ODMR温度测量方法技术

本发明专利技术以提供基于光学检测磁共振能够以更高的精度测量温度的技术为技术问题，通过如下方法解决该技术问题，该方法是基于无机荧光颗粒的光学检测磁共振来测量对象物的温度的方法，包括：(a)对包含无机荧光颗粒的对象物照射频率彼此不同的多种微波的步骤；(b)分别用不同的光子计数器测量照射各种微波时的无机荧光颗粒的荧光强度的步骤；(c)基于光子计数器间的脉冲测量数的误差来修正荧光强度的步骤；和(d)基于得到的修正值来计算对象物的温度的步骤。度的步骤。度的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】ODMR温度测量方法


[0001]本专利技术涉及ODMR(Optically Detected Magnetic Resonance，光学检测磁共振)温度测量方法等。

技术介绍

[0002]以荧光检测为基础开发了各种测量细胞内部的温度的技术。作为这样的技术，例如报告有利用荧光色素、荧光聚合物纳米颗粒基于荧光光谱的波长峰值变化来测量温度的技术、利用量子点基于荧光光谱的波长峰值变化来测量温度的技术、利用荧光纳米金刚石等无机荧光颗粒基于光学检测电子自旋共振波谱的频率峰值变化来测量温度的技术等。这些技术虽然空间分辨率、温度灵敏度比较高，但迄今为止无法进行生物体内的温度测量。
[0003]另一方面，作为小鼠在体(in vivo)温度测量技术，报告有利用荧光色素、稀土类纳米颗粒的测量技术，但其空间分辨率和温度灵敏度低，无法进行一个细胞水平的温度测量。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：国际公开第2014/165505号

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的技术问题
[0008]本专利技术人着眼于基于光学检测电子自旋共振波谱峰位移的温度测量法，对此进行了研究。在该测量方法中，现有技术报告了捕捉整个波谱峰并计算其峰位移的方法。然而，在该方法中，为了捕捉整个波谱峰而需要时间，难以进行实时温度测量。为了解决该问题，在专利文献1中提出了如下技术：不捕捉要推算的整个波谱峰，而是测量该峰中的4个点，根据所得到的测量值来计算峰位移。
[0009]本专利技术人在对该多点测量技术进一步进行研究的过程中发现，在细胞、个体水平这样的动态环境下进行实时温度测量时，会引起要测量的光子数的变动等，这会引起温度测量值的伪值(artifact)。由于这样的伪值，即使在实际的温度恒定的状况下，测量温度也会大幅变动。
[0010]因此，本专利技术的技术问题在于提供一种基于光学检测磁共振，能够以更高的精度测量温度的技术。优选的是，本专利技术的技术问题在于提供一种能够以更高的精度实时地测量细胞、个体内的温度变化的技术。
[0011]用于解决技术问题的技术方案
[0012]本专利技术人进行了深入研究，结果发现，在多点测量中使用的多个光子计数器之间存在光电计数响应性的差异(来自光子的脉冲的测量数的误差)，这会引起上述的温度测量值的伪值。本专利技术人基于该发现进一步进行了研究，结果发现，如果是如下的方法，即，基于无机荧光颗粒的光学检测磁共振来测量对象物的温度的方法，则能够以更高的精度测量温
度，该方法包括：(a)对包含无机荧光颗粒的对象物照射频率彼此不同的多种微波的步骤；(b)分别用不同的光子计数器测量照射各种微波时的无机荧光颗粒的荧光强度的步骤；(c)基于光子计数器间的脉冲测量数的误差来修正荧光强度的步骤；和(d)基于得到的修正值来计算对象物的温度的步骤。本专利技术人基于该见解进一步进行了研究，从而完成了本专利技术。
[0013]即，本专利技术包含下述方式。
[0014]项1.一种基于无机荧光颗粒的光学检测磁共振来测量对象物的温度的方法，其包括：
[0015](a)对包含无机荧光颗粒的对象物照射彼此不同的频率的多种微波的步骤；
[0016](b)分别用不同的光子计数器测量照射各种微波时的无机荧光颗粒的荧光强度的步骤；
[0017](c)基于光子计数器间的脉冲测量数的误差来修正荧光强度的步骤；和
[0018](d)基于得到的修正值来计算对象物的温度的步骤。
[0019]项2.如项1所述的方法，其中，上述无机荧光颗粒为含有NV中心的金刚石。
[0020]项3.如项1或2所述的方法，其中，上述多种微波为2～10种。
[0021]项4.如项1～3中任一项所述的方法，其中，上述多种微波为6种。
[0022]项5.如项1～4中任一项所述的方法，其中，在测量中追踪上述无机荧光颗粒。
[0023]项6.如项1～5中任一项所述的方法，其中，上述对象物为细胞、微生物或类器官。
[0024]项7.如项1～6中任一项所述的方法，其中，测量上述对象物的温度的随时间变化。
[0025]项8.如项1～7中任一项所述的方法，其中，测量对上述对象物施与刺激时的温度变化。
[0026]项9.如项1～8中任一项所述的方法，其中，上述步骤(c)包括将光子计数器间的脉冲测量数的误差的预先测量的值从2个对应的荧光强度中的任一个荧光强度的测量值中减去、或者将光子计数器间的脉冲测量数的误差的预先测量的值加入到任一个荧光强度的测量值中的步骤。
[0027]项10.上述多种微波为6种，并且
[0028]上述步骤(d)包括将步骤(c)中得到的修正值代入下式来计算发光中心处的温度变化(δT
NV
)的步骤，
[0029][0030][0031][0032][0033]式中，α表示发光中心(NV)的温度依赖性，δω表示从微波的低频侧起第1个与第3个、或者第4个与第6个之间的频率差，I1～I6表示在6种微波照射下分别得到的修正值。
[0034]项11.一种温度测量装置，其包括(A)微波照射装置、(B)光子计数器、(C)修正荧光强度的运算部和(D)计算温度的运算部，上述温度测量装置基于无机荧光颗粒的光学检测
磁共振来测量对象物的温度。
[0035]项12.如权利要求11所述的温度测量装置，其中，还包括(E)颗粒追踪系统。
[0036]专利技术效果
[0037]依照本专利技术，能够提供一种基于光学检测磁共振，能够以更高的精度测量温度的技术。
附图说明
[0038]图1中，(a)是表示ODMR波谱的一例的曲线图。(b)是表示ODMR波谱的峰值的温度依赖性的一例的曲线图。
[0039]图2是ODMR波谱峰的示意图。
[0040]图3表示实施例中的ODMR温度测量中使用的装置中的光学配置和微波回路的概略图。NDF：ND滤光器(ND Filter)。LLF：激光线滤光片(Laser
‑
line Filter)。HWP：半波长片。L：透镜(Lens)。DBS：二色性分束器。LPF：长通滤光片(Long
‑
pass Filter)。CCD：电荷耦合元件摄像机。BS：分束器。APD：雪崩光电二极管。SPA：波谱分析仪。MW：微波源。DAQ：数据收集板。SpinCore：位模式发生器。
[0041]图4表示计数器的光响应性的变动。(a)表示作为ND荧光的激光激发功率的函数的、I1至I6的各计数器的光子数。(b)2组计数器、即(I1、I6)、(I2、I5)和(I3、I4)间的光子计数之差分别表示I1、I2和I3的函数。实线是针对数据的2次多项式近似。
[0042]图5表示实时高速温度测量法的开发和描绘(characterization)结果。(a)伴随荧光强度的人为现象的整个200秒内的所有计数器(上)的光子计数的时间分布以50本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基于无机荧光颗粒的光学检测磁共振来测量对象物的温度的方法，其特征在于，包括：(a)对包含无机荧光颗粒的对象物照射彼此不同的频率的多种微波的步骤；(b)分别用不同的光子计数器测量照射各种微波时的无机荧光颗粒的荧光强度的步骤；(c)基于光子计数器间的脉冲测量数的误差来修正荧光强度的步骤；和(d)基于得到的修正值来计算对象物的温度的步骤。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述无机荧光颗粒为含有NV中心的金刚石。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述多种微波为2～10种。4.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于：所述多种微波为6种。5.如权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于：在测量中追踪所述无机荧光颗粒。6.如权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于：所述对象物为细胞、微生物或者类器官。7.如权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于：测量所述对象物的温度的随时间变化。8.如权利要求1～7中任一项所述的方法，其特征在于：测量对所述对象物施与刺激时的温度变化。9.如权利要求1～8中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤原正澄，
申请(专利权)人：国立大学法人冈山大学，
类型：发明
国别省市：