[发明专利]一种荧光比率测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于荧光分析技术领域，具体地说，涉及一种荧光比率测量系统及方法。

背景技术

荧光分析技术由于具有选择性好、灵敏度高、方便简单、准确快速、线性范围宽等优点，在生物、化学、医学和环境监测等领域得到了广泛应用。荧光分析法是根据单个荧光发射峰的荧光强度与待测物理量(如溶液pH值、样品的温度和样品中的光程)之间关系来分析检测待测物理量，但是该分析方法对环境因素敏感，容易受到较多外界因素干扰。而荧光比率法则是利用了不同位置的两个荧光发射峰的强度的比值来进行检测，能够很好的解决荧光分析法中的上述问题，从而可以提高该方法的选择性、灵敏度和检测范围。

荧光比率法中获得不同位置的两个荧光发射峰的强度的比值，通常有如下两种实现方法：方法一是通过切换单一光电传感器(如CCD)前面的荧光滤光片，使其中心波长分别对应两个不同的荧光发射峰，由分两次采集到的两个不同荧光发射峰的强度计算对应的荧光比率值；该方法在单一光电传感器采集单个荧光发射峰强度的过程中，易受光源强度变化和仪器的灵敏度影响、且整个测量过程耗时较长。方法二是使用两个光电传感器(如CCD)，且置于每个光电传感器前面的荧光滤光片的中心波长对应一个不同的荧光发射峰，由两个光电传感器同时采集到的两个不同荧光发射峰的强度计算对应的荧光比率值；方法二尽管克服了方法一中光源强度变化对荧光比率的影响，但需要使用两个光电传感器，而荧光强度图像采集中普遍使用高性能的科学级制冷CCD，双CCD测量系统不仅要考虑系统较高的投资成本，还需考虑两个CCD响应性能的差异对测量的影响；另外，方法二中用于荧光比率计算的两幅荧光强度图像来自两个光电传感器，在进行荧光比率计算之前，必须对两幅荧光强度图像上所选择的荧光比率计算区域进行图像相关处理，以保证两幅荧光强度图像上的荧光比率计算区域对应于测试样品上的同一目标区域，可见，复杂且耗时的图像相关处理操作也是采用方法二所要考虑的因素之一。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种不受光源强度变化影响、且耗时少、成本低的荧光比率测量系统及方法。其技术方案如下：

一种荧光比率测量系统，包括用于提供激发光波的光源1、准直扩束透镜组2、激发滤光片3、二色分光镜4、用于产生受激发射荧光的样品5中的第一种荧光染料6和第二种荧光染料7、用于分光的第一分光镜8和第二分光镜15、用于获得第一发射波长荧光的第一发射滤光片9和第二发射波长荧光的第二发射滤光片12、用于在单一CCD上获得两束荧光信号强度图像分布面积相等且对称的第一互补通光光栏11和第二互补通光光栏14；样品5受激发射荧光传播到第一分光镜8被分为透射光与反射光，沿透射光的传播方向依次放置有第一发射滤光片9、第一反射镜10、第一互补通光光栏11；沿第一分光镜8上反射光的传播方向依次放置有第二发射滤光片12、第二反射镜13、第二互补通光光栏14；通过第一互补通光光栏11后的第一发射波长荧光O_Ⅰ和通过第二互补通光光栏14后的第二发射波长荧光O_Ⅱ，分别经第二分光镜15的反射和透射，并经置于第二分光镜15后调焦镜头16的聚焦，在CCD17上形成两幅分布面积相等且对称的荧光信号强度图像，并存储在计算机18上。

优选地，所述第一互补通光光栏11和第二互补通光光栏14的结构相同且可同步旋转，不仅每个互补通光光栏上的白色通光部分和黑色挡光部分对称互补，而且第一互补通光光栏11上的白色通光部分和黑色挡光部分分别与第二互补通光光栏14上的黑色挡光部分与白色通光部分对应互补，保证第一发射波长荧光和第二发射波长荧光在CCD17上形成两幅分布面积相等且对称的荧光信号强度图像；所述第一互补通光光栏11和第二互补通光光栏14，还包括在单一通光光栏上通光部分和挡光部分对称且互补分布，但通光部分和挡光部分可以具有其它的几何形状和不同的空间相对位置。

优选地，第一互补通光光栏11与第一发射滤光片9位置交换；第一互补通光光栏11置于第一分光镜8和第一反射镜10之间第一发射滤光片9的前面或后面；第一发射滤光片9置于第一反射镜10和第二分光镜15之间第一互补通光光栏11的前面或后面。

优选地，第二互补通光光栏14与第二发射滤光片12位置交换；第二互补通光光栏14置于第一分光镜8和第二反射镜13之间第二发射滤光片12的前面或后面；第二发射滤光片12置于第二反射镜13和第二分光镜15之间第二互补通光光栏14的前面或后面。

优选地，光源1包括激光器、LED光源、UV光源。

一种荧光比率测量方法，包括以下步骤：