一种多通道上转换发光检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多通道上转换发光检测装置及检测方法，该装置包括用于激发上转换发光样品发出上转换荧光信号的激发光路，用于同时采样多个上转换发光样品的样品阵列池，用于采集上转换发光样品的上转换荧光信号并转化成荧光图像的检测模块，及用于接收荧光图像并计算获得上转换发光样品的浓度信息的手机。本发明专利技术公开的方法与装置能够同时激发和采集多个样品的上转换发光信号，具有灵敏度高、线性度好和稳定性好等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多通道上转换发光检测装置及检测方法，可以应用于生物化学、水质食品、医学药品等诸多领域。
技术介绍
上转换发光材料是一种在近红外光激发下可以发射出可见光的新型荧光标记材料，它的特殊的发光特性使其在检测领域发挥着独有的特性：第一，由于使用近红外激发光，大部分物质在此波段激发时没有荧光信号，极大地提高了检测信噪比和灵敏度；第二，它可以避免样品腐蚀和自身衰变导致的荧光淬灭；第三，它本身对于人体和环境都是无伤害的。上转换发光材料这些特性是其他荧光材料无法比拟的，它在生物成像、荧光标记、光动力治疗等生物医学领域有着广泛的应用前景。在先技术中，专门用于上转换发光材料检测的装置还比较少。专利技术专利CN201510253603.7公开了一种利用手机检测上转换发光的方法及装置，其是由激发模块、样品池和检测模块组成。激发模块包括一个半导体激发器，该激光器发出的激发光依次通过前置滤光片和准直镜，前置滤光片滤除红外激发光中的杂光干扰，准直镜用于聚焦红外激发光。样品池是带有一个凹孔的载玻片，与激发光路呈垂直或夹角关系，可以采集一个上转换荧光样品。检测模块与激发模块呈垂直或直线关系，它包括后置滤光片、双面凹镜和内置相机的智能手机，后置滤光片滤除荧光中的红外光干扰，双面凹镜扩大荧光光斑，智能手机利用内置相机获取荧光图像并分析处理。检测时，通过样品池采集到一个上转换荧光样品，半导体激发器发出的一束激发光，该激发光经过前置滤光片滤去杂光后通过准直镜聚焦形成一个高强度的激发光斑，该激发光斑照射到样品池中的上转换样品上，激发样品发出可见荧光。被激发的可见荧光经过后置滤光片去噪后由凹面镜放大并成像在智能手机内置相机上，相机采集到荧光并转化为图像后传输到手机内部进行图像处理，手机分析荧光图像中荧光光斑的红、绿、蓝三基色分量，通过与标准曲线对比得到上转换荧光样品的浓度信息。上述在先技术中的检测装置在实际样品检测中存在很多缺点：1、准直镜对激发光的聚焦使激发模块无法同时激发多个样品的上转换发光。激发模块中采用准直镜将半导体激光器所发出的激发光聚焦后激发样品池上的上转换检测样品，然而聚焦后的激发光只形成了一个光斑，从而只能激发一个上转换荧光样品，无法同时激发两个及两个以上上转换样品。2、双面凹镜对荧光光斑的扩大使检测模块无法同时获取多个上转换样品的荧光。检测模块中利用双面凹镜将上转换样品发出的荧光光斑扩大并成像到手机摄像头上，扩大后的荧光光斑占据了手机摄像头成像范围，使检测模块无法同时检测两个及两个以上上转换样品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述在先技术的不足，提供了一种多通道上转换发光检测装置及检测方法，旨在使其能够同时激发和采集多个样品的上转换荧光信号。本专利技术解决技术问题，采样如下技术方案本专利技术的多通道上转换发光检测装置，其特点在于：包括用于激发上转换发光样品发出上转换荧光信号的激发光路，用于采样上转换发光样品的样品阵列池，用于采集上转换发光样品的上转换荧光信号并转化成荧光图像的检测模块，及用于接收荧光图像并计算获得上转换发光样品的浓度信息的手机；所述激发光路包括激光器、分光器、及连接于所述激光器和所述分光器之间的传导光纤；所述激光器用于发出一束近红外激发光，所述传导光纤用于将激光器发出的激发光输入到分光器，所述分光器用于将接收到的一束激发光分成多束激发光，同时激发样品阵列池上的多个上转换发光样品；所述样品阵列池位于分光器的正上方，用于同时采样多个上转换发光样品；所述检测模块包括红外滤光片、广角镜头和发光信号采集装置；所述红外滤光片用于对样品阵列池上由多个上转换发光样品产生的多个上转换荧光信号进行去噪，所述广角镜头用于扩大发光信号采集装置的成像视角，使发光信号采集装置同时采集到多个上转换荧光信号并转化成荧光图像；所述手机用于接收荧光图像后进行分析处理，计算得到多个上转换荧光样品的浓度信息；所述激发光路、样品阵列池及检测模块设置在避光的外壳内，在所述外壳上设置有发光信号采集装置和样品阵列池的插入口。其中：所述分光器是一分多型光纤分光器。所述样品阵列池是带有多个凹孔的载玻片。所述发光信号采集装置是手机自带的CMOS摄像头。利用上述的检测装置检测上转换发光的方法，包括如下步骤：a、用样品阵列池采样至少一个上转换发光样品；b、激光器发出一束近红外激发光，传导光纤将激光器发出的激发光输入到分光器，分光器将接收到的一束激发光分成多束激发光，同时激发样品阵列池上的每一个上转换发光样品；c、红外滤光片对每一个上转换发光样品产生的上转换荧光信号进行去噪后，被广角镜头成像在发光信号采集装置的光敏面上，转化成荧光图像；d、手机接收荧光图像后进行分析处理，计算得到每一个上转换荧光样品的浓度信息。与先有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：本专利技术的多通道上转换发光检测装置，利用样品阵列池可以同时采集多个上转换发光样品，利用分光器将激光器输出的一束激发光分成多束激发光后同时激发这多个上转换发光样品，利用广角镜头扩大发光信号采集装置成像视角从而使发光信号采集装置可以同时获取这多个样品的荧光信号并转化为荧光图像，利用手机分析荧光图像并计算得到多个上转换荧光样品的浓度信息，因此本专利技术的装置可以适用于多个上转换荧光样品的同时、同步检测，检测效率高，更加实用，且具有灵敏度高、线性度好和稳定性好等特点。附图说明图1是本专利技术多通道上转换发光检测装置的结构示意图；图2是本专利技术同时检测四个上转换发光样品的一例测试结果；图中标号：1激光器；2传导光纤；3外壳；4分光器；5样品阵列池；6红外滤光片；7广角镜头；8发光信号采集装置；9手机。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和效果更清楚明白，以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。应该理解的是，以下实施例仅用以解释本专利技术，而不对本专利技术做任何限制。参见图1，图1是一种四通道上转换发光检测装置的结构示意图，其包括用于激发上转换发光样品发出上转换荧光信号的激发光路，用于采样上转换发光样品的样品阵列池，用于采集上转换发光样品的上转换荧光信号并转化成荧光图像的检测模块，及用于接收荧光图像并计算获得上转换发光样品的浓度信息的手机；其中：激发光路包括激光器1、分光器4、及连接于激光器1和所述分光器4之间的传导光纤2；激光器1用于发出一束近红外激发光，传导光纤2用于将激光器1发出的激发光输入到分光器4，分光器4是一分四型光纤分光器，用于将接收到的一束激发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多通道上转换发光检测装置，其特征在于：包括用于激发上转换发光样品发出上转换荧光信号的激发光路，用于采样上转换发光样品的样品阵列池，用于采集上转换发光样品的上转换荧光信号并转化成荧光图像的检测模块，及用于接收荧光图像并计算获得上转换发光样品的浓度信息的手机；所述激发光路包括激光器(1)、分光器(4)、及连接于所述激光器(1)和所述分光器(4)之间的传导光纤(2)；所述激光器(1)用于发出一束近红外激发光，所述传导光纤(2)用于将激光器(1)发出的激发光输入到分光器(4)，所述分光器(4)用于将接收到的一束激发光分成多束激发光，同时激发样品阵列池(5)上的多个上转换发光样品；所述样品阵列池位于分光器(4)的正上方，用于同时采样多个上转换发光样品；所述检测模块包括红外滤光片(6)、广角镜头(7)和发光信号采集装置(8)；所述红外滤光片(6)用于对样品阵列池(5)上由多个上转换发光样品产生的多个上转换荧光信号进行去噪，所述广角镜头(7)用于扩大发光信号采集装置(8)的成像视角，使发光信号采集装置(8)同时采集到多个上转换荧光信号并转化成荧光图像；所述手机(9)用于接收荧光图像后进行分析处理，计算得到多个上转换荧光样品的浓度信息；所述激发光路、样品阵列池及检测模块设置在避光的外壳(3)内，在所述外壳(3)上设置有发光信号采集装置(8)和样品阵列池(5)的插入口。...

【技术特征摘要】
1.一种多通道上转换发光检测装置，其特征在于：包括用于激发上转换发光样品发出上
转换荧光信号的激发光路，用于采样上转换发光样品的样品阵列池，用于采集上转换发光样
品的上转换荧光信号并转化成荧光图像的检测模块，及用于接收荧光图像并计算获得上转换
发光样品的浓度信息的手机；
所述激发光路包括激光器(1)、分光器(4)、及连接于所述激光器(1)和所述分光器(4)
之间的传导光纤(2)；所述激光器(1)用于发出一束近红外激发光，所述传导光纤(2)用
于将激光器(1)发出的激发光输入到分光器(4)，所述分光器(4)用于将接收到的一束激
发光分成多束激发光，同时激发样品阵列池(5)上的多个上转换发光样品；
所述样品阵列池位于分光器(4)的正上方，用于同时采样多个上转换发光样品；
所述检测模块包括红外滤光片(6)、广角镜头(7)和发光信号采集装置(8)；所述红外
滤光片(6)用于对样品阵列池(5)上由多个上转换发光样品产生的多个上转换荧光信号进
行去噪，所述广角镜头(7)用于扩大发光信号采集装置(8)的成像视角，使发光信号采集
装置(8)同时采集到多个上转换荧光信号并转化成荧光图像；
所述手机(9)用于接收荧光图像后进行分析处理，计算得到多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炳南，鲍家晶，梅青松，张勇，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34