本发明专利技术公开了一种荧光测温体系、温度测量方法与温度检测系统，属于温度测量的技术领域。荧光测温体系包括敏化剂、光能缓存单元与荧光染料，光照下敏化剂产生的单线态氧将光能缓存单元氧化生成中间体，中间体不稳定发生分解并释放能量，能量被荧光染料吸收并以荧光形式释放；所述荧光寿命与温度呈负相关。本发明专利技术荧光测温体系的荧光寿命不受激发光强度、荧光染料浓度等因素的影响，仅与荧光染料所处微环境有关，溶剂确定后，仅有环境温度有关。中间体分解为一元反应，半衰期在秒级，中间体分解步骤为决速步骤，荧光染料的发光寿命可被延长至秒级。本发明专利技术的测温体系测温准确，灵敏度高，纳米胶囊可以对活体内温度进行测量。
A fluorescence temperature measurement system, method and system
【技术实现步骤摘要】
一种荧光测温体系、测温方法以及温度检测系统
本专利技术具体涉及一种荧光测温体系、测温方法以及温度检测系统，属于温度测量领域。
技术介绍
温度在人们的学习，生活中有着非常重要的作用。通过对温度的测量，人们可以了解一些生物、物理、化学现象。尤其对于一个生命系统而言，温度的变化通常与诸多生命活动息息相关。所以温度的测量尤其是高灵敏度的温度测量显得尤为重要。传统的接触式温度测量工具都是要接触才能实现精确测量，温度传感器接触测量区域时会影响原温度场，并且接触式测量很难测量物体内部的温度。温度测量也有部分会通过红外温度测量仪进行测试，但其测试的准确度不高，一般不用于精确测量。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种高精度的荧光测温体系、测温方法以及温度检测系统。本专利技术提供了一种荧光测温体系，用于检测温度，具有这样的特征，包括：敏化剂，用于在光照下产生单线态氧；光能缓存单元，用于被单线态氧氧化生成不稳定中间体，不稳定中间体分解释放能量；以及荧光染料，用于吸收能量并释放荧光，其中，荧光的寿命与温度呈负相关。在本专利技术提供的荧光测温体系中，还可以具有这样的特征，还包括：载体，用于负载敏化剂、光能缓存单元以及荧光染料，其中，载体为有机溶剂或BSA包覆的纳米胶囊。在本专利技术提供的荧光测温体系中，还可以具有这样的特征，其中，当载体为BSA包覆的纳米胶囊时，纳米胶囊的制备方法为：将敏化剂、光能缓存单元以及荧光染料分散至液体石蜡中得到储备液D1；将BSA溶解于水中得到储备液D2，将储备液D1加入到储备液D2中；乳化、过滤以及离心处理，即得纳米胶囊。在本专利技术提供的荧光测温体系中，还可以具有这样的特征，其中，有机溶剂为二氯甲烷，N,N-二甲基甲酰胺，二甲基亚砜，四氢呋喃，环己烷，甲苯，乙醇或甲醇中的至少一种。在本专利技术提供的荧光测温体系中，还可以具有这样的特征，其中，当载体为甲苯时，荧光测温体系的测温范围为-20℃～50℃；当载体为BSA包覆的纳米胶囊且在水中测温时，荧光测温体系的测温范围为4℃～45℃。在本专利技术提供的荧光测温体系中，还可以具有这样的特征，其中，当载体为有机溶剂时，敏化剂的浓度为0.1μM-100μM，光能缓存单元的浓度为0.01mM-10mM，荧光染料额浓度为0.01mM-10mM；当载体为BSA包覆的纳米胶囊时，敏化剂的浓度为1μM-100μM，光能缓存单元的浓度为0.1mM-10mM，荧光染料额浓度为0.1mM-10mM。在本专利技术提供的荧光测温体系中，还可以具有这样的特征，其中，敏化剂的结构式为光能缓存单元为荧光染料为本专利技术还提供了一种测温方法，具有这样的特征，包括如下步骤：S1，绘制荧光测温体系的荧光寿命的自然对数lnτ与温度倒数1/T的lnτ-1/T线性关系曲线；S2，测试荧光测温体系在测试环境下的荧光寿命τ’；S3，将荧光测温体系在测试环境下的荧光寿命τ’代入lnτ-1/T线性关系曲线，计算得到测试环境下的温度。本专利技术还提供了一种温度检测系统，具有这样的特征，包括：样品室，用于放置待测样品，待测样品含有荧光测温体系；激光器，用于发出低频脉冲激光激发荧光测温体系信号发生器，用于控制激光器；检测器，用于接收荧光测温体系被激发后发出的发射光；以及计算机，用于控制信号发生器以及对发射光进行处理。在本专利技术提供的温度检测系统中，还可以具有这样的特征，其中，低频脉冲激光的激光频率为0.001Hz～1.0Hz，检测器为PMT、EMCCD、数码相机或手机摄像头中的任意一种，信号发生器为波形发生器、函数发生器、数字延迟发生器、射频信号发生器中的任意一种或为经同步后波形发生器、函数发生器、数字延迟发生器、射频信号发生器中的任意多种或为计算机驱动的数据采集卡。专利技术的作用与效果根据本专利技术所涉及的荧光测温体系，因为本专利技术中的荧光染料的荧光发射是随机的，符合单指数衰减。其衰减速率常数用k表示，其与荧光寿命的关系为τ＝1/k。而荧光寿命是荧光染料的本身特性，在一定条件下仅与温度相关。但是由于荧光染料的激子从激发单重态S1至基态S0的跃迁为允许跃迁，其衰减速率常数非常大，荧光寿命一般在纳秒级，不能满足利用荧光寿命进行测温的需求。荧光寿命通常来讲是荧光材料的固有特性，不受激发光强度、荧光染料浓度等因素的影响，仅仅与荧光染料所处的微环境有关。本专利技术的荧光测温体系包括敏化剂、光能缓存单元与荧光染料，敏化剂吸收激发光后，能级跃迁至激发态，不稳定的激发态可以将能量传递给氧气产生单线态氧，单线态氧将光能缓存单元氧化成中间体1,2-氧杂环丁烷，中间体不稳定会分解成双酮分子，并释放出能量；该能量被有机染料perylene吸收后跃迁至激发态，中间体1,2-氧杂环丁烷的分解为一元反应，半衰期在秒级，中间体的分解步骤为决速步骤所以，本专利技术的采用的荧光染料的发光寿命可被延长至秒级，所发出的荧光称之为超长荧光。根据本专利技术所涉及的荧光测温体系，因为本专利技术中的荧光测温体系可以直接滴到固体的表面，激光照射后再测试其荧光寿命，匹配标准的lnτ-1/T线性关系曲线即可以得到测试固体表面的准确温度。生物分子细胞、组织或活体样本等的温度测量中，可以使用能分散至水中的纳米胶囊，此纳米胶囊完全考虑到水溶性与生物相容性，可以在毒害作用最小的情况下对生物细胞、组织或活体样本进行准确测温。生物组织对激发光和荧光信号的散射和吸收作用极低。光在穿透皮肤、脂肪等生物组织时的“折损率”就极大程度地下降，获得的荧光信号会随着不同深度的组织而变化，无法有效地利用多个波长来对活体中不同的分析物进行同时定量检出，无法实现活体中基于多光谱信号的多重检测。生命体中如有炎症或是肿瘤恶性生长等异常现象发生时，常会使得部分区域的温度升高，本专利技术的纳米胶囊在注射入合适位置后，即可以对此区域进行测温，并且与温度对应的荧光寿命并不会随着其他条件的改变而改变，所以本专利技术可以实现精确、可重复的测温，根据所在区域温度判断此区域是否有异常。根据本专利技术所涉及的荧光测温体系，因为本专利技术为了测试溶液、固体表面、生物分子、细胞、组织或活体样本的温度，配套地设计了温度检测系统，信号发生器用于控制激光器发出低频脉冲激光，频率低至0.03HZ，现有的带有共轭结构，能有发生能级跃迁再以荧光形式形成发生光的物质，其激子从激发单重态S1至基态S0的荧光寿命只能是纳秒级的；激光器用于对荧光测温体系进行激发；所述检测器用于接收被激发的荧光测温体系发出的发射光，此检测器可以是日常常见的拍照设备或是光电转换设备；计算机用于控制信号发生器和对检测器接收到的发射光进行处理，其内部已经预存有荧光寿命的自然对数lnτ与温度倒数1/T的线性关系式，通过实际测试得到的荧光寿命带入到预存关系式中，既可以得到测试环境的温度。所以本专利技术的温度检测系统具有测量精度高，灵敏度好，稳定性好等优点。附图说明图1是本专利技术中敏化剂、光能缓存单元与荧光染料三组分的机理关系图；图2是本专利技术的实施例1中甲苯为溶剂，荧光测温体系的荧光随时间变化的衰减曲线本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种荧光测温体系，用于检测温度，其特征在于，包括：/n敏化剂，用于在光照下产生单线态氧；/n光能缓存单元，用于被所述单线态氧氧化生成不稳定中间体，所述不稳定中间体分解释放能量；以及/n荧光染料，用于吸收所述能量并释放荧光，/n其中，所述荧光的寿命与所述温度呈负相关。/n
【技术特征摘要】
1.一种荧光测温体系，用于检测温度，其特征在于，包括：
敏化剂，用于在光照下产生单线态氧；
光能缓存单元，用于被所述单线态氧氧化生成不稳定中间体，所述不稳定中间体分解释放能量；以及
荧光染料，用于吸收所述能量并释放荧光，
其中，所述荧光的寿命与所述温度呈负相关。
2.根据权利要求1所述的荧光测温体系，其特征在于，还包括：
载体，用于负载所述敏化剂、所述光能缓存单元以及所述荧光染料，
其中，所述载体为有机溶剂或BSA包覆的纳米胶囊。
3.根据权利要求2所述的荧光测温体系，其特征在于：
其中，当所述载体为BSA包覆的纳米胶囊时，所述纳米胶囊的制备方法为：将所述敏化剂、所述光能缓存单元以及所述荧光染料分散至液体石蜡中得到储备液D1；将BSA溶解于水中得到储备液D2，将储备液D1加入到储备液D2中；乳化、过滤以及离心处理，即得所述纳米胶囊。
4.根据权利要求2所述的荧光测温体系，其特征在于：
其中，所述有机溶剂为二氯甲烷，N,N-二甲基甲酰胺，二甲基亚砜，四氢呋喃，环己烷，甲苯，乙醇或甲醇中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的荧光测温体系，其特征在于：
其中，当所述载体为甲苯时，所述荧光测温体系的测温范围为-20℃～50℃；
当所述载体为BSA包覆的纳米胶囊且在水中测温时，所述荧光测温体系的测温范围为4℃～45℃。
6.根据权利要求2所述的荧光测温体系，其特征在于，
其中，当所述载体为有机溶剂时，所述敏化剂的浓度为0.1μM-100μM，所述光能缓存单元的浓度为0.01mM-10mM，所述荧光染料额浓度为0.01mM-1...
【专利技术属性】
技术研发人员：李富友，徐明，苏显龙，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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