一種基于fret熒光檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光電檢測(cè)領(lǐng)域與信號(hào)處理領(lǐng)域，具體涉及一種自動(dòng)連續(xù)水樣采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水質(zhì)監(jiān)測(cè)是反映水環(huán)境狀況的重要手段之一，目前水質(zhì)監(jiān)測(cè)一般采用指示劑滴定法、離子選擇電極法、分光光度法。
[0003]目前，市面上及科研領(lǐng)域還未提出一種基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)原理的自動(dòng)化水質(zhì)檢測(cè)裝置。對(duì)基于FRET原理的水質(zhì)檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)研究。Sensors and ActuatorsB:Chemical 中公開了一項(xiàng)名稱為 Sensing of Hg2+and Ag+through a pH dependent FRETsystem (pH依賴型FRET體系對(duì)Hg2+和Ag+的檢測(cè))的文章，實(shí)現(xiàn)分子邏輯門的構(gòu)建。該研究以6，7-二甲氧基-2，4-[1Η，3Η]-喹唑啉二酮(Q)為供體，光色素(L)為受體，在pH = 9的溶液中進(jìn)行水溶液實(shí)驗(yàn)，通過熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)效應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)了 nmol量級(jí)下Hg2+和Ag+離子濃度的檢測(cè)。但是上述研究?jī)H僅是停留在實(shí)驗(yàn)階段，對(duì)水樣品的檢測(cè)只能在實(shí)驗(yàn)室中完成，并且，檢測(cè)過程中需要的設(shè)備昂貴而笨重，檢測(cè)流程復(fù)雜因而不能走入市場(chǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種基于FRET熒光檢測(cè)裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的設(shè)備昂貴而笨重和檢測(cè)流程復(fù)雜的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種基于FRET熒光檢測(cè)裝置包括:
[0006]探測(cè)部，所述探測(cè)部包括濾光片、光電二極管、前置放大電路、AD采集電路，光電二極管輸出端與前置放放大電路輸入端相連；前置放大電路輸出端與AD采集電路輸入端相連；
[0007]單片機(jī)系統(tǒng)，所述單片機(jī)系統(tǒng)包括單片機(jī)最小系統(tǒng)，所述AD采集電路輸出端連接至單片機(jī)I/O 口 ；
[0008]通信部，所述通信部包括串口通信電路，單片機(jī)系統(tǒng)信號(hào)輸出端與串口通信電路輸入端相連接，單片機(jī)系統(tǒng)信號(hào)輸入端與串口通信電路輸出端相連接；
[0009]和交互部，所述交互部包括PC (個(gè)人計(jì)算機(jī))，串口通信電路通過串口線與PC相連接;
[0010]通過PC輸入測(cè)量的參數(shù)，并發(fā)出測(cè)量指令，通信部將指令傳送到單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)控制探測(cè)部開始檢測(cè)，探測(cè)部探測(cè)到電壓后，由單片機(jī)系統(tǒng)讀取，并通過通信部將測(cè)得的電壓上傳至交互部，交互部將數(shù)據(jù)處理后，得出對(duì)污染物的檢測(cè)結(jié)果。
[0011]所述濾光片為帶通濾光片，所述濾光片的通帶與所述FRET熒光體系受體發(fā)出的焚光波段相同。
[0012]所述濾光片對(duì)光電二極管的感光部分張開的立體角為180°。
[0013]光電二極管響應(yīng)波長(zhǎng)范圍覆蓋所述FRET體系受體所發(fā)焚光波長(zhǎng)。
[0014]所述前置放大電路為負(fù)反饋放大電路，輸入電阻為O ;所述前置放大電路輸出為模擬電壓值，調(diào)節(jié)反饋電阻的大小使輸出的模擬電壓值在AD采集電路的安全范圍內(nèi)。
[0015]所述前置放大電路的輸出的模擬電壓值上限為AD采集電路的量程的80%。
[0016]所述測(cè)量指令包括對(duì)探測(cè)部的控制指令、對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)的處理指令和對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)的保存指令。
[0017]所述對(duì)污染物的檢測(cè)結(jié)果包括污染物質(zhì)名稱、污染物濃度的測(cè)量值、測(cè)量值的偏差和污染物的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
[0018]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的一種基于FRET熒光檢測(cè)裝置利用FRET效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的檢測(cè)，利用FRET效應(yīng)特異性強(qiáng)、靈敏度高的優(yōu)勢(shì)，提供一種可行性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單的具體的裝置以及應(yīng)用程序。熒光共振能量轉(zhuǎn)移是一種非輻射能量躍迀，當(dāng)供體發(fā)射譜與受體的接收譜存在重疊，且供體與受體之間的距離小于一定距離時(shí)，通常為l-10nm，供體熒光強(qiáng)度降低，受體熒光強(qiáng)度加強(qiáng)或猝滅。污染物質(zhì)能夠影響體系熒光強(qiáng)度，因此可以通過對(duì)體系熒光強(qiáng)度的測(cè)量來檢測(cè)污染物質(zhì)。由熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)所構(gòu)建的生物傳感器已廣泛應(yīng)用于無機(jī)離子的測(cè)定、食品藥物安全性、檢測(cè)蛋白質(zhì)分析、癌癥研究等諸多領(lǐng)域。
[0019]本發(fā)明采用激光器作為激發(fā)光源，將樣品放入樣品池，檢測(cè)設(shè)備便可將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)并輸入計(jì)算機(jī)中，自動(dòng)化完成對(duì)未知樣品的測(cè)量。其中，濾光片對(duì)光電二極管感光部分張開的立體角近似為180°，減少了雜散光對(duì)檢測(cè)的干擾；利用光電二極管輸出短路電流與輸入光強(qiáng)成正比的特性，并采用輸入電阻為O的互阻放大電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的線性放大；設(shè)計(jì)了針對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置的應(yīng)用程序功能及操作步驟，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量。本發(fā)明利用FRET效應(yīng)特異性強(qiáng)、靈敏度高的特點(diǎn)，很好的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)檢測(cè)方法中檢測(cè)誤差大、檢測(cè)限高等缺點(diǎn)；檢測(cè)設(shè)備體積小、價(jià)格低廉，無需在實(shí)驗(yàn)室中檢測(cè)，無需光譜儀或分光光度計(jì)等高端儀器作為檢測(cè)設(shè)備，能夠自動(dòng)測(cè)量水中污染物，具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的一種基于FRET熒光檢測(cè)裝置的信息流圖；
[0021]圖2為本發(fā)明的一種基于FRET熒光檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖3為本發(fā)明的一種基于FRET熒光檢測(cè)裝置各部分連接圖；
[0023]圖4為本發(fā)明的一種基于FRET熒光檢測(cè)裝置的污染物檢測(cè)流程圖；
[0024]圖5為本發(fā)明的一種基于FRET熒光檢測(cè)裝置中數(shù)據(jù)庫維護(hù)流程圖；
[0025]圖6為本發(fā)明的一種基于FRET熒光檢測(cè)裝置的制度光強(qiáng)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。
[0027]參見附圖1、附圖2和附圖3，本發(fā)明的一種基于FRET熒光檢測(cè)裝置包括:
[0028]探測(cè)部，所述探測(cè)部包括濾光片、光電二極管、前置放大電路、AD采集電路，光電二極管輸出端與前置放放大電路輸入端相連；前置放大電路輸出端與AD采集電路輸入端相連；
[0029]單片機(jī)系統(tǒng)，所述單片機(jī)系統(tǒng)包括單片機(jī)最小系統(tǒng)，所述AD采集電路輸出端連接至單片機(jī)I/O 口 ；
[0030]通信部，所述通信部包括串口通信電路，單片機(jī)系統(tǒng)信號(hào)輸出端與串口通信電路輸入端相連接，所述串口通信電路由串口通信芯片和外圍電路構(gòu)成，單片機(jī)系統(tǒng)信號(hào)輸入端與串口通信電路輸出端相連接；
[0031]和交互部，所述交互部包括PC，串口通信電路通過串口線與PC相連接；
[0032]通過PC輸入測(cè)量的參數(shù)，并發(fā)出測(cè)量指令，通信部將指令傳送到單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)控制探測(cè)部開始檢測(cè)，探測(cè)部探測(cè)到電壓后，由單片機(jī)系統(tǒng)讀取，并通過通信部將測(cè)得的電壓上傳至交互部，交互部將數(shù)據(jù)處理后，得出對(duì)污染物的檢測(cè)結(jié)果。
[0033]所述濾光片為帶通濾光片，所述濾光片的通帶與量子點(diǎn)發(fā)出的熒光波段相同，使得通過濾光片的光為受體熒光。
[0034]所述濾光片對(duì)光電二極管的感光部分張開的立體角為180°，以使得盡量少的雜散光進(jìn)入光電二極管。
[0035]光電二極管的半峰響應(yīng)范圍覆蓋量子點(diǎn)所發(fā)焚光波長(zhǎng)，其輸出短路電流值與輸入光強(qiáng)成線性關(guān)系，且斜率和截距不隨溫度、輸入光通量而改變或改變很小，將光強(qiáng)轉(zhuǎn)化為電壓模擬量，并使輸出電壓模擬量線性反應(yīng)輸入光強(qiáng)。
[0036]所述前置放大電路為負(fù)反饋放大電路，輸入電阻為0，以使得光電二極管負(fù)載為0，輸出為短路電流，最終實(shí)現(xiàn)線性放大光信號(hào)；所述前置放大電路輸出為模擬電壓值，并調(diào)節(jié)反饋電阻的大小使得輸出的模擬電壓值在AD采集電路的安全范圍內(nèi)。
[0037]所述前置放大電路的輸出的模擬電壓值上限為AD采集電路的量程的80%。
[0038]所述前置放大電路中的運(yùn)算放大器選用斬波穩(wěn)零運(yùn)算放大器，提高信噪比。
[0039]所述測(cè)量指令包括對(duì)探測(cè)部的控制指令、對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)