[发明专利]光纤传导多探测器分立光谱及荧光寿命探测方法及传感器

说明书

本发明属于化学物质检测技术领域，可用于对物质的化学成分进行高灵敏度探测鉴别。本发明利用光纤或光纤束对脉冲激光进行引导以及对激发荧光进行传输，可让操作者手持光纤探头灵活地对待测物质进行检测；同时，本发明使用多个探测器同时探测不同波长下的荧光寿命及光谱信息，能对微弱的自发荧光光谱及荧光寿命进行高灵敏度的探测，具有探测精度高，探测速度快的特点。因此，本发明的提出为待测物质荧光寿命及荧光光谱的高灵敏度便捷测量提供了可行途径，将在生物学、医学、材料科学等研究领域及临床医学诊断方面具有重要应用。

技术领域

本发明属于化学物质检测技术领域，可用于对物质的化学成分进行高灵敏度探测鉴别，将在生物学、医学、材料科学等研究领域及临床医学诊断方面具有重要应用。

背景技术

在生物、物理、化学和材料等学科领域，光谱检测及分析由于其非常高的灵敏度、分子特异性和非接触测量特性已经成为基础研究的一项基本的测量手段。在工业界，光谱检测和分析已广泛应用于各种污染物的成分检测、食品成分检测、工业原料成分检测、石油原油成分检测等等。在医学领域，荧光光谱技术和荧光显微成像技术为肿瘤和癌症的实时成像和检测提供了全新的方向，并且有望发展成为适用于临床诊断的医疗技术。由此可见，光谱检测技术是一种非常实用而且有前景的光学检测手段。

通常荧光测量或成像技术多数通过荧光强度的测量，容易受激发光强度、样品猝灭和荧光染料的分布和浓度等许多因素的影响，因此难以做到定量测量。而荧光寿命测量一般来说是绝对的，不受激发光强度、荧光团的浓度和光漂白等因素的影响，且不受其他限制强度测量因素的制约，仅与荧光团所处的微环境密切相关。因此，通过对样品进行荧光寿命测量可对被测物质所处的微环境的很多生化参数如pH值、离子浓度、温度等分布进行定量测量。另外，荧光寿命探测可与共聚焦显微、多光子荧光激发显微等多种成熟技术相结合，为生物医学及临床诊断提供全新的研究手段。由于荧光寿命和荧光光谱分别对荧光分子所处的微环境和荧光团分子的种类敏感。如果二者可以结合能够为生物医学检测和分析提供互补的功能信息，将在生物学、医学、材料科学等研究领域以及临床医学诊断方面产生重要的影响。

然而，目前市场上的荧光检测类仪器大多采用相机来对不同波长的荧光信息进行检测，存在灵敏度不高，使用不方便等问题。特别是对待测物质的自发荧光寿命进行测量时，其每个脉冲激发出来的荧光信号极其微弱，荧光寿命也极其短暂，因此基于相机测量荧光信息的光谱检测类仪器完全无法捕捉到如此微弱且短暂的荧光信息。而且在检测过程中，通常需要将待测物质取下来放到仪器中进行检测，不方便原位检测，检测过程也十分复杂。

发明内容

为了解决荧光寿命及光谱的高灵敏度探测，本发明提出了“光纤传导多探测器分立光谱及荧光寿命探测方法及传感器”。本发明利用光纤或光纤束对脉冲激光进行引导以及对激发荧光进行传输，可让操作者手持光纤探头灵活地对待测物质进行检测；同时，本发明使用多个探测器同时探测不同波长下的荧光寿命及光谱信息，不会因为使用光束延时技术造成信噪比降低，也不会因为多波长多次探测及滤波片的旋转影响探测的时间分辨率，为高精度实时检测奠定了基础。因此，本发明的提出为物质自发荧光的高灵敏度便捷测量提供了可行途径。

一方面，本发明提供一种光纤传导多探测器分立光谱及荧光寿命探测方法，其步骤为：

(a)通过激发光纤将脉冲激光传输并照射在待测物质上，所述激发光纤的一端接收由脉冲激光光源耦合进来的脉冲激光，另一端将脉冲激光导出并照射在所述待测物质上；

(b)将从所述待测物质激发出来的荧光通过收集光纤传输后利用分光系统分成N路，并对所分出来的每一路荧光用不同中心波长的带通滤光片对其进行滤光，各带通滤光片对应的中心波长为λ_n，带通宽度为δλ_n，其中，n=1, 2, …, N；