[發明專利]一種熒光相關光譜測量系統

在審

• 申請號: 201811382587.1
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109520982A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 趙祥偉;李紹華;崔玉軍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 盧倩

本發明屬于光譜檢測系統技術領域，特別涉及一種熒光相關光譜測量系統，利用拉錐光纖將激發光限制在飛升體積內，同時利用光纖收集熒光信號進行時間相關光子計數，從而獲取熒光相關光譜；該方法避免了熒光共聚焦顯微鏡、全內反射熒光顯微鏡或者雙光子熒光顯微鏡的使用，降低了熒光相關光譜的測量成本，同時可以將光纖深入溶液中、反應器內、微流控芯片內、細胞內或者體內，消除了成像設備的空間限制，可以廣泛應用于生命科學、物理學和化學領域的反應動力學研究、活細胞分析、生物檢測、疾病診斷和藥物篩選等方面。

技術領域

本發明屬于光譜檢測系統技術領域，特別涉及一種熒光相關光譜測量系統。

背景技術

隨著生命科學和光學測量技術的發展，人們已經開始在分子水平上研究物質之間的相互作用及生命過程。其中一種單分子檢測的方法就是利用的熒光相關光譜。利用熒光相關光譜進行單分子檢測可以獲得擴散常數、化學動力學參數等信息，而且還可以應用于生命科學、活細胞分析、生物檢測、疾病診斷和藥物篩選等方面。

熒光相關光譜(Fluorescence correlation spectroscopy,FCS)技術是一種利用熒光強度隨時間的漲落進行分析檢測的熒光光譜技術。熒光相關光譜通過測定微區(例如飛升(fL))體積內熒光分子由于布朗運動或化學反應而產生的熒光強度漲落，來獲得熒光強度的波動信號，再對其進行自相關運算，獲取粒子的某些信息，例如溶液的濃度，粒子的擴散系數等。FCS適合溶液和細胞測量，且測量非常靈敏，可實現單分子監測。

當前為了使用熒光相關光譜來檢測分子層面的信息，通常會用到熒光共聚焦顯微鏡、全內反射熒光顯微鏡或者雙光子熒光顯微鏡等大型儀器，由顯微鏡系統掃描、檢測并處理數據、顯示數字圖像結果等。使用這些測量方法的成本較高，占用空間較大，且不方便空間上的位移。另外，由于使用顯微鏡檢測，對樣品也有較高的要求，例如，對待測樣品的處理、載玻片的規定測量標準、標本的放置等。由于這些因素的限制，給熒光相關光譜的測量帶來了諸多不便。

發明內容

本發明解決現有技術中存在的上述技術問題，提供一種熒光相關光譜測量系統。

為解決上述問題，本發明的技術方案如下：

一種熒光相關光譜測量系統，包括激發光源、第一透鏡、第一濾色片、二向色鏡、物鏡、光纖、光纖錐體、第二濾色片、第二透鏡和檢測器；所述光纖錐體的端面設置有納米孔；所述激發光源發出的激光經過第一透鏡、第一濾色片和二向色鏡進入物鏡，然后通過物鏡聚焦進入光纖和光纖錐體，最后在納米孔中形成空間限域激發；納米孔內的激發熒光通過光纖，物鏡，二向色鏡，第二濾色片和第二透鏡進入檢測器。

熒光相關光譜測量系統通過拉錐光纖(由光纖和光纖錐體構成，所述光纖椎體設置在光纖的一端)將激發光限制在飛升(fL)體積內，再將激光光束匯聚到樣品上，激發特定區域的熒光，通過光纖收集熒光信號，由檢測器，如時間相關單光子計數器進行計數；然后將計數數據傳輸到電腦上，通過電腦軟件對數據進行自相關運算，得到自相關曲線；最后根據樣品的所處環境、激發光條件和擴散方程等得到熒光波動的理論方程，并用理論方程來擬合實驗值，從而獲得相關參數。

優選地，所述光纖為單模光纖或多模光纖。

優選地，所述光纖可為玻璃光纖，或者石英光纖，或者聚合物光纖，或者液芯光纖。

優選地，所述光纖錐體的尖端直徑在10微米到1000微米之間。

優選地，所述光纖錐體的端面鍍有金屬涂層。優選地，所述金屬涂層為金、銀、鋁、銅、鎳、鉑中任意一種或幾種金屬的合金。優選地，所述金屬涂層的厚度在20納米到1個微米之間。

優選地，所述納米孔的直徑在50納米到200納米之間。由于納米孔的尺寸效應，激發光不能通過納米孔，而只能在納米孔內形成消逝場，從而只能激發納米孔底面幾十納米范圍內的熒光染料，實現小于fL體積內熒光漲落的激發和測量。