一种实时超声微反应荧光检测装置及荧光检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种实时超声微反应荧光检测装置及荧光检测方法，装置包括壳体，在壳体上设置有样品反应组件和光学检测机构，样品反应组件包括封装有惰性气体的反应器，反应器内设置有超声驻波悬浮单元以及超声反射单元、样品注射单元，样品注射单元的注射口与超声驻波悬浮单元的驻波悬浮点正对；本发明专利技术利用超声驻波悬浮技术使荧光标记物与待检测物质能够充分混合，并且在超声场中荧光标记物激发的荧光信号损耗小，利用率高，大大提高了激发光与荧光的传递效率，同时提高荧光检测结果的精确性。

A real-time ultrasonic micro reaction fluorescence detection device and method

【技术实现步骤摘要】
一种实时超声微反应荧光检测装置及荧光检测方法
本专利技术属于荧光检测
，特别涉及一种实时超声微反应荧光检测装置及荧光检测方法。
技术介绍
荧光检测装置是高压液相色谱常用的检测器，用紫外线照射色谱馏分，当试样组分具有荧光性能时，即可被检出。随着基因工程改造荧光素酶的成功，化学荧光探测生物信息日渐成熟。在相应的化学反应中，荧光的产生是来自于荧光素的氧化。通过荧光素酶和ATP进行反应，可以检测人体细胞、细菌、霉菌、食物残渣。荧光素酶在遇到目标底物时能够产生光子，底物浓度越高，产生的光子越多，通过探测光强度可以间接判断目标底物的浓度。现有技术中的荧光检测装置大多是将检测样品的反应器21中混合反应后才进行荧光检测，因反应容器壁的接触而造成不确定吸附、记忆效应、样品损失、样品污染等的不利影响，而且由于反应容器壁的干扰存在潜在的荧光串扰，导致检测误差较大，检测准确率下降。
技术实现思路
为了克服现有技术中的超声化学反应技术所存在的问题以及技术需求，本专利技术提供了一种实时超声微反应荧光检测装置，能够实时反应，实时检测，，提高了激发光和荧光的传递效率，提高检测效果和检测精准度。同时本专利技术还提供了利用上述实时超声微反应荧光检测装置实现物质的荧光检测方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种实时超声微反应荧光检测装置，包括壳体1，在壳体1上设置由样品反应组件2和光学检测机构3，所述光学检测机构3与样品反应组件2连接以接收所述样品反应组件2的样品荧光并将其转化为电信号；所述样品反应组件2包括封装有惰性气体的反应器21，所述反应器21内设置有超声驻波悬浮单元22以及超声反射单元23、样品注射单元24，超声驻波悬浮单元22的超声发射端与超声反射单元23一一对应且相对设置；所述样品注射单元24的注射口与超声驻波悬浮单元22的驻波悬浮点正对；所述超声驻波悬浮单元22的驻波悬浮点分别与光学检测机构3的发射光光轴和出射光光轴重合。进一步限定，所述反应器21内还设置有调节支架25和样品调节架26；所述超声驻波悬浮单元22设置在调节支架25上，并通过调节支架25调整超声驻波悬浮单元22与超声反射单元23之间的驻波悬浮点位置，使驻波悬浮点分别与光学检测机构3的发射光光轴和出射光光轴重合；所述样品注射单元24设置在样品调节架26上并通过样品调节架26调节样品注射单元24的位置和角度。进一步限定，所述超声驻波悬浮单元22包括依次设置的压电陶瓷堆22-1、振动输出杆22-2以及变截面变幅杆22-3，所述变截面变幅杆22-3包括至少2级子变幅杆，且一级子变幅杆的直径小于等于相邻上一级自变幅杆的直径，使子变幅杆之间连接成阶梯型变幅杆结构，最末一级子变幅杆的发射端截面呈球冠状。进一步限定，所述振动输出杆22-2包括至少1节侧壁上开设有多条螺旋通槽的等截面直管构成的类弹簧管；多条螺旋通槽的起点在同一圆周线上均匀分布。进一步限定，所述最末一级子变幅杆的球冠状发射端的圆心角为120～150°；高度h不超过对应子变幅杆直径的1/3。进一步限定，所述超声驻波悬浮单元22的驻波悬浮点之间的距离为0.99～2.85cm。进一步限定，所述光学检测机构3设置在样品反应组件2的上方，所述光学检测机构3包括激光器31、反射镜32、45°入射二向色镜33、荧光带通滤光片34、聚光透镜35以及光电传感器36，所述激光器31设置在反射镜32的上方且与反射镜32的镜面呈45°角入射；所述45°入射二向色镜33与反射镜32平行，所述荧光带通滤光片34、聚光透镜35以及光电传感器36依次设置在45°入射二向色镜33的出射光路上，光电传感器36与信号处理装置相连接；所述超声驻波悬浮单元22的驻波悬浮点位于45°入射二向色镜33的反射光光路上。一种利用上述的实时超声微反应荧光检测装置实现物质的荧光检测方法，其包括以下步骤：(1)调整超声驻波悬浮单元22的发射端与超声反射单元23正对、样品注射单元24的注射口与超声驻波悬浮单元22的驻波悬浮点正对，且超声驻波悬浮单元22的驻波悬浮点与光学检测机构3的发射光光轴和出射光光轴重合；(2)在惰性气体条件下，样品注射单元24向超声驻波悬浮单元22的驻波悬浮点位置注射荧光标记物和被检测物质溶液，使荧光标记物溶液和被检测物质溶液在驻波悬浮点上混合；(3)光学检测机构3发出激发光，使荧光标记物被激发发射出荧光信号，并进行荧光信号采集、分析，完成被检测物质的荧光检测。进一步限定，步骤(2)具体是：超声驻波悬浮单元22将指数型振动模态与螺旋型类弹簧纵振动模态和/或夹心式纵扭振动模态耦合，使荧光标记物和被检测物质溶液能够快速在驻波悬浮点聚集并在超声作用下增加接触面积。进一步限定，所述步骤(3)具体是：光学检测机构3的激光器31发出激发光，经反射镜32反射后再经45°入射二向色镜33将激光分为50％的透射光和50％的反射光，反射光激发荧光标记物，发射出荧光信号，再经荧光带通滤光片34滤光、聚光透镜35增强信号后采集，分析，完成被检测物质的荧光检测。本专利技术的实时超声微反应荧光检测方法与现有技术相比，具有以下优点：(1)本专利技术利用超声驻波悬浮技术使荧光标记物与待检测物质能够充分混合，并且在超声场中荧光标记物激发的荧光信号损耗小，利用率高，大大提高了激发光与荧光的传递效率，同时提高荧光检测结果的精确性。(2)本专利技术还利用阶梯型变幅杆结构与类弹簧等截面变幅杆结构耦合使指数型振动模态与螺旋型类弹簧纵振动模态叠加实现振幅放大，并指向性好的效果，使荧光标记物与待检测物质能够快速在驻波悬浮点聚集并在超声作用下混均，实现非接触式反应，避免了常见的化学反应容器壁由于清洗以及力学影响而造成不确定吸附、记忆效应、样品损失、样品污染等的误差或不利影响，排除了由于容器壁与样品间的相互作用对反应的干扰以及容器壁引起的光学干扰。(3)本专利技术还可以根据检测的需要通过超声场控制以及注射液体速率适当调整荧光标记物的荧光激发速率，对于进一步荧光信号分析提供了便利。(4)本专利技术无污染、少投资、低成本、安全、清洁、环保，为高效、快速、精准的物质荧光检测提供了基础。附图说明图1为实施例1的实时超声微反应荧光检测装置的结构示意图。图2为图1中样品反应组件2的结构示意图。图3为图2中的振动输出杆22-2的结构示意图。图4为图1中光学检测机构3的结构示意图。图5为实施例4的振动输出杆22-2的结构示意图。图6为粒子在发射端和反射端之间悬浮状态示意图。图7为发射端和反射端之间表面总声压场示意图。具体实施方式现结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进行进一步说明。实施例1参见图1，本实施例的实时超声微反应荧光检测装置包括壳体1，在壳体1上设置有样品反应组件2和光学检测机构3两个单元，光学检测机构3在样品反应组件2的上方，光学检测机构3与样品反应组件2连接以接收所述样品反应组件2的样品荧光并将其转化为电信号。其中，参见图2，样品反应组件2包括封装有惰性气体的反应器21、超声驻波悬浮单元22、超声反射单元23、样品注射单元24、调节支架25以及样品调节架26；其中，反应器21是玻璃或钢质反应容器。超声驻波悬浮单元22通过调节支架25水平设置在反应器21内腔底部，对应超声反射单元23通过安装支座固定在超声驻波悬浮单元22的发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实时超声微反应荧光检测装置，包括壳体(1)，在壳体(1)上设置有样品反应组件(2)和光学检测机构(3)，所述光学检测机构(3)与样品反应组件(2)连接以接收所述样品反应组件(2)的样品荧光并将其转化为电信号；其特征在于：所述样品反应组件(2)包括封装有惰性气体的反应器(21)，所述反应器(21)内设置有超声驻波悬浮单元(22)、超声反射单元(23)以及样品注射单元(24)，超声驻波悬浮单元(22)的超声发射端与超声反射单元(23)一一对应且相对设置；所述样品注射单元(24)的注射口与超声驻波悬浮单元(22)的驻波悬浮点正对；所述超声驻波悬浮单元(22)的驻波悬浮点分别与光学检测机构(3)的发射光光轴和出射光光轴重合。

【技术特征摘要】
1.一种实时超声微反应荧光检测装置，包括壳体(1)，在壳体(1)上设置有样品反应组件(2)和光学检测机构(3)，所述光学检测机构(3)与样品反应组件(2)连接以接收所述样品反应组件(2)的样品荧光并将其转化为电信号；其特征在于：所述样品反应组件(2)包括封装有惰性气体的反应器(21)，所述反应器(21)内设置有超声驻波悬浮单元(22)、超声反射单元(23)以及样品注射单元(24)，超声驻波悬浮单元(22)的超声发射端与超声反射单元(23)一一对应且相对设置；所述样品注射单元(24)的注射口与超声驻波悬浮单元(22)的驻波悬浮点正对；所述超声驻波悬浮单元(22)的驻波悬浮点分别与光学检测机构(3)的发射光光轴和出射光光轴重合。2.根据权利要求1所述的实时超声微反应荧光检测装置，其特征在于：所述反应器(21)内还设置有调节支架(25)和样品调节架(26)；所述超声驻波悬浮单元(22)设置在调节支架(25)上，并通过调节支架(25)调整超声驻波悬浮单元(22)与超声反射单元(23)之间的驻波悬浮点位置，使驻波悬浮点分别与光学检测机构(3)的发射光光轴和出射光光轴重合；所述样品注射单元(24)设置在样品调节架(26)上并通过样品调节架(26)调节样品注射单元(24)的位置和角度。3.根据权利要求1或2所述的实时超声微反应荧光检测装置，其特征在于：所述超声驻波悬浮单元(22)包括依次设置的压电陶瓷堆(22-1)、振动输出杆(22-2)以及变截面变幅杆(22-3)，所述变截面变幅杆(22-3)包括至少2级子变幅杆，且一级子变幅杆的直径小于等于相邻上一级自变幅杆的直径，使子变幅杆之间连接成阶梯型变幅杆结构，最末一级子变幅杆的发射端截面呈球冠状。4.根据权利要求3所述的实时超声微反应荧光检测装置，其特征在于：所述振动输出杆(22-2)包括至少1节侧壁上开设有多条螺旋通槽的等截面直管构成的类弹簧管；多条螺旋通槽的起点在同一圆周线上均匀分布。5.根据权利要求4所述的实时超声微反应荧光检测装置，，其特征在于：所述最末一级子变幅杆的球冠状发射端的圆心角为120～150°；高度h不超过对应子变幅杆直径的1/3。6.根据权利要求5所述的实时超声微反应荧光检测装置，其特征在于：所述超声驻波悬浮单元(22)的驻波悬浮点之间的距离为0.99～2.8...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇博，李军，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61