一種熒光成像分析系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于生物學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種熒光成像分析系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 熒光染料泛指吸收某一波長的光波后能發(fā)射出另一波長大于吸收光的光波的物 質(zhì)。由于靈敏度高，操作方便，熒光染料逐漸取代了放射性同位素作為科研檢測標(biāo)記，其廣 泛應(yīng)用于熒光免疫，熒光探針，細(xì)胞染色等。包括特異性的DNA染色，用于染色體分析、細(xì)胞 周期、細(xì)胞凋亡等相關(guān)研宄。另有很多核酸染料在多色染色系統(tǒng)中是非常有用的復(fù)染劑，可 作為背景對照，標(biāo)記細(xì)胞核使細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系一目了然。但是現(xiàn)有的熒光染料檢測 裝置多傾向于高靈敏度、高精確度、高自動(dòng)化，導(dǎo)致檢測儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂，同時(shí)儀器 的使用維護(hù)要求較高，限制了熒光染料在檢測上的應(yīng)用。然而，熒光染料在生物學(xué)研宄中的 應(yīng)用成果正在被推廣到更廣的日常應(yīng)用領(lǐng)域，例如醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)、食品檢測等等。因此，亟需開 發(fā)一種通用、廉價(jià)，同時(shí)具備足夠檢測精度和靈敏度的檢測裝置。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型提出了一種熒光成像分析系統(tǒng)，其包括外殼、以及設(shè)置在外殼內(nèi)部的 至少一個(gè)激發(fā)裝置和成像裝置；其中，
[0004] 所述外殼為封閉的中空殼體，其內(nèi)部形成暗室，所述外殼的內(nèi)部設(shè)置有樣品臺(tái)，用 于放置攜帶熒光物質(zhì)的被檢測物；所述外殼上設(shè)置有透光孔，所述透光孔正對應(yīng)于所述樣 品臺(tái)的位置，通過透光孔可觀測所述樣品臺(tái)；
[0005] 所述激發(fā)裝置設(shè)置在所述外殼的內(nèi)部，其包括激發(fā)光源和激發(fā)濾光片；所述激發(fā) 光源發(fā)出的光線經(jīng)過所述激發(fā)濾光片形成單色的激發(fā)光照射到所述樣品臺(tái)；放置于所述樣 品臺(tái)上的所述被檢測物受激發(fā)后發(fā)出熒光；
[0006] 所述成像裝置包括濾光鏡片和攝像單元；所述濾光鏡片正對于所述透光孔設(shè)置， 用于濾除透過所述透光孔的除了熒光之外的雜光，所述攝像單元正對于所述濾光鏡片設(shè) 置，用于捕獲透過所述濾光鏡片的熒光。所述成像裝置可設(shè)置在所述外殼上的透光孔位置， 正對于所述樣品臺(tái)。
[0007] 本實(shí)用新型熒光成像分析系統(tǒng)中，所述熒光物質(zhì)包括但不限于熒光染料、熒光蛋 白或其它任何受激發(fā)后會(huì)發(fā)生熒光的物質(zhì)。
[0008] 本實(shí)用新型熒光成像分析系統(tǒng)中，可根據(jù)被檢測物含有的熒光物質(zhì)的光學(xué)性能， 來確定選擇對應(yīng)地設(shè)置所述激發(fā)光源、所述激發(fā)濾光片或所述濾光鏡片。
[0009] 根據(jù)不同激發(fā)需要進(jìn)行選擇不同的激發(fā)光源，同時(shí)要兼顧激發(fā)濾光片的截止波 長。本實(shí)用新型熒光成像分析系統(tǒng)中，所述激發(fā)濾光片的截止波長為介于與所述熒光物質(zhì) 對應(yīng)的激發(fā)波長與發(fā)射波長之間的波長數(shù)值范圍，從而確保僅允許激發(fā)光透過所述激發(fā)濾 光片，而由熒光物質(zhì)生成的發(fā)射光不能透過該激發(fā)濾光片。例如，含有SYBR Green I+DNA 溶液的熒光物質(zhì)的被檢測無 ，SYBR Green I的激發(fā)波長為497nm，所生成的激發(fā)光的發(fā)射波 長為520nm。在熒光成像分析系統(tǒng)中，激發(fā)光源為藍(lán)色LED燈，藍(lán)光的波長為476-495nm ;激 發(fā)濾光片為ZBl型號，其透光光譜范圍為300~500nm。該激發(fā)濾光片的截止波長介于激發(fā) 波長與發(fā)射波長之間。
[0010] 本實(shí)用新型熒光成像分析系統(tǒng)中，所述激發(fā)光源包括但不限于LED光源以及任何 適宜光源等。
[0011] 在一個(gè)具體實(shí)施方案中，當(dāng)熒光物質(zhì)為綠色熒光物質(zhì)時(shí)，所述激發(fā)光源的光譜范 圍為445~475nm ;所述激發(fā)濾光片的透光光譜范圍為325nm~500nm ;所述濾光鏡片的透 光光譜范圍為500nm~2500nm ;或，
[0012] 在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，當(dāng)熒光物質(zhì)為紅色熒光物質(zhì)時(shí)，所述激發(fā)光源的光譜 范圍為585nm±29nm ;所述激發(fā)濾光片的透光光譜為500nm~620nm ;所述濾光鏡片的透光 光譜范圍為620nm~2500nm ;或，
[0013] 在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，當(dāng)熒光物質(zhì)為黃色熒光物質(zhì)時(shí)，所述激發(fā)光源的光譜 范圍為531nm±40nm ;所述激發(fā)濾光片的透光光譜為350nm~580nm ;所述濾光鏡片的透光 光譜范圍為580nm~2500nm ;或，
[0014] 在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，當(dāng)熒光物質(zhì)為藍(lán)色熒光物質(zhì)時(shí)，所述激發(fā)光源的光譜 范圍為357nm±44nm ;所述激發(fā)濾光片的透光光譜為280nm~410nm ;所述濾光鏡片的透光 光譜范圍為410nm~2500nm ;或，
[0015] 在其他實(shí)施方案中，可依據(jù)任何的熒光染料/熒光蛋白/或其它熒光物質(zhì)的光學(xué) 性能，對應(yīng)地選擇適宜光譜范圍的激發(fā)光源、激發(fā)濾光片或?yàn)V光鏡片。
[0016] 在一實(shí)施例中選用波峰在453nm的LED燈作為激發(fā)光源。
[0017] 本實(shí)用新型熒光成像分析系統(tǒng)中，所述激發(fā)裝置進(jìn)一步設(shè)置有散射部件，其設(shè)置 在所述激發(fā)光源和所述激發(fā)濾光片之間。所述激發(fā)光源發(fā)出的光線經(jīng)過所述散射部件后形 成均勻的光束照射到所述激發(fā)濾光片。
[0018] 本實(shí)用新型熒光成像分析系統(tǒng)中，所述散射部件為平面散射鏡，所述激發(fā)光源發(fā) 出的光線經(jīng)所述平面散射鏡形成均勻光束照射至所述激發(fā)濾光片，再照射到樣品臺(tái)上。
[0019] 本實(shí)用新型熒光成像分析系統(tǒng)中，所述散射部件還可以包括平面反射鏡和弧面反 射鏡，所述平面反射鏡用于將所述激發(fā)光源的光線反射至所述弧面反射鏡，所述弧面反射 鏡形成均勻光束反射到所述激發(fā)濾光片，再照射到樣品臺(tái)上。
[0020] 本實(shí)用新型熒光成像分析系統(tǒng)中，所述樣品臺(tái)的底部設(shè)有滑軌，用于將所述樣品 臺(tái)移出所述外殼。
[0021] 本實(shí)用新型熒光成像分析系統(tǒng)中，"攝像單元"是指能捕獲樣品激發(fā)光的裝置，例 如，數(shù)碼相機(jī)。
[0022] 本實(shí)用新型熒光成像分析系統(tǒng)中，所述成像裝置進(jìn)一步包括攝像分析單元，其與 攝像單元連接，用于測定及分析所述熒光物質(zhì)的濃度。在一具體實(shí)施方案中，所述攝像單元 和所述攝像分析單元還可一體設(shè)置，其用于捕獲熒光并測定及分析所捕獲的熒光物質(zhì)的濃 度。
[0023] 本實(shí)用新型熒光成像分析系統(tǒng)中，所述攝像分析單元包括：
[0024] 數(shù)字圖像采集單元，其用于捕捉透過所述濾光鏡片的熒光獲得數(shù)字圖像；
[0025]圖像處理單元，其與數(shù)字圖像采集單元連接，用于分析所述數(shù)字圖像中的熒光數(shù) 里寺；
[0026] 圖像顯示單元，其與所述圖像處理單元連接，用于顯示所述數(shù)字圖像、熒光數(shù)量； 以及，所述圖像顯示單元與圖像處理單元進(jìn)行互動(dòng)操作等。
[0027] 所述攝像分析單元進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，其與所述圖像處理單元連接，用于 存儲(chǔ)所述數(shù)字圖像、熒光數(shù)量等信息。
[0028] 本實(shí)用新型熒光成像分析系統(tǒng)中，所述激發(fā)光源為可調(diào)式激發(fā)光源，其包括至少 一個(gè)以上的不同光譜范圍的激發(fā)光源；所述激發(fā)濾光片為可調(diào)式激發(fā)濾光片，其包括至少 一個(gè)以上的不同光譜范圍的激發(fā)濾光片。在一具體實(shí)施方案中，將不同光譜范圍的多個(gè)濾 光片排列設(shè)置在卡槽或支架上，按實(shí)際情況需要，通過轉(zhuǎn)動(dòng)卡槽或支架可選擇不同光譜范 圍的濾光片。所述可調(diào)式光源在熒光成像分析系統(tǒng)中的安裝可參考現(xiàn)有技術(shù)的通常方法。
[0029] 同樣地，所述濾光鏡片為可調(diào)式濾光鏡片，其包括至少一個(gè)以上的不同光譜范圍 的濾光鏡片。在一具體實(shí)施方案中，將不同光譜范圍的多個(gè)濾光鏡片設(shè)置在卡槽或支架上， 按實(shí)際情況需要，通過轉(zhuǎn)動(dòng)卡槽或支架可選擇不同光譜范圍的。
[0030] 本實(shí)用新型中，可調(diào)式激發(fā)濾光片、可調(diào)式濾光鏡片等機(jī)械結(jié)構(gòu)均可按現(xiàn)有通常 技術(shù)設(shè)計(jì)，參考通常方法安裝在熒光成像分析系統(tǒng)中。
[0031] 本實(shí)用新型有益效果包括：
[0032] 本實(shí)用新型中采用的激發(fā)光源具有多種優(yōu)點(diǎn)：LED燈單色性比較好，波寛比較窄， 且可選擇性大。例如綠色熒光蛋白激發(fā)光波峰470nm，如果選用峰為475nm的LED燈，會(huì)有 很小一部分光波長達(dá)到500nm，會(huì)漏過濾色鏡片。為了避免影響測定，選用峰為453nm的LED 燈就沒有可以漏過濾色鏡片的光。LED燈發(fā)光穩(wěn)定，穩(wěn)定的光源對于測定非常重要。且LED 燈具有省電價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)。
[0033] 本實(shí)用新型采用優(yōu)良的光學(xué)設(shè)計(jì)，首先，激發(fā)光的單色性，減少了例如用紫外光對 樣品的其他熒光的激發(fā)。其次，散射透光片的應(yīng)用使樣品臺(tái)上光照均勻一致。本實(shí)用新型 系統(tǒng)內(nèi)部的黑箱設(shè)計(jì)，排除雜光的進(jìn)入，所有這些設(shè)計(jì)為測定提供了非常好的光學(xué)環(huán)境。 [0034] 本實(shí)用新型中，攝像分析部件中，利用數(shù)字圖像采集單元獲取的數(shù)字圖像可利用 圖像處理單元進(jìn)行實(shí)時(shí)讀數(shù)并存儲(chǔ)。與單一功能的攝像單元（如相機(jī)）相比較，利用攝像 單元/部件和攝像分析單元/部件可同時(shí)獲得熒光圖像以及熒光物質(zhì)的定量信息（例如， 熒光物質(zhì)的濃度）。此外，使用數(shù)字圖像采集單元還可以記錄動(dòng)態(tài)的影像。
[0035] 本實(shí)用新型中，LED光源和攝像識別系統(tǒng)所需電源電壓低、能耗小，配合儀器內(nèi)置 鋰電池可長時(shí)間在戶外等沒有電源的地方工作。
[0036] 現(xiàn)有技術(shù)中的昂貴熒光儀器相比，本實(shí)用新型無需采用昂貴的光柵和干涉濾色片 等，無需采用光電倍增管和測定電子線路等，且能實(shí)現(xiàn)極佳的定性及定量的檢測效果。本實(shí) 用新型熒光成像分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精妙，構(gòu)成簡單，易于維護(hù)，配件易更換