CN111208108A - 一种荧光探测方法、系统及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种荧光探测方法，包括：通过光锥对荧光进行收集，第一滤光片对所述初始荧光进行滤光处理，以获取第一目标光束并产生第一滤光反射光束；通过第一探测器对所述第一目标光束进行检测处理；通过第二滤光片对所述第一滤光反射光束进行滤光处理，以获取第二目标光束。本发明还公开了一种荧光探测系统及装置。本发明公开了一种荧光探测方法系统及装置通过设置多个信号通道，以收集空间荧光并对其进行多信号检测。

Description

一种荧光探测方法、系统及装置
技术领域
本发明实施例涉及荧光探测技术领域，尤其涉及一种荧光探测方法、系统及设备。
背景技术
荧光检测在我们的日常生活中应用非常广泛且重要，如材料学、生物学(叶绿素和类胡卜素)、生物医学(恶性病的荧光诊断)和环境应用中都需要用到荧光检测技术。而荧光检测技术其精确度高及灵敏性好，也为各需求领域提供了更加可靠的结果，但目前常用的荧光检测系统通常体积较大、成本高、检查范围单一，限制了其使用范围，因此研制成本低、集成度高、使用范围广泛的荧光检测系统成为当前检测系统发展的重要目的之一。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。本发明提供了一种荧光探测方法、系统及设备，能够设置多个信号通道，以收集空间荧光并对其进行多信号检测。
第一方面，本发明实施例提供了一种荧光探测方法，包括：
通过光锥对初始荧光进行收集，第一滤光片对所述初始荧光进行滤光处理，以获取第一目标光束并产生第一滤光反射光束；
通过第一探测器对所述第一目标光束进行检测处理；
通过第二滤光片对所述第一滤光反射光束进行滤光处理，以获取第二目标光束。
本发明实施例能够设置多个信号通道，以收集空间荧光并对其进行多信号检测。
根据本发明的另一些实施例的荧光探测方法，还包括：第二探测器，所述第二探测器用于对所述第二目标光束进行检测处理；
所述通过第二滤光片对所述第一滤光反射光束进行滤光处理，还包括：对所述第一滤光反射光束进行滤光处理后所剩余的光束进行反射以生成第二滤光反射光束。
根据本发明的另一些实施例的荧光探测方法，通过准直器对所述初始荧光进行准直处理；
所述准直器包括：光纤、微细管、准直透镜、玻管；
所述玻管中设有中空通道，所述微细管与所述中空通道的一端套接；
所述光纤与所述微细管套接，所述准直透镜与所述中空通道的另一端套接。
根据本发明的另一些实施例的荧光探测方法，还包括：若干波分复用器；
第一波分复用器包括第一输入端、第一输出端、第一反射输入端；
所述第一输入端用于接收所述初始荧光，所述第一输出端用于输出所述初始荧光并接收所述第一滤光反射光束；
第二波分复用器包括第二输入端、第二输出端、第二反射输入端；
所述第一反射输入端与所述第二输入端连接；
所述第二输入端用于接收所述第一滤光反射光束，所述第二输出端用于输出所述第一滤光反射光束并接收所述第二滤光反射光束。
第二方面，本发明实施例提供了一种装置，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的荧光探测方法。
本发明实施例能够设置多个信号通道，以收集空间荧光并对其进行多信号检测。
第三方面，本发明实施例提供了一种荧光探测系统，包括：光锥、第一滤光片、第一探测器、第二滤光片；
所述光锥，用于对初始荧光进行收集；
所述第一滤光片，用于对所述初始荧光进行滤光处理，以获取第一目标光束并产生第一滤光反射光束；
所述第一探测器，用于对所述第一目标光束进行检测处理；
所述第二滤光片，用于对所述第一滤光反射光束进行滤光处理，以获取第二目标光束。
本发明实施例能够设置多个信号通道，以收集空间荧光并对其进行多信号检测。
根据本发明的另一些实施例的荧光探测系统，还包括：第二探测器、第二滤光片；
所述第二探测器用于对所述第二目标光束进行检测处理；
所述通过第二滤光片对所述第一滤光反射光束进行滤光处理，还包括：对所述第一滤光反射光束进行滤光处理后所剩余的光束进行反射以生成第二滤光反射光束。
根据本发明的另一些实施例的荧光探测系统，通过准直器对所述初始荧光进行准直处理；
所述准直器包括：光纤、微细管、准直透镜、玻管；
所述玻管中设有中空通道，所述微细管与所述中空通道的一端套接；
所述光纤与所述微细管套接，所述准直透镜与所述中空通道的另一端套接。
根据本发明的另一些实施例的荧光探测系统，还包括：若干波分复用器；
第一波分复用器包括第一输入端、第一输出端、第一反射输入端；
所述第一输入端用于接收所述初始荧光，所述第一输出端用于输出所述初始荧光并接收所述第一滤光反射光束；
第二波分复用器包括第二输入端、第二输出端、第二反射输入端；
所述第一反射输入端与所述第二输入端连接；
所述第二输入端用于接收所述第一滤光反射光束，所述第二输出端用于输出所述第一滤光反射光束并接收所述第二滤光反射光束。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1是本发明实施例中一种荧光探测系统的光路示意图；
图2是本发明实施例中一种荧光探测系统的结构示意图；
图3A至图3C是本发明实施例中一种光锥的结构示意图；
图4是本发明实施例中一种光纤准直器的结构示意图；
图5是本发明实施例中一种荧光探测系统的结构示意图；
图6是本发明实施例中一种波分复用器的工作原理示意图：
图7是本发明实施例中一种荧光探测系统的结构示意图。
附图标记说明
10、初始荧光；11、第一目标光束；12、第二目标光束；13、第三目标光束；14、第四目标光束；15、第五目标光束；21、第一滤光反射光束；22、第二滤光反射光束；23、第三滤光反射光束；24、第四滤光反射光束；30、滤光片；31、第一滤光片；32、第二滤光片；33、第三滤光片；34、第四滤光片；35、第五滤光片；41、第一波分复用器；42、第二波分复用器；43、第三波分复用器；44、第四波分复用器；45、第五波分复用器；50、光锥；51、入射端面；52、旋转侧面；53、出射端面；54、传输光纤；60、准直器；61、光纤；62、微细管；63、准直透镜；64、玻管；70、波分复用器；71、输入光纤；72、反射输入光纤；73、复用传输光纤；80、探测器；81、第一探测器；82、第二探测器；83、第三探测器；84、第四探测器；85、第五探测器；90、腔体。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。
在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
实施例一
请参照图1，图1示出了本发明实施例中一种荧光探测系统的光路示意图。请参照图2，图2示出了本发明实施例中一种荧光探测系统的结构示意图。
一种荧光探测系统，包括：光锥50、第一滤光片31、第一探测器81、第二滤光片32；
光锥50，用于对初始荧光10进行收集；
第一滤光片31，用于对初始荧光10进行滤光处理，以获取第一目标光束11并产生第一滤光反射光束21；
第一探测器81，用于对第一目标光束11进行检测处理；
第二滤光片32，用于对第一滤光反射光束21进行滤光处理，以获取第二目标光束12。
荧光探测系统，还包括：第二探测器82、第二滤光片32；
第二探测器82用于对第二目标光束12进行检测处理；
通过第二滤光片32对第一滤光反射光束21进行滤光处理，还包括：对第一滤光反射光束21进行滤光处理后所剩余的光束进行反射以生成第二滤光反射光束22。
通过准直器60对初始荧光10进行准直处理。第一滤光片31与第二滤光片32相对设置，以使第一滤光反射光束21传播至第二滤光片32。光锥50通过传输光纤54以将初始荧光10传输至准直器60。
其中，光锥50可将环境空间中漫射的的初始荧光10收集至荧光探测系统中，可根据环境空间中所需收集的荧光量，以对光锥50的数值孔径进行调节。
本实施例中的光锥50为大数值孔径、高反射率，且出射端为小孔径的融石英、K9、N-SF11等锥体或六面体光学元件；
所使用的传输光纤54为大数值孔径，大纤芯的多模光纤或无芯光纤，传输光纤54的端面与光锥50的出射端面相对平行；
滤光片系统为塑料或玻璃材料制备而成，用以衰减(吸收)光波中的某些光波段或以精确选择小范围波段光波通过，而反射(或吸收)掉其他不希望通过的波段。该滤光片可以通过系统的机构设置选择不同的光线入射角度。
请参照图3，图3示出了本发明实施例中一种光锥的结构示意图。如图3所示，光锥50为一个结构晶体，包括：入射端面51、旋转侧面52、出射端面53，其中入射端面51及出射端面53的正视图分别已图示，旋转侧面52为经过抛光处理或者在其表面设置金属反射膜，以高效地反射从入射端面51输入的光。
请参照图4，图4示出了本发明实施例中一种光纤准直器的结构示意图。如图2和图4所示，
准直器60包括：光纤61、微细管62、准直透镜63、玻管64；玻管64中设有中空通道，微细管62与中空通道的一端套接；光纤与微细管62套接，准直透镜63与中空通道的另一端套接。
光锥50的侧面进行抛光处理或者设置金属反射膜，以将初始荧光10进行多次反射最终从出射端面53输出。其中光锥50的输出端直径与光纤直径相匹配，目的是增大其耦合效率以使更多的初始荧光10传输到光纤中，并从光纤输出的光经过准直器60准直输出，初始荧光10的入射角可以为0°角或者任意度角。通过选择对应不同滤光波段以并将入射滤光剩余波段以与入射角相同的角度进行反射，不同的滤光片对应不同滤光波段。通过在滤光片的输出面对应设置探测器80，以探测透射光的波长、强度等信息。
实施例二
请再参照图1，图1示出了本发明实施例中一种荧光探测系统的结构示意图。本实施例中的荧光探测系统还包括：若干滤光片、若干探测器80。
如图1和图2所示，荧光探测系统还包括：第三滤光片33、第四滤光片34、第五滤光片35；第二探测器82、第三探测器83、第四探测器84、第五探测器85。
其中，光锥50，用于对初始荧光10进行收集；
第一滤光片31，用于对初始荧光10进行滤光处理，以获取第一目标光束11并产生第一滤光反射光束21；
第一探测器81，用于对第一目标光束11进行检测处理；
第二滤光片32，用于对第一滤光反射光束21进行滤光处理，以获取第二目标光束12。
第二探测器82用于对第二目标光束12进行检测处理；
通过第二滤光片32对第一滤光反射光束21进行滤光处理，还包括：对第一滤光反射光束21进行滤光处理后所剩余的光束进行反射以生成第二滤光反射光束22。
第三滤光片33，用于对第二滤光反射光束22进行滤光处理，以获取第三目标光束13。
第三探测器83用于对第三目标光束13进行检测处理；
通过第三滤光片33对第二滤光反射光束22进行滤光处理，还包括：对第二滤光反射光束22进行滤光处理后所剩余的光束进行反射以生成第三滤光反射光束23。
第四滤光片34，用于对第三滤光反射光束23进行滤光处理，以获取第四目标光束14。
第四探测器84用于对第四目标光束14进行检测处理。
通过第四滤光片34对第三滤光反射光束23进行滤光处理，还包括：对第三滤光反射光束23进行滤光处理后所剩余的光束进行反射以生成第四滤光反射光束24。通过第五滤光片35对第四滤光反射光束24进行滤光处理。
第五滤光片35，用于对第四滤光反射光束24进行滤光处理，以获取第五目标光束15。第五探测器85用于对第五目标光束15进行检测处理。
在本实施例中，初始荧光10的波段为400-760nm；第一滤光片31的中心波长为445nm，其通带为30nm；第二滤光片32的中心波长为520nm，其通带为30nm；第三滤光片33的中心波长为560nm，其通带为30nm；第四滤光片34的中心波长为605nm，其通带为30nm；第五滤光片35的中心波长为675nm，其通带为30nm。
通过将上述若干元器件封装于腔体90中，以对上述若干元器件固定及保护。腔体为铝合金、树脂等材料制成。
实施例三
参照图5和图6，图5是本发明实施例中一种荧光探测系统的结构示意图。与实施例二相比较，本实施例中的荧光探测系统，还包括：若干波分复用器70；
第一波分复用器41包括第一输入光纤、第一输出光纤、第一反射输入光纤；
参照图1和图6，第一输入光纤用于接收初始荧光10，第一输出光纤用于输出初始荧光10并接收第一滤光反射光束21；
第二波分复用器42包括第二输入光纤、第二输出光纤、第二反射输入光纤；
第一反射输入光纤与第二输入光纤连接；
第二输入光纤用于接收第一滤光反射光束21，第二输出光纤用于输出第一滤光反射光束21并接收第二滤光反射光束22。
第三波分复用器43包括第三输入光纤、第三输出光纤、第三反射输入光纤；
第二反射输入光纤与第三输入光纤连接；
第三输入光纤用于接收第二滤光反射光束22，第三输出光纤用于输出第二滤光反射光束22并接收第三滤光反射光束23。
第四波分复用器44包括第四输入光纤、第四输出光纤、第四反射输入光纤；
第三反射输入光纤与第四输入光纤连接；
第四输入光纤用于接收第三滤光反射光束23，第四输出光纤用于输出第三滤光反射光束23并接收第四滤光反射光束24。
第五波分复用器45包括第五输入光纤、第五输出光纤、第五反射输入光纤；
第四反射输入光纤与第五输入光纤连接；
第五输入光纤用于接收第四滤光反射光束24，第五输出光纤用于输出第四滤光反射光束24。
通过将上述若干元器件封装于腔体90中，以对上述若干元器件固定及保护。
请参照图5，图5是本发明实施例中一种波分复用器的工作原理示意图。
波分复用器70包含：输入光纤71、输出光纤(图未示)、反射输入光纤72、复用传输光纤73，入射光进入输入光纤71，通过传输光纤传输，在波分复用器70出射端后设置滤光片30，出射光经过滤光片30将需要的波段透射出并经过探测接收探测，而经滤光片30反射回的光通过反射输入光纤72传输到下一个波分复用器70，以此往复。
实施例四
请参照图1、图2和图6，图6示出了本发明实施例一种荧光探测系统的结构示意图。与实施例二相互比较，若干探测器80并列设置。
其中，光锥50，用于对初始荧光10进行收集；
第一滤光片31，用于对初始荧光10进行滤光处理，以获取第一目标光束11并产生第一滤光反射光束21；
第一探测器81，用于对第一目标光束11进行检测处理；
第二滤光片32，用于对初始荧光10进行滤光处理，以获取第二目标光束12。第二探测器82用于对第二目标光束12进行检测处理。
第三滤光片33，用于对初始荧光10进行滤光处理，以获取第三目标光束13。第三探测器83用于对第三目标光束13进行检测处理。
第四滤光片34，用于对初始荧光10进行滤光处理，以获取第四目标光束14。第四探测器84用于对第四目标光束14进行检测处理。
第五滤光片35，用于对初始荧光10进行滤光处理，以获取第五目标光束15。第四探测器84用于对第五目标光束15进行检测处理。
通过将上述若干元器件封装于腔体90中，以对上述若干元器件固定及保护。
实施例五
请再参照图1、图2、图6，一种荧光探测方法，包括：
通过光锥50对荧光进行收集，第一滤光片31对初始荧光10进行滤光处理，以获取第一目标光束11并产生第一滤光反射光束21；
通过第一探测器81对第一目标光束11进行检测处理；
通过第二滤光片32对第一滤光反射光束21进行滤光处理，以获取第二目标光束12。
荧光探测方法，还包括：第二探测器82，第二探测器82用于对第二目标光束12进行检测处理；
通过第二滤光片32对第一滤光反射光束21进行滤光处理，还包括：对第一滤光反射光束21进行滤光处理后所剩余的光束进行反射以生成第二滤光反射光束22。
通过第三滤光片33对第二滤光反射光束22进行滤光处理，以获取第三目标光束13，并对第二滤光反射光束22进行滤光处理后所剩余的光束进行反射以生成第三滤光反射光束23。
通过第四滤光片34对第三滤光反射光束23进行滤光处理，以获取第四目标光束14，并对第三滤光反射光束23进行滤光处理后所剩余的光束进行反射以生成第四滤光反射光束24。
通过第五滤光片35对第四滤光反射光束24进行滤光处理，以获取第五目标光束15。
参照图1、图4，通过准直器60对初始荧光10进行准直处理；
准直器60包括：光纤61、微细管62、准直透镜63、玻管64；
玻管64中设有中空通道，微细管62与中空通道的一端套接；
光纤与微细管62套接，准直透镜63与中空通道的另一端套接。
参照图5、图6，荧光探测方法，还包括：若干波分复用器；
第一波分复用器41包括第一输入端、第一输出端、第一反射输入端；
第一输入端用于接收初始荧光10，第一输出端用于输出初始荧光10并接收第一滤光反射光束21；
第二波分复用器42包括第二输入端、第二输出端、第二反射输入端；
第一反射输入端与第二输入端连接；
第二输入端用于接收第一滤光反射光束21，第二输出端用于输出第一滤光反射光束21并接收第二滤光反射光束22。
第三波分复用器43包括第三输入端、第三输出端、第三反射输入端；
第二反射输入端与第三输入端连接；
第三输入端用于接收第二滤光反射光束22，第三输出端用于输出第二滤光反射光束22并接收第二滤光反射光束22。
第四波分复用器44包括第四输入端、第四输出端、第四反射输入端；
第三反射输入端与第四输入端连接；
第四输入端用于接收第三滤光反射光束23，第四输出端用于输出第三滤光反射光束23并接收第四滤光反射光束24。
第五波分复用器45包括第五输入端、第五输出端、第五反射输入端；
第四反射输入端与第五输入端连接；
第五输入端用于接收第四滤光反射光束24，第五输出端用于输出第四滤光反射光束24。
通过将上述若干元器件封装于腔体90中，以对上述若干元器件固定及保护。
实施例六
一种装置，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，处理器执行计算机程序时实现上述的荧光探测方法。
需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种荧光探测方法，其特征在于，包括：
通过光锥对初始荧光进行收集，第一滤光片对所述初始荧光进行滤光处理，以获取第一目标光束并产生第一滤光反射光束；
通过第一探测器对所述第一目标光束进行检测处理；
通过第二滤光片对所述第一滤光反射光束进行滤光处理，以获取第二目标光束。
2.根据权利要求1所述的荧光探测方法，其特征在于，还包括：第二探测器，所述第二探测器用于对所述第二目标光束进行检测处理；
所述通过第二滤光片对所述第一滤光反射光束进行滤光处理，还包括：对所述第一滤光反射光束进行滤光处理后所剩余的光束进行反射以生成第二滤光反射光束。
3.据权利要求1所述的荧光探测方法，其特征在于，通过准直器对所述初始荧光进行准直处理；
所述准直器包括：光纤、微细管、准直透镜、玻管；
所述玻管中设有中空通道，所述微细管与所述中空通道的一端套接；
所述光纤与所述微细管套接，所述准直透镜与所述中空通道的另一端套接。
4.根据权利要求3所述的荧光探测方法，其特征在于，还包括：若干波分复用器；
第一波分复用器包括第一输入端、第一输出端、第一反射输入端；
所述第一输入端用于接收所述初始荧光，所述第一输出端用于输出所述初始荧光并接收所述第一滤光反射光束；
第二波分复用器包括第二输入端、第二输出端、第二反射输入端；
所述第一反射输入端与所述第二输入端连接；
所述第二输入端用于接收所述第一滤光反射光束，所述第二输出端用于输出所述第一滤光反射光束并接收所述第二滤光反射光束。
5.一种装置，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4中任意一项所述的荧光探测方法。
6.一种荧光探测系统，包括：光锥、第一滤光片、第一探测器、第二滤光片；
所述光锥，用于对初始荧光进行收集；
所述第一滤光片，用于对所述初始荧光进行滤光处理，以获取第一目标光束并产生第一滤光反射光束；
所述第一探测器，用于对所述第一目标光束进行检测处理；
所述第二滤光片，用于对所述第一滤光反射光束进行滤光处理，以获取第二目标光束。
7.根据权利要求6所述的荧光探测系统，其特征在于，还包括：第二探测器、第二滤光片；
所述第二探测器用于对所述第二目标光束进行检测处理；
所述对所述第一滤光反射光束进行滤光处理，还包括：对所述第一滤光反射光束进行滤光处理后所剩余的光束进行反射以生成第二滤光反射光束。
8.据权利要求7所述的荧光探测系统，其特征在于，通过准直器对所述初始荧光进行准直处理；
所述准直器包括：光纤、微细管、准直透镜、玻管；
所述玻管中设有中空通道，所述微细管与所述中空通道的一端套接；
所述光纤与所述微细管套接，所述准直透镜与所述中空通道的另一端套接。
9.根据权利要求8所述的荧光探测系统，其特征在于，还包括：若干波分复用器；
第一波分复用器包括第一输入端、第一输出端、第一反射输入端；
所述第一输入端用于接收所述初始荧光，所述第一输出端用于输出所述初始荧光并接收所述第一滤光反射光束；
第二波分复用器包括第二输入端、第二输出端、第二反射输入端；
所述第一反射输入端与所述第二输入端连接；
所述第二输入端用于接收所述第一滤光反射光束，所述第二输出端用于输出所述第一滤光反射光束并接收所述第二滤光反射光束。
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