專(zhuān)利名稱(chēng)：兼?zhèn)鋱D像傳遞與化學(xué)傳感的探頭以及含有該探頭的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬光學(xué)探測(cè)領(lǐng)域，涉及一種傳感探頭以及基于該探頭的光學(xué)系統(tǒng)，尤
其涉及一種兼?zhèn)鋱D像傳遞與化學(xué)傳感的探頭以及含有該探頭的光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
生物光學(xué)傳感器一般由生物識(shí)別元件、光學(xué)轉(zhuǎn)換元件、機(jī)械元件和電氣元件組成。在眾多類(lèi)型的光學(xué)生物傳感器中，光纖傳感器由于具有抗電磁輻射、抗電磁干擾、抗腐蝕的特點(diǎn)，占有重要位置。光纖傳感器還是一種高度小型化的裝置，小型化對(duì)于介入性監(jiān)測(cè)是十分必要的，同時(shí)檢測(cè)時(shí)所需樣品非常少。光纖傳感器的另一個(gè)特點(diǎn)是可以遠(yuǎn)距離進(jìn)行傳感，加上放大器以及光纖本身的高質(zhì)量傳輸、低衰減率，它傳輸信號(hào)的距離可達(dá)幾厘米到百米，并且光纖傳感器使用熒光物質(zhì)取代了放射性物質(zhì)，響應(yīng)時(shí)間快，易于操作和成本低廉。[0003] 參與人體各種循環(huán)代謝的各種化學(xué)離子，如鋅離子等作為人體中含量最豐富的過(guò)渡
金屬之一，是人體不可或缺的重要元素。鋅是人體中ioo多種酶的組成部分，對(duì)促進(jìn)機(jī)體的生
長(zhǎng)發(fā)育和組織再生、保護(hù)皮膚健康、維護(hù)機(jī)體的免疫功能、以及對(duì)于神經(jīng)傳遞等，發(fā)揮著重要作用。鋅缺乏將會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)緩慢、皮膚傷口愈合不良、味覺(jué)障礙、胃腸道疾患、免疫功能減退等。然而，由于鋅原子結(jié)構(gòu)的最外層電子是10電子的飽合結(jié)構(gòu)，可用的高靈敏度指示劑有限，所以對(duì)鋅離子的光學(xué)監(jiān)測(cè)相當(dāng)困難。在過(guò)去的二十年里，以喹啉、熒光素、香豆酮與苯并唑等熒光團(tuán)為基礎(chǔ)，人們對(duì)鋅離子的熒光探針不斷進(jìn)行改進(jìn)，以增強(qiáng)其熒光靈敏性和對(duì)鋅離子的選擇性。其中有NewPort Green， FluoZin-l， FluoZin-3， ZnAFs， Zinpyr， Zinquin等，但是這些熒光指示劑的價(jià)格都非常昂貴。另一方面，現(xiàn)有的鋅離子傳感器大多采用吸收光譜分析法，這樣就限制了檢測(cè)的應(yīng)用范圍。例如，人體內(nèi)部器官等一些遠(yuǎn)端位置鋅離子的檢測(cè)，是吸收光譜法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。因此，制備一種遠(yuǎn)端可視的熒光傳感光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)具有重要的醫(yī)學(xué)意義。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種可測(cè)定化學(xué)離子的濃度又能觀察體腔內(nèi)表面的物理形貌、具有很好的柔韌性可以直接植入人體或細(xì)胞內(nèi)而不易折斷、應(yīng)用范圍廣的兼?zhèn)鋱D像傳遞與化學(xué)傳感的探頭以及含有該探頭的光學(xué)系統(tǒng)。[0005] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是本實(shí)用新型提供了一種兼?zhèn)鋱D像傳遞與化學(xué)傳感的探頭，包括傳像光纖束以及設(shè)置在傳像光纖束端部的自聚焦透鏡，其特殊之處在于所述自聚焦透鏡表面鍍制有敏感膜。 上述敏感膜是鋅離子傳感膜、銅離子傳感膜、鎂離子傳感膜、鈣離子傳感膜、鉀離子傳感膜或鐵離子傳感膜。 —種基于兼?zhèn)鋱D像傳遞與化學(xué)傳感的探頭的光學(xué)系統(tǒng)，其特殊之處在于所述基于兼?zhèn)鋱D像傳遞與化學(xué)傳感的探頭的光學(xué)系統(tǒng)包括激光器、金相顯微鏡、CCD相機(jī)、傳感探頭、濾光片、傳光光纖以及光譜儀；所述金相顯微鏡設(shè)置于激光器的出射光路上；所述濾光片、CCD相機(jī)和傳感探頭分別和金相顯微鏡相連；所述濾光片通過(guò)傳光光纖和光譜儀相連。[0008] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型提供了一種兼?zhèn)鋱D像傳遞與化學(xué)傳感的探頭以及含有該探頭的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)探頭由塑料傳像光纖束與離子傳感膜修飾的自聚焦透鏡組成，使用普通的熒光試劑和鰲合劑聯(lián)合作為指示劑，包埋在敏感膜內(nèi)。敏感膜在自聚焦透鏡表面形成，這樣的光學(xué)設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)即能測(cè)定化學(xué)離子的濃度，又能觀察體腔內(nèi)表面的物理形貌。此探頭不僅可以深入人體腔室，如胃、小腸、口腔、子宮尿道等進(jìn)行觀察。實(shí)現(xiàn)化學(xué)離子濃度與樣品形貌雙檢測(cè)。光學(xué)系統(tǒng)主要與探頭相匹配，實(shí)現(xiàn)熒光的激發(fā)與檢測(cè)，樣品圖像的傳遞與捕獲。目前的生物傳感器正朝著小型化、集成化向體內(nèi)監(jiān)測(cè)、在線監(jiān)測(cè)的方向發(fā)展，此傳感器是實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的良好選擇。由于塑料傳像光纖束，因而具有很好的柔韌性，可以直接植入人體或細(xì)胞內(nèi)而不易折斷。實(shí)現(xiàn)生物體內(nèi)離子濃度的檢測(cè)和表面形貌的同時(shí)捕獲。如果涉及其它檢測(cè)項(xiàng)目，可以在敏感膜內(nèi)固定其它敏感物質(zhì)，該微結(jié)構(gòu)光纖傳感探頭應(yīng)用范圍可以擴(kuò)展至尿檢，食品檢驗(yàn)等領(lǐng)域，使用范圍相當(dāng)廣闊。

圖1為本實(shí)用新型所提供的兼?zhèn)鋱D像傳遞與化學(xué)傳感的探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；[0010] 圖2為本實(shí)用新型所提供的基于兼?zhèn)鋱D像傳遞與化學(xué)傳感的探頭的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式參見(jiàn)圖1 ，本實(shí)用新型提供了 一種兼?zhèn)鋱D像傳遞與化學(xué)傳感的探頭，包括傳像光纖束1以及設(shè)置在傳像光纖束1端部的自聚焦透鏡2，在自聚焦透鏡2表面鍍制有敏感膜3，該敏感膜3可以是鋅離子傳感膜、銅離子傳感膜、鎂離子傳感膜、鈣離子傳感膜、鉀離子傳感膜、鐵離子傳感膜或其他微量元素離子傳感膜。該敏感膜3使用普通的熒光試劑和鰲合劑聯(lián)合作為指示劑，包埋在離子傳感膜內(nèi)，敏感膜3在自聚焦透鏡2表面形成。[0012] 參見(jiàn)圖2，一種基于兼?zhèn)鋱D像傳遞與化學(xué)傳感的探頭的光學(xué)系統(tǒng)，包括激光器4、金相顯微鏡5、CCD相機(jī)10、傳感探頭、濾光片6、傳光光纖7以及光譜儀8 ;金相顯微鏡5設(shè)置于激光器4的出射光路上；濾光片6、 CCD相機(jī)10和傳感探頭分別和金相顯微鏡5相連；濾光片6通過(guò)傳光光纖7和光譜儀8相連，其中該激光器是可以是能夠發(fā)出的激光的波長(zhǎng)為532納米的激光器。 本實(shí)用新型所提供的光學(xué)系統(tǒng)在工作時(shí)，傳感探頭的遠(yuǎn)端(即含有自聚焦透鏡2的一端)置于待測(cè)樣品11的表面，通過(guò)移動(dòng)探頭可以對(duì)樣品11的表面進(jìn)行掃描。在測(cè)量樣品的pH值時(shí)，首先由激光器4發(fā)出一束532納米的激光，通過(guò)光闌調(diào)節(jié)光斑大小，光束再射在二向色鏡上，然后經(jīng)過(guò)物鏡聚焦后射入光纖傳像束，最后激發(fā)自聚焦透鏡2端面敏感膜3中的曙紅，產(chǎn)生熒光，熒光再通過(guò)自聚焦透鏡2、傳像光纖束1、顯微鏡物鏡、二向色鏡(顯微鏡系統(tǒng)中固有的)、濾光片6、傳光光纖7，最后被光譜儀8測(cè)量。因?yàn)闊晒鈴?qiáng)度與液體中等測(cè)離子的濃度值有關(guān)，從而獲得樣品離子濃度值信息。濾光片6的作用主要是濾掉光纖表面或界面反射回來(lái)的激光信號(hào)，從而使光譜儀8檢測(cè)熒光信號(hào)。在觀察樣品的形貌時(shí)，需要在樣品的表面照射白光，樣品的像通過(guò)自聚焦透鏡、傳像光纖束1、顯微鏡物鏡5、二向色鏡，通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，使光線進(jìn)入CCD相機(jī)10，這樣，物體的像就可以被清晰的觀察到。
權(quán)利要求一種兼?zhèn)鋱D像傳遞與化學(xué)傳感的探頭，包括傳像光纖束以及設(shè)置在傳像光纖束端部的自聚焦透鏡，其特征在于所述自聚焦透鏡表面鍍制有敏感膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼?zhèn)鋱D像傳遞與化學(xué)傳感的探頭，其特征在于所述敏感膜是鋅離子傳感膜、銅離子傳感膜、鎂離子傳感膜、鈣離子傳感膜、鉀離子傳感膜或鐵離子傳感膜。
3. —種基于兼?zhèn)鋱D像傳遞與化學(xué)傳感的探頭的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述基于兼?zhèn)鋱D像傳遞與化學(xué)傳感的探頭的光學(xué)系統(tǒng)包括激光器、金相顯微鏡、CCD相機(jī)、傳感探頭、濾光片、傳光光纖以及光譜儀；所述金相顯微鏡設(shè)置于激光器的出射光路上；所述濾光片、CCD相機(jī)和傳感探頭分別和金相顯微鏡相連；所述濾光片通過(guò)傳光光纖和光譜儀相連。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種兼?zhèn)鋱D像傳遞與化學(xué)傳感的探頭以及含有該探頭的光學(xué)系統(tǒng)，包括傳像光纖束以及設(shè)置在傳像光纖束端部的自聚焦透鏡，自聚焦透鏡表面鍍制有敏感膜。本實(shí)用新型提供了一種可測(cè)定化學(xué)離子的濃度又能觀察體腔內(nèi)表面的物理形貌、具有很好的柔韌性可以直接植入人體或細(xì)胞內(nèi)而不易折斷、應(yīng)用范圍廣的兼?zhèn)鋱D像傳遞與化學(xué)傳感的探頭以及含有該探頭的光學(xué)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)A61B5/00GK201548492SQ200920245420
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者汪艦, 王麗莉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所