基于共振线扫描荧光相关光谱的微粒扩散测量系统和方法技术方案

技术编号:39731947 阅读:21 留言:0更新日期:2023-12-17 23:35
本发明专利技术公开了一种基于共振线扫描荧光相关光谱的微粒扩散测量系统和方法,该系统包括数据采集模块和分析计算模块,其中,数据采集模块用于利用激光对待测动态样品进行连续线扫描并成像,采集待测动态样品不同时刻的连续荧光图像;分析计算模块用于根据不同时刻的连续荧光图像获得荧光强度

【技术实现步骤摘要】
基于共振线扫描荧光相关光谱的微粒扩散测量系统和方法


[0001]本专利技术属于微粒检测
,具体涉及一种基于共振线扫描荧光相关光谱的微粒扩散测量系统和方法


技术介绍

[0002]表征微粒的动力学在生物医学以及工业检测等领域有广泛的应用需求

目前常用的微粒动力学检测技术有粒子图像测速
(Particle Image Velocimetry,PIV)、
单粒子追踪
(Single Particle Tracking,SPT)、
荧光相关光谱
(Fluorescence Correlation Spectroscopy,FCS)
等方法

其中,
PIV
通过光片照明同时对大量示踪粒子连续成像,分析流体流动的速度和方向;该技术只适用于测量微粒的定向移动,并且对示踪粒子有一定要求,如需强散射,密度适中
。SPT
是通过连续拍摄粒子运动的图像,在不同时刻的图像中定位并追踪同一粒子的运动轨迹,从而分析粒子的运动速度;该技术可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于共振线扫描荧光相关光谱的微粒扩散测量系统,其特征在于,包括数据采集模块和分析计算模块,其中,所述数据采集模块用于利用激光对待测动态样品进行连续线扫描并成像,采集所述待测动态样品不同时刻的连续荧光图像;所述分析计算模块用于根据所述不同时刻的连续荧光图像获得荧光强度

时间轨迹,根据自相关函数方程获得所述荧光强度

时间轨迹的自相关曲线,随后根据所述自相关曲线定量检测所述待测动态样品中微粒的扩散系数
。2.
根据权利要求1所述的基于共振线扫描荧光相关光谱的微粒扩散测量系统,其特征在于,所述数据采集模块包括照明单元

扫描控制单元和成像单元,其中,所述照明单元用于产生激发所述待测动态样品荧光的激光光束;所述扫描控制单元包括数据采集卡
(13)、
共振扫描振镜
(2)
和线性扫描振镜
(3)
,所述数据采集卡
(13)
用于产生模拟电压信号,控制所述共振扫描振镜
(2)
和所述线性扫描振镜
(3)
,使所述照明单元产生的激光光束能够在所述待测动态样品上进行重复扫描,产生荧光信号;所述成像单元用于收集所述待测动态样品的荧光信号并滤除所述荧光信号以外的其他杂散光,获得所述待测动态样品被扫描区域不同时刻的连续荧光图像
。3.
根据权利要求2所述的基于共振线扫描荧光相关光谱的微粒扩散测量系统,其特征在于,所述照明单元包括激光器
(1)
,所述扫描控制单元还包括第一透镜
(4)
和第二透镜
(5)
,其中,所述共振扫描振镜
(2)、
所述线性扫描振镜
(3)、
所述第一透镜
(4)
和所述第二透镜
(5)
沿所述激光器
(1)
的光轴方向依次设置,所述共振扫描振镜
(2)
和所述线性扫描振镜
(3)
平行设置且与所述光轴呈一定的夹角,所述第一透镜
(4)
和所述第二透镜
(5)
用于对所述线性扫描振镜
(3)
入射的光线进行扩束准直;所述成像单元包括物镜
(7)、
二向色镜
(8)、
第三透镜
(9)、
滤光片
(10)
和相机
(11)
,所述二向色镜
(8)
倾斜设置在所述第二透镜
(5)
与所述物镜
(7)
之间,所述第三透镜
(9)、
所述滤光片
(10)
和所述相机
(11)
依次沿反射光光轴设置在所述二向色镜
(8)
远离所述物镜
(7)
的一侧
。4.
根据权利要求3所述的基于共振线扫描荧光相关光谱的微粒扩散测量系统,其特征在于,所述数据采集卡
(13)
能够产生第一模拟电压信号
x(t)

Acos(2
π
ft)
,用于控制所述共振扫描振镜
(2)
沿着第一方向对激光光束进行扫描,其中,
A
表示第一模拟电压信号的幅度,
f
表示所述第一模拟电压信号的频率,
t
表示时间;所述数据采集卡
(13)
还能够产生第二模拟电压信号
y(t)

kt
,用于控制所述线性扫描振镜
(3)
沿着与第一方向垂直的第二方向对所述激光光束进行扫描,以确定样品待测区域,其中,
k
表示所述第二模拟电压信号的幅度
。5.
根据权利要求1所述的基于共振线扫描荧光相关光谱的微粒扩散测量系统,其特征在于,所述分析计算模块具体用于:在不同时刻的连续荧光图像中每张荧光图像上选定一个
ROI
区域,对当前
ROI
区域中的荧光强度进行积分,提取当前
ROI
区域的原始荧光强度

时间轨迹;利用多项式函数方程对所述原始荧光强度

时间轨迹中的慢扰动进行校正,得到校正
后的荧光强度

时间轨迹;根据自相关函数方程获得所述校正后的荧光强度

时间轨迹的自相关曲线;利用粒子自由扩散自相关的物理模型拟合所述自相关曲线得到所述待测动态样品中微粒的自由扩散时间,根据所述微粒的自由扩散时间和所述
ROI

【专利技术属性】
技术研发人员:于岚郜鹏雷云泽郑娟娟安莎马英
申请(专利权)人:西安电子科技大学
类型:发明
国别省市:

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