CN109164080B - 适用于细胞水平无损荧光检测光谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种细胞水平无损荧光检测光谱仪，包括激发光光源，激发光光源下端连接有激发光探头，激发光探头通过激发光探头固定装置连接激发光位置控制系统，激发光位置控制系统上设置有精密数控马达，激发光探头下发设置有用于放置细胞样品的样品池，样品池下方为荧光光谱收集与分析系统。样品池设置在中间漏空、周围固定的样品池位置控制系统内。本发明可用于单细胞/亚细胞荧光光分析，可实现磷光寿命测试，可在毫秒到小时时间尺度范围内实现测荧光强度随时间的变化；单细胞/亚细胞荧光显微成像、微区荧光光谱分析，以及X‑Y方向上完整的稳态光谱分析，对早期的癌症检测和筛查具有较大的指导意义。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术在生物领域的应用技术领域。
背景技术
近年来，随着细胞生理研究的逐渐深入，科学家们发现，即使是同样的遗传物质，同样的周边环境，这些细胞还是会朝着不同的方向发展，有时还会生成不同的功能。单个细胞看似相同，但其化学成分和应激反应却十分不同，而且单个细胞的变化还关系到癌症、神经疾病等重大疾病。植物和动物的单细胞生物过程也远远没有完全揭示。因此单细胞分析是理解和破译许多关键的生命进程的重要手段。但是单细胞的尺寸非常小，其内含的化学成分也是超微量的，而当前的分析方法Western blot，则需要通过破碎数以百万计的细胞来实现细胞内生化指标的检测，所以传统分析方法不足以发现单个细胞水平上的差异。不仅如此，传统方法多为定点检测，无法实现实时监测。
目前的荧光光谱仪普遍用于宏观样品的检测，还没有针对细胞水平的精确检测，主要原因是常用光谱仪的激发光探头直径太粗，因为一般细胞的直径是5-10微米，而探头直径通常为几十毫米到几十厘米，无法对细胞进行精确激发，另外，由于细胞的信号较为微弱，激光功率很难控制，功率太弱无法激发细胞内信号，功率太强则对细胞造成伤害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于单细胞/亚细胞荧光光分析，可实现磷光寿命测试的细胞水平无损荧光检测光谱仪。
一种细胞水平无损荧光检测光谱仪包含光源产生发射装置、微纳米检测器、微纳米检测器控制调节装置、细胞样品池、细胞样品池控制调节装置、光谱探测分析处理装置。
一种适用于细胞水平无损荧光检测光谱仪，包括激发光光源，激发光光源下端连接有激发光探头，激发光探头通过激发光探头固定装置连接激发光位置控制系统，激发光位置控制系统上设置有精密数控马达，激发光探头下发设置有用于放置细胞样品的样品池，细胞样品内设置有荧光标记物，样品池下方为荧光光谱收集与分析系统。
样品池设置在中间漏空、周围固定的样品池位置控制系统内。
有益效果：本发明可用于单细胞/亚细胞荧光光分析，可实现磷光寿命测试，可在毫秒到小时时间尺度范围内实现测荧光强度随时间的变化；单细胞/亚细胞荧光显微成像、微区荧光光谱分析，以及X-Y方向上完整的稳态光谱分析，对早期的癌症检测和筛查具有较大的指导意义。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的另一种结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
一种适用于细胞水平无损荧光检测光谱仪，包括激发光光源1，激发光光源1下端连接有激发光探头2，激发光探头2通过激发光探头固定装置3.2连接激发光位置控制系统3，激发光位置控制系统3上设置有精密数控马达3.1，激发光探头2下发设置有用于放置细胞样品的样品池4，细胞样品8内设置有荧光标记物9，样品池4下方为荧光光谱收集与分析系统7。
激发光探头固定装置3.2可以带动激发光光源1和连接的激发光探头2沿着激发光位置控制系统3上的轨道上下移动。
样品池4设置在中间漏空、周围固定的样品池位置控制系统5内。样品池4用于放置所需检测的细胞样品。样品池位置控制系统5用于精准定位细胞，最小调节精度10um。
激发光光源1：能激发产生波长在230-850nm范围内的任何一个单一波长的激发光。
激发光探头2分为两种：一种大的激发光探头12头部尺寸在100-900nm范围内，用于检测亚细胞水平，可伸入至细胞及细胞核内部进行激发；另一种小的激发光探头2头部尺寸在1-10um范围内，用于检测整个单细胞水平，
精密数控马达3.1最小调节精度30nm。
样品池位置控制系统5的最小调节精度10um，可以在 X、Y、Z轴进行调节，行程正负13mm。
当细胞样品8中含有荧光标记物9时，激发光光源1将会发射对应波长的激发光，该激发由激发光探头导入到细胞样品8的外面或刺入到细胞样品8的内部，将激发荧光标记物9产生发射光形成荧光信号。
荧光光谱收集与分析系统7能够收集到单个细胞水平的超灵敏荧光信号，能够收集到的最小光子数量为50个，最小的波峰带宽为5nm。
荧光光谱收集与分析系统7通过收集到的荧光信号（包括荧光强弱，荧光光点分布，荧光光点随时间变化等）进行分析，可用于：1)通过激光探头，2）来进行细胞内磷光分析，实现磷光寿命测试，3）细胞内荧光显微成像分析。
荧光光谱收集与分析系统7通过收集到的荧光信号（包括荧光强弱，荧光光点分布，荧光光点随时间变化等）进行分析，可用于：
1)通过大的激光探头（12）来进行整个细胞磷光分析，实现磷光寿命测试；
2) 通过大的激光探头12来进行整个细胞动力学分析；
3）整个细胞发光效率分析；
4）整个细胞荧光显微成像、微区荧光光谱分析，以及X-Y方向上完整的稳态光谱分析。
本发明由激发光光源1产生所需要的光源通过微纳米检测探头（通过微纳米检测探头控制调节装置来精确定位检测器）来激发样品池4上的待检测细胞，产生的结果被荧光光谱收集与分析系统7接收分析处理，得到所需的结果。
激发光光源1能产生波长在230-850nm范围内扫激发描光，也可以通过内置单色仪选定波长在230-850nm范围内的任一个波长产生单色激发光。
激发光光源1 可以选用型号为M365F1、M490F3、M530F2等规格。
荧光光谱收集与分析系统7为已知的产品，型号为RMA-PMS-400A。
Claims (2)
1.一种适用于细胞水平无损荧光检测光谱仪，其特征在于：包括激发光光源（1），激发光光源（1）下端连接有激发光探头，激发光探头通过激发光探头固定装置（3.2）连接激发光位置控制系统（3），激发光位置控制系统（3）上设置有精密数控马达（3.1），激发光探头（2）下方设置有用于放置细胞样品（8）的样品池（4），细胞样品（8）内设置有荧光标记物（9），样品池（4）下方为荧光光谱收集与分析系统（7）。
2.根据权利要求1所述的细胞水平无损荧光检测光谱仪，其特征在于：所述样品池（4）设置在中间漏空、周围固定的样品池位置控制系统（5）内。
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