光路，即在停止激發后，測量樣品的發光。基于這樣的思路，人們發展了許多測量延遲發光的方法和儀器。（參考專利公開說明書CN201310392018.6、CN200510092520.0、CN201180017387.6、CN201110005032.7等。）其中比較常用的方法是采用脈沖光源，一個周期中，光照時間很短，其余時間的發光信號即為延遲發光信號；利用時間相關的單光子計數器可探測樣品發光強度隨時間變化的曲線。另外一種常用的方法也是采用脈沖光源，用具有門控功能的CCD探測延遲發光信號。

還有一種常用的方法，利用斬波器控制其中一個或兩個光路的開關時間，以達到探測延遲發光信號的目的。（參考文獻Biophysical Journal 1994, 67, 957-965、Biophysical Journal 1998, 74, 2210–2222、Anal. Chem. 2011, 83, 2294-2300、CN205484048U等。）由于許多樣品的發光壽命在毫秒以下，因而兩個光路開關需要精確的時間控制，為此，許多瞬態光譜儀和時間分辨的成像裝置采用TTL調制、脈沖發生器、延時發生器等控制兩個光路的開關時機。此外，為了避免雜散光干擾，還需要光源的脈沖、探測器快門、斬波器控制等都具有較高的時間分辨率。

上述各種零部件的添加增加了儀器的復雜度，此外許多高時間分辨率的零部件價格非常高，如皮秒激光器、高速相機、單光子計數器、高精度的TTL控制器等。

為了簡化儀器并降低成本，專利US6839134B2、CN205080051U和CN106066317A公開了使用一個斬波器同時控制激發光路和探測光路的方法，不使用激光器、高速相機、TTL控制也可以實現延遲發光的探測。該方法具有一定的適用性，然而為了獲得高的時間分辨率，斬波器的通光孔要盡量狹窄，這直接降低了激發光的光通量，也就降低了發光信號。此外，針對一些特殊的樣本或裝置，增加斬波器的同時還需要改變光路才能實現延遲發光的探測。

流體樣本的熒光測量在色譜、微流控芯片、流式細胞儀等領域具有重要的應用。在以往的微流管道樣本測量中，激發光路和探測光路都聚焦于微流管道的同一點，主要用于非延遲的熒光測量（專利CN105917211A），為了測量樣本的延遲發光，需要對激發光路進行脈沖控制，對探測進行延遲控制（專利US20100032584A1、CN106053786A），這樣的方法不僅增加了儀器的復雜程度，還降低了測量效率。

發明內容

為了進一步簡化儀器，以更加便捷的測量延遲發光的信號，本發明構建了不同于傳統思路的測量方法。在以往的方案中，激發光路和探測光路相交或聚焦于同一點，樣品需置于該交點上進行測量，這種方式必須使用脈沖、快門分別控制激發光路和探測光路才能測量樣品的延遲發光。

為了省略脈沖和快門控制，本發明采用的方法是：

構建激發光路和探測光路，使兩條光路不相交，這樣，當樣品在激發光路上的時候，其發光不在探測光路上；當樣品在探測光路上的時候，激發光不能照射樣品；