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一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪及其检测方法技术

技术编号:14117655 阅读:205 留言:0更新日期:2016-12-08 01:18
本发明专利技术涉及一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪及其检测方法。本发明专利技术的一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪,包括光源、荧光探测器和导光毛细管,导光毛细管的侧壁能够反射光源发射的激发光和待测样品吸收激发光后辐射出的荧光,导光毛细管的样品出口端设置有能够反射激发光的第一反射镜,荧光探测器能够接收从第一反射镜上射出的荧光。其有效果是:本发明专利技术在导光毛细管的端面设置反射镜,可以增强对激发光的约束作用,从而提高光与物质的相互作用、提高检测灵敏度。并且,利用不同反射镜的组合,使得激发光可以高效的耦合进入毛细管,并能有效的阻止激发光泄露出毛细管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生化分析仪及其检测方法,特别涉及一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪及其检测方法,可用于液体和气体样品的分析检测。
技术介绍
对液体(或气体)样品的光学特性进行分析检测,是生化分析的一个重要领域(Scientific Reports,5,10476(2015))。例如,分光光度计可以对样品的吸光度进行检测,荧光分析仪(或激光诱导型荧光分析仪)可以对待测物(如生物基团等有机物)的受激发光进行检测。分光光度计与荧光分析仪属于不同的两种分析器件。目前,无论是光度检测还是荧光检测,通常都是将样品置于比色皿中进行检测,激发光通过比色皿中的样品时,样品会吸收部分激发光(甚至会辐射出荧光)(Sensors andActuators B,191,561-566(2014))。因此,为了增加检测灵敏度,通常需要增加光与物质的相互作用,即增加激发光在样品中的传输距离(简称“光程”)。对于比色皿,增大尺寸可以增加光程、增加灵敏度,但是样品需求量也会增加。利用导光毛细管(专利CN201210105716.9)可以大幅增加光程(如采用长的毛细管),并且可以从一定程度上减少样品需求量。但是,长的毛细管会增加气泡在毛细管内的产生和堆积的几率,影响探测光束和样品在毛细管内的传输。荧光检测的原理是待测物吸收激发光,会辐射出荧光,从而对辐射出的荧光进行分析检测。为了提高检测灵敏度,现有的荧光分析仪的设备相对来说体积较大,需要较多的试验样品,限制了荧光仪在便携检测领域和微样品领域的使用。因此设计研发新的荧光分析仪,缩短毛细管长度以减小设备体积的同时,可以提高检测灵敏度、并能减少样品需求量,是本专利技术的创研动机。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足,提供一种结构简单、样品需求量少、高灵敏度的基于导光毛细管的生化荧光分析仪及其检测方法。本专利技术提供的一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪,其技术方案是:一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪,包括光源、荧光探测器和导光毛细管,导光毛细管的侧壁能够反射光源发射的激发光和待测样品吸收激发光后辐射出的荧光,导光毛细管的样品出口端设置有能够反射激发光的第一反射镜,荧光探测器能够接收从第一反射镜上射出的荧光。第一反射镜位于毛细管端面,可以将激发光反射回毛细管内,使得激发光在毛细管两端之间来回反射传输,从而在不增加毛细管长度的情况下大幅增加光程,从而提高了传感器的灵敏度。此时,在毛细管的侧壁和端面反射镜的共同约束下,可以阻止激发光泄露出毛细管。其中,导光毛细管的样品入口端设置有能够反射激发光和荧光的第二反射镜。其中,第二反射镜是金属膜反射镜或者介质膜反射镜,金属膜反射镜或者介质膜反射镜上具有小于导光毛细管内径的透光孔(即在反射镜的透光孔区域,未镀介质膜或金属膜,因此光束可以自由通过透光孔)。透光孔用以把激发光耦合进入毛细管内,金属膜反射镜或者介质膜反射镜可以是将金属膜或者介质膜镀在透光盖板上形成的反射镜。透光孔面积小于导光毛细管端面的面积,激发光初次通过透光孔进入导光毛细管之后,经过导光毛细管侧壁(及另一端的反射镜)的反射后,返回的激发光会偏离透光孔的位置,因此部分激发光无法再次通过反射镜,从而实现将激发光约束在导光毛细管内传输的目的。随着透光孔的减小,返回的激发光通过透光孔泄露出毛细管的比例会降低,因此,减小透光孔,更有利于约束激发光。其中,第二反射镜是布拉格反射镜或者是具有Fabry-Perot滤波腔结构的反射镜(简称FP腔反射镜),用于反射特定波段的光束。FP腔反射镜,当激发光的波长满足FP腔的谐振条件时,激发光可以初次通过FP腔、并进入导光毛细管内;之后,经过毛细管侧壁(及另一端的反射镜)的反射,返回的激发光再次入射到FP腔时,由于入射角会发生偏离(与初次通过FP腔的入射角相比),返回的部分激发光无法再次通过FP腔;因此部分激发光无法重新通过反射镜,从而实现将激发光约束在毛细管内传输的目的。对于更高品质因子的FP腔,更小的入射角偏离,就可以阻碍激发光的通过,从而更有效的将激发光约束在导光毛细管内。其中,第二反射镜是金属膜反射镜或者介质膜反射镜,光源发射的激发光耦合到光纤中,并经过光纤传输进入毛细管内,光纤的引入可以更好的把激发光和荧光约束在导光毛细管中传输。金属膜反射镜或者介质膜反射镜可以是将金属膜或者介质膜镀在透光盖板上形成的反射镜。其中,导光毛细管的内径为0.02微米至9毫米,采用小孔径的毛细管有助于减小样品需求量、缩短样品切换时间,从而降低噪声响、提高测试精度。导光毛细管是石英管、镀金属膜的石英管、涂覆聚合物的石英管、聚合物管、或金属管。其中,优选内壁抛光的金属管。其中,导光毛细管的形状可以是弯曲的、直的或弯曲的与直的结合的任一种;本专利技术的导光毛细管,无论是直的还是弯曲的毛细管,其均可以约束激发光。因此毛细管可以弯曲,以减小分析仪的长度和体积。弯曲的毛细管的形状可以是环形、弧形、螺旋形中的一种或者任意形状的毛细管。其中,导光毛细管的内表面存在光滑的波纹起伏,可以使激发光的入射角发生改变,从而增加光程、提高检测精度。同时,光滑的毛细管内壁,可以减少光学散射损耗,从而降低激发光的传输损耗。其中,光源是激光二极管、发光二极管或经过分光的宽光谱光源(如钨灯、氘灯、氙灯等)。分析不同物质选用不同波长的光源和激发光可以提高检测精度。本专利技术还提供了一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪的检测方法,包括以下步骤:第一步,将标准样品导入导光毛细管中,把光源发射出的激发光耦合进入导光毛细管一端的内孔中;激发光经导光毛细管侧壁、第一反射镜和第二反射镜的反射在导光毛细管中传输,标准样品吸收激发光后辐射出荧光,辐射出的荧光透过第一反射镜被荧光探测器接收;记录此时荧光探测器接收到的光强度或光谱;第二步,切换样品,将待测样品导入导光毛细管中,把光源发射出的激发光耦合进入导光毛细管一端的内孔中;激发光经导光毛细管侧壁、第一反射镜和第二反射镜的反射在导光毛细管中传输,待测样品吸收激发光后辐射出荧光,辐射出的荧光透过第一反射镜被荧光探测器接收;记录此时荧光探测器接收到的光强度或光谱;第三步,对比荧光探测器探测到的待测样品与标准样品之间的光强度或光谱变化,从而获知待测样品与标准样品之间的荧光差异,并得到待测样品的组分与含量。本专利技术与现有技术相比具有以下优点:本专利技术在导光毛细管的端面设置反射镜,可以增强对激发光的约束作用,从而提高光与物质的相互作用、提高检测灵敏度。并且,利用不同反射镜的组合,使得激发光可以高效的耦合进入毛细管,并能有效的阻止激发光泄露出毛细管。附图说明图1.本专利技术的一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪实施例1的结构示意图。图2.本专利技术的一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪实施例2的结构示意图。图3.本专利技术的一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪实施例2的结构的反射原理示意图。图4.本专利技术的一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪实施例3的结构示意图。图5.本专利技术的一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪实施例4的结构示意图。具体实施方式下面将结合实施例以及附图对本专利技术加以详细说明,需要指出的是,所描述的实施例仅旨在便于对本专利技术的理解,而对其不起任何限定作用。实施例1如图1所示,本实施例的一种基于导光毛细管的生化本文档来自技高网
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一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪及其检测方法

【技术保护点】
一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪,包括光源、荧光探测器和导光毛细管,其特征在于:所述导光毛细管的侧壁能够反射光源发射的激发光和待测样品吸收激发光后辐射出的荧光,所述导光毛细管的样品出口端设置有能够反射激发光的第一反射镜,荧光探测器能够接收从所述第一反射镜上射出的荧光。

【技术特征摘要】
2016.05.06 CN 20161030737471.一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪,包括光源、荧光探测器和导光毛细管,其特征在于:所述导光毛细管的侧壁能够反射光源发射的激发光和待测样品吸收激发光后辐射出的荧光,所述导光毛细管的样品出口端设置有能够反射激发光的第一反射镜,荧光探测器能够接收从所述第一反射镜上射出的荧光。2.根据权利要求1所述的一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪,其特征在于:所述导光毛细管的样品入口端设置有能够反射所述激发光和所述荧光的第二反射镜。3.根据权利要求2所述的一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪,其特征在于:所述第二反射镜是金属膜反射镜或者介质膜反射镜,金属膜反射镜或者介质膜反射镜上具有小于导光毛细管内径的透光孔。4.根据权利要求2所述的一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪,其特征在于:所述第二反射镜是布拉格反射镜或者是具有Fabry-Perot滤波腔结构的反射镜。5.根据权利要求2所述的一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪,其特征在于:所述第二反射镜是金属膜反射镜或者介质膜反射镜,光源发射的激发光耦合到光纤中,并经过光纤传输进入导光毛细管内。6.根据权利要求1-5任一所述的一种基于导光毛细管的生化荧光分析仪,其特征在于:所述导光毛细管的内径为0.02微米至9毫米,所述导光毛细管是玻璃管、镀金属膜的石英管、涂覆聚合物的石英...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄辉渠波李雪晶杨智博张骥白敏
申请(专利权)人:黄辉渠波李雪晶
类型:发明
国别省市:辽宁;21

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