用于测量荧光寿命的装置和方法制造方法及图纸

根据本发明专利技术实施例的荧光寿命测量装置包括：照射光产生单元，其用于产生照射光；荧光光子检测单元，其用于收集在用照射光照射包括荧光分子的样品时产生的荧光光子；转换单元，其用于将收集到的荧光光子转换为第一时钟信号，以及将未经过样品的照射光转换为第二时钟信号；第一模块，其用于根据转换单元分析收集到的荧光光子的荧光寿命；控制单元，其用于根据第一模块指定样品的关注范围(ROI)；以及第二模块，其用于分析对应于ROI的荧光光子的荧光寿命。

Devices and methods for measuring fluorescence lifetime

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量荧光寿命的装置和方法
本专利技术涉及用于测量荧光寿命的荧光寿命测量装置和方法，更具体地涉及能够检测样品的电性能、热性能和化学性质的荧光寿命测量装置和方法。
技术介绍
显微镜分为第一代光学显微镜、第二代电子显微镜和第三代扫描探针显微镜，并且广泛应用于医学科学、分子生物学、新药开发和材料工程。第一代光学显微镜(宽场显微镜)是使用太阳光或卤素灯作为光源的显微镜，根据光学透镜系统透镜用光圈调节放大率，通过聚光透镜(×15)、物镜(×20/40/100)和投影镜观察样品，使得在高达1500的放大率下进行分析，并且没有针孔(pinhole)。第二代电子显微镜使用电子束代替光学显微镜的光束，并使用电子透镜代替光学透镜，通过聚光透镜、物镜和投影镜放大并观察聚焦在样本荧光表面上的物体，并且根据其目的分为扫描电子显微镜、透射电子显微镜和反射电子显微镜。电子显微镜可以清楚地观察到光学显微镜(其分辨率受光的波长和短至的电子束波长的限制)无法分析的病毒和微生物。最近，电子显微镜已被广泛应用于诸如医学、生物学和工程等领域，因为它们可以将图像放大数百万倍，以观察晶体内的原子排列(间隔为至)。第三代扫描探针显微镜可以测量高达原子直径的十分之一，并且是纳米技术开发所必需的先进测量仪器。扫描探针显微镜可以在真空中使用，并且可以识别样品的物理性能和电性能。同时，最近，荧光寿命显微镜已成为研究的核心。荧光寿命显微镜是一种能够最准确地测量荧光共振能量转移(FRET)的仪器(FLIM-FRET)。FRET是当两种磷光体位于10nm或更小的距离时能量从一种磷光体转移到另一种磷光体而没有光的发射或吸收的现象。由于FRET可以观察到在几纳米或更小的范围内发生并因此用传统的光学显微镜无法看到的现象，因此在诸如细胞膜、脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)和蛋白质-蛋白质相互作用领域等许多生命科学领域中需求越来越大。
技术实现思路
【技术问题】根据本专利技术的实施例，提供了一种允许多荧光分析并且具有快速的测量速度的荧光寿命测量装置和方法。【技术方案】根据本专利技术实施例的荧光寿命测量装置包括：发射光产生单元，其构造成产生发射光；荧光光子检测单元，其构造成收集(collect)通过用所述发射光照射包括荧光分子的样品而产生的荧光光子；转换单元，其构造成将收集到的荧光光子转换为第一时钟信号，并将未经过所述样品的发射光转换为第二时钟信号；第一模块，其构造成根据所述转换单元分析所述收集到的荧光光子的荧光寿命；控制单元，其构造成根据所述第一模块指定所述样品的关注范围(ROI)；以及第二模块，其构造成分析对应于所述ROI的荧光光子的荧光寿命。所述第一模块可以包括模拟平均时延(AMD)测量单元，所述模拟平均时延测量单元构造成使用所述第一时钟信号的平均时间与所述第二时钟信号的平均时间之间的差来计算所述荧光寿命。所述第二模块可以包括时间相关单光子计数(TCSPC)测量单元，所述时间相关单光子计数测量单元构造成累积一个荧光光子的时间数据以计算所述荧光寿命。根据本专利技术实施例的荧光寿命测量方法可以包括：光产生步骤，在所述光产生步骤中，产生照射光；第一照射步骤，在所述第一照射步骤中，用所述照射光照射样品；模拟平均时延(AMD)测量步骤，在所述模拟平均时延测量步骤中，计算荧光光子检测单元所收集的荧光光子的荧光寿命；控制步骤，在所述控制步骤中，根据所述AMD测量步骤的结果指定所述样品的关注范围(ROI)；以及时间相关单光子计数(TCSPC)测量步骤，在所述时间相关单光子计数测量步骤中，计算对应于所述ROI的荧光光子的荧光寿命。在控制步骤之后，荧光寿命测量方法还可以包括：调节步骤，在所述调节步骤中，将所述照射光的强度降低到单个光子水平；以及第二照射步骤，在所述第二照射步骤中，重新收集通过用调节后的照射光重新照射所述ROI而产生的荧光光子，其中，所述TCSPC测量步骤可以包括计算在所述第二照射步骤中检测到的荧光光子的荧光寿命。【本专利技术的有益效果】根据本专利技术的实施例，可以更快地计算样品的荧光寿命。附图说明图1是根据本专利技术实施例的荧光寿命测量装置的框图。图2是根据本专利技术实施例的荧光寿命测量方法的流程图。图3是根据本专利技术另一实施例的荧光寿命测量方法的流程图。具体实施方式通过参考下面结合附图详细描述的实施例，本公开的优点和特征以及实现该优点和特征的方法将变得显而易见。然而，本公开可以以不同的形式实施，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并且向本领域技术人员充分传达本专利技术的范围。因此，本公开的范围仅由所附权利要求限定。除非另外限定，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。另外，术语(诸如在常用词典中定义的术语)不应以理想化或过于正式的意义来解释，除非本文明确地如此限定。在下文中，将参考附图描述根据本专利技术实施例的荧光寿命测量装置10。图1是根据本专利技术实施例的荧光寿命测量装置10的框图。参考图1，照射光产生单元100产生能够激发样品S的照射光。照射光以空间平行的方式通过准直器120以脉冲形式相对于时间入射。入射的照射光经过短通滤波器(SPF)130，然后从二向色滤光器320反射并经过物镜310入射到样品S上。入射照射光从样品S产生荧光光子。所产生的荧光光子经过物镜310被共焦扫描仪200收集，然后经过二向色滤光器320。因此，当移除照射光时，荧光光子经过低通滤波器(LPF)，然后通过准直器120聚焦并入射在转换单元400上。接下来，通过转换单元400将荧光光子转换为第一时钟信号，并且通过数字转换器放大第一时钟信号。放大的第一时钟信号被传输到第一模块500。第一模块500基于第一时钟信号计算荧光光子的荧光寿命。由第一模块500计算出的荧光寿命被传输到控制单元600，并且控制单元600根据由第一模块计算出的荧光寿命指定样品S的关注范围(ROI)。接下来，第二模块700分别分析对应于ROI的荧光光子，然后计算荧光寿命。照射光产生单元100具有被构造成产生照射光以照射包括荧光分子的样品S的结构，并且包括照射光源110。照射光的脉冲宽度为100psec或更小，并且照射光的波长范围为300nm至700nm。根据本专利技术实施例的照射光源110包括半导体激光器。此外，半导体激光器可以包括脉冲宽度为300ps或更小的电脉冲信号发生器、构造成产生稳定触发信号的脉冲时钟单元以及波长为400nm的半导体脉冲激光头。照射光产生单元100还可包括SPF130和用于收集照射光的准直器120。共焦扫描仪200允许三维(3D)成像，并且因此可以以3D方式测量样品S的与时间或光的波长对应的变化。根据本专利技术的实施例的共焦扫描仪200包括水平扫描单元和竖直扫描单元。水平扫描单元可以包括检流计镜，并且可以使用检流计镜以非常高的速度执行二维(2D)扫描。竖直扫描单元包括电机驱动装置或压电驱动装置(PZT)。电机驱动装置或压电驱动装置都可以通过开环系统或闭环系统进行调节。荧光光子检测单元300是收集通过照射样品S而产生的多个荧光光子的模块。荧光光子检测单元300可以包括荧光光子收集透镜310和二向色滤光器320，二向色滤光器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种荧光寿命测量装置，包括：照射光产生单元，其构造成产生照射光；荧光光子检测单元，其构造成收集通过用所述照射光照射包括荧光分子的样品而产生的荧光光子；转换单元，其构造成将收集到的荧光光子转换为第一时钟信号，并将未经过所述样品的照射光转换为第二时钟信号；第一模块，其构造成根据所述转换单元分析所述收集到的荧光光子的荧光寿命；控制单元，其构造成根据所述第一模块指定所述样品的关注范围(ROI)；以及第二模块，其构造成分析对应于所述ROI的荧光光子的荧光寿命。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.16 KR 10-2016-01728621.一种荧光寿命测量装置，包括：照射光产生单元，其构造成产生照射光；荧光光子检测单元，其构造成收集通过用所述照射光照射包括荧光分子的样品而产生的荧光光子；转换单元，其构造成将收集到的荧光光子转换为第一时钟信号，并将未经过所述样品的照射光转换为第二时钟信号；第一模块，其构造成根据所述转换单元分析所述收集到的荧光光子的荧光寿命；控制单元，其构造成根据所述第一模块指定所述样品的关注范围(ROI)；以及第二模块，其构造成分析对应于所述ROI的荧光光子的荧光寿命。2.根据权利要求1所述的荧光寿命测量装置，其中，所述第一模块包括模拟平均时延(AMD)测量单元，所述模拟平均时延测量单元构造成使用所述第一时钟信号的平均时间与所述第二时钟信号的平均时间之间的差来计算所述荧光寿命。3.根据权利要求1所述的荧光寿命测量装置，其中，所述第二模块包括时间相关单光子计数(TCS...

【专利技术属性】
技术研发人员：李相允，姜珉求，元荣载，李承洛，朴炳俊，金炳渊，
申请(专利权)人：英泰克普拉斯有限公司，五松尖端医疗产业振兴财团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR