專(zhuān)利名稱(chēng)：熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及生物傳感領(lǐng)域，具體而言，涉及一種熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
生物傳感器是對(duì)生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的儀器。在生物傳感器中，經(jīng)常會(huì)用熒光染料標(biāo)記生物分子，通過(guò)熒光染料所發(fā)射熒光的相關(guān)信息(波長(zhǎng)、幅度及相位等)來(lái)確定生物分子的濃度信息。由于生物傳感通常用于低濃度生物物質(zhì)檢測(cè)，同時(shí)受熒光激發(fā)效率、收集效率等因素的影響，待探測(cè)的熒光信號(hào)通常都非常微弱，而且混有來(lái)自各個(gè)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)(光電轉(zhuǎn)換、模數(shù)采樣等)的強(qiáng)噪聲，有時(shí)甚至?xí)耆蜎](méi)在噪聲中，所以需要構(gòu)建高精度的微弱熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)。為此，技術(shù)人員引入了相關(guān)檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)在接收端引入?yún)⒖夹盘?hào)，實(shí)現(xiàn)微弱熒光信號(hào)的檢測(cè)。但是，當(dāng)前的大部分信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)都采用分立電路進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，包括調(diào)制信號(hào)電路、濾波器、放大器及乘法器等。這不僅增加了系統(tǒng)體積，還會(huì)引入更多的噪聲源，從而降低整體系統(tǒng)性能。針對(duì)相關(guān)技術(shù)中微弱熒光信號(hào)檢測(cè)時(shí)噪聲源多、系統(tǒng)性能低的問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，以解決微弱熒光信號(hào)檢測(cè)時(shí)噪聲源多、系統(tǒng)性能低的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)包括濾波元件，用于對(duì)熒光染料產(chǎn)生的熒光信號(hào)進(jìn)行濾波；光電探測(cè)器，與濾波元件相連接，用于對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)采集卡，包括信號(hào)采集單元，信號(hào)采集單元與光電探測(cè)器相連接，用于采樣光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)；以及上位機(jī)，與數(shù)據(jù)采集卡相連接，用于根據(jù)采樣得到的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)。進(jìn)一步地，該系統(tǒng)還包括激光器，用于產(chǎn)生激勵(lì)光信號(hào)，數(shù)據(jù)采集卡還包括信號(hào)發(fā)生單元，信號(hào)發(fā)生單元與激光器相連接，用于產(chǎn)生調(diào)制激勵(lì)光信號(hào)的調(diào)制信號(hào)。進(jìn)一步地，濾波元件為二色鏡或?yàn)V波片。進(jìn)一步地，光電探測(cè)器為光電倍增管、雪崩二極管或光電二極管。進(jìn)一步地，激光器為包括TTL調(diào)制電路的固體激光器。進(jìn)一步地，該系統(tǒng)還包括衰減器，用于對(duì)調(diào)制后的激勵(lì)光信號(hào)進(jìn)行幅度衰減；以及光纖準(zhǔn)直器，用于將衰減后的激勵(lì)光信號(hào)耦合至具有熒光染料的溶液。通過(guò)本實(shí)用新型，采用包括以下結(jié)構(gòu)的熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)濾波元件，用于對(duì)熒光染料產(chǎn)生的熒光信號(hào)進(jìn)行濾波；光電探測(cè)器，與所述濾波元件相連接，用于對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)采集卡，包括信號(hào)采集單元，所述信號(hào)采集單元與所述光電探測(cè)器相連接，用于采樣光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)；以及上位機(jī)，與所述數(shù)據(jù)采集卡相連接，用于根據(jù)采樣得到的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，通過(guò)上位機(jī)完成相關(guān)檢測(cè)，無(wú)需復(fù)雜的硬件電路進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，減少了硬件電路的噪聲來(lái)源，解決了微弱熒光信號(hào)檢測(cè)時(shí)噪聲源多、系統(tǒng)性能低的問(wèn)題，進(jìn)而達(dá)到了降低微弱熒光信號(hào)檢測(cè)噪聲、提高系統(tǒng)性能的效果。

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的原理框圖；圖2是根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的原理框圖；以及圖3是根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的原理框圖。
具體實(shí)施方式
需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。圖1是根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的原理框圖，如圖1所示，該熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)用于檢測(cè)通過(guò)熒光染料標(biāo)記的溶液的濃度，包括濾波元件、光電探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集卡和上位機(jī)。通過(guò)熒光激發(fā)裝置激發(fā)熒光染料產(chǎn)生熒光信號(hào)，濾波元件對(duì)該熒光信號(hào)進(jìn)行濾波，去除激勵(lì)光，該濾波元件可采用二色鏡或?yàn)V波片實(shí)現(xiàn)；濾除激勵(lì)光后送入光電探測(cè)器，光電探測(cè)器對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，由光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該光電探測(cè)器可通過(guò)光電倍增管、雪崩二極管或光電二極管實(shí)現(xiàn)，光電轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)中含有噪聲；數(shù)據(jù)采集卡包括信號(hào)采集單元，信號(hào)采集單元與光電探測(cè)器相連接，采樣光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)送入上位機(jī)進(jìn)行后續(xù)處理，其中，上位機(jī)中運(yùn)行軟件程序，優(yōu)選地，運(yùn)行LabVIEW處理程序根據(jù)采樣得到的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，通過(guò)相關(guān)檢測(cè)方法提取熒光信號(hào)的幅度信息，實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)檢測(cè)，其中，LabVIEW處理程序采用相關(guān)檢測(cè)算法，參考信號(hào)由程序內(nèi)部生成。采用該實(shí)施例的熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集卡采集到光電轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)后，通過(guò)上位機(jī)完成相關(guān)檢測(cè)，無(wú)需復(fù)雜的硬件電路進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，減少了硬件電路的噪聲來(lái)源，提高了系統(tǒng)的性能。圖2是根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的原理框圖，如圖2所示，該熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)用于檢測(cè)通過(guò)熒光染料標(biāo)記的溶液的濃度，包括激光器(圖中未示出)、濾光片、AH)模塊、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)，其中，計(jì)算機(jī)中運(yùn)行LabVIEW處理程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。該系統(tǒng)的具體工作過(guò)程如下激光器用于產(chǎn)生激勵(lì)光信號(hào)，該激勵(lì)光信號(hào)用于激發(fā)熒光染料產(chǎn)生熒光信號(hào)，在激發(fā)熒光染料之前，先經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)制。數(shù)據(jù)采集卡包括信號(hào)采集單元和信號(hào)發(fā)生單元，信號(hào)發(fā)生單元與激光器相連接，計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的LabVIEW處理程序控制數(shù)據(jù)采集卡的信號(hào)發(fā)生單元輸出調(diào)制信號(hào)，對(duì)激發(fā)熒光的激勵(lì)光信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，其中，該數(shù)據(jù)采集卡可采用自制數(shù)據(jù)采集卡或購(gòu)買(mǎi)數(shù)據(jù)采集卡集成產(chǎn)品，輸出的調(diào)制信號(hào)可以是正弦波、方波或是任意攜帶一定頻率信息波形的信號(hào)。[0023]經(jīng)過(guò)調(diào)制的激勵(lì)光信號(hào)激發(fā)熒光染料產(chǎn)生熒光信號(hào)，系統(tǒng)收集產(chǎn)生的熒光信號(hào)，并將熒光信號(hào)經(jīng)濾光片濾除激勵(lì)光后送入APD模塊進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，該APD模塊優(yōu)選采用LASER COMPONENTS公司的LCSA500-01硅APD模塊，內(nèi)部集成了前置放大器、溫度補(bǔ)償電路以及高壓電源。計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的LabVIEW處理程序控制數(shù)據(jù)采集卡的信號(hào)采集單元，對(duì)混合強(qiáng)噪聲的轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行采樣，送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行后續(xù)處理。計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的LabVIEW處理程序采用相關(guān)檢測(cè)方法提取熒光信號(hào)的幅度信息，實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)檢測(cè)，該LabVIEW處理程序采用相關(guān)檢測(cè)算法，由程序內(nèi)部生成參考信號(hào)，提取出熒光信號(hào)的幅度信息。采用該實(shí)施例的熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，上位機(jī)中采用具有強(qiáng)大信號(hào)處理功能的LabVIEW軟件完成相關(guān)檢測(cè)，無(wú)需復(fù)雜的硬件電路進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊；數(shù)據(jù)采集卡除用于采樣光電轉(zhuǎn)換信號(hào)外，還可輸出激勵(lì)光源調(diào)制信號(hào)，省去了信號(hào)調(diào)制電路，進(jìn)一步減小了系統(tǒng)體積，檢測(cè)迅速，靈敏度聞。圖3是根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的原理框圖，該實(shí)施例檢測(cè)碘化丙啶(PI)所發(fā)射的熒光信號(hào)，如圖3所示，熒光染料選擇碘化丙啶(PI )，其峰值激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)分別為500nm和636nm。激光器選用可進(jìn)行TTL調(diào)制的532nm固體激光器。數(shù)據(jù)采集卡選用國(guó)家半導(dǎo)體公司的PC1-6251，為激光器輸出頻率為IkHz、的0-5V方波調(diào)制信號(hào)。濾光兀件選用專(zhuān)門(mén)的突光濾光片，在532nm處的透過(guò)率小于10-5,在636nm處的透過(guò)率高于90%。光電探測(cè)器選用LASERC0MP0NENTS公司的LCSA500-01硅APD模塊，內(nèi)部集成了前置放大器、溫度補(bǔ)償電路以及高壓電源。激光經(jīng)衰減器進(jìn)行幅度衰減后，由光纖準(zhǔn)直器耦合進(jìn)入石英比色皿，其內(nèi)裝有裝有用二甲基亞砜(DMSO)配置的PI溶液。PI受激發(fā)后發(fā)射出中心波長(zhǎng)為636nm的熒光，系統(tǒng)則在側(cè)面收集散射的熒光。濾光片濾除熒光中混雜的532nm激發(fā)光后，熒光進(jìn)入APD進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，而后由數(shù)據(jù)采集卡采集，送入計(jì)算機(jī)處理。計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的LabVIEW處理程序采用相關(guān)檢測(cè)算法，由程序內(nèi)部生成參考信號(hào)，提取出熒光信號(hào)的幅度信息，進(jìn)而得到相應(yīng)的PI濃度，實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)可以探測(cè)到的PI濃度極限優(yōu)于Ing/mL。從以上的描述中，可以看出，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果通過(guò)上位機(jī)完成相關(guān)檢測(cè)，無(wú)需復(fù)雜的硬件電路進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，減少了硬件電路的噪聲來(lái)源，降低微弱熒光信號(hào)的檢測(cè)噪聲，提高了系統(tǒng)性能的效果。進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)采集卡除用于采樣信號(hào)外，還可輸出激勵(lì)光源調(diào)制信號(hào)，省去了信號(hào)調(diào)制電路，進(jìn)一步減小了系統(tǒng)體積，并且系統(tǒng)檢測(cè)迅速，靈敏度高。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 濾波元件，用于對(duì)熒光染料產(chǎn)生的熒光信號(hào)進(jìn)行濾波； 光電探測(cè)器，與所述濾波元件相連接，用于對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換； 數(shù)據(jù)采集卡，包括信號(hào)采集單元，所述信號(hào)采集單元與所述光電探測(cè)器相連接，用于采樣光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)；以及 上位機(jī)，與所述數(shù)據(jù)采集卡相連接，用于根據(jù)采樣得到的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述系統(tǒng)還包括:激光器，用于產(chǎn)生激勵(lì)光信號(hào)， 所述數(shù)據(jù)采集卡還包括信號(hào)發(fā)生單元，所述信號(hào)發(fā)生單元與所述激光器相連接，用于產(chǎn)生調(diào)制所述激勵(lì)光信號(hào)的調(diào)制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波元件為二色鏡或?yàn)V波片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光電探測(cè)器為光電倍增管、雪崩二極管或光電二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器為包括TTL調(diào)制電路的固體激光器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 衰減器，用于對(duì)調(diào)制 后的激勵(lì)光信號(hào)進(jìn)行幅度衰減；以及 光纖準(zhǔn)直器，用于將衰減后的激勵(lì)光信號(hào)耦合至具有熒光染料的溶液。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種熒光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括濾波元件，用于對(duì)熒光染料產(chǎn)生的熒光信號(hào)進(jìn)行濾波；光電探測(cè)器，與所述濾波元件相連接，用于對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)采集卡，包括信號(hào)采集單元，所述信號(hào)采集單元與所述光電探測(cè)器相連接，用于采樣光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)；以及上位機(jī)，與所述數(shù)據(jù)采集卡相連接，用于根據(jù)采樣得到的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，通過(guò)上位機(jī)完成相關(guān)檢測(cè)，無(wú)需復(fù)雜的硬件電路進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，減少了硬件電路的噪聲來(lái)源，提高了系統(tǒng)的性能。
文檔編號(hào)G01N21/64GK202916199SQ20122052753
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者張晉銘, 楊臣 申請(qǐng)人:威海市昆崳精密儀器有限公司