专利名称：兼备图像传递与化学传感的探头以及含有该探头的光学系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属光学探测领域，涉及一种传感探头以及基于该探头的光学系统，尤
其涉及一种兼备图像传递与化学传感的探头以及含有该探头的光学系统。
背景技术：
生物光学传感器一般由生物识别元件、光学转换元件、机械元件和电气元件组成。在众多类型的光学生物传感器中，光纤传感器由于具有抗电磁辐射、抗电磁干扰、抗腐蚀的特点，占有重要位置。光纤传感器还是一种高度小型化的装置，小型化对于介入性监测是十分必要的，同时检测时所需样品非常少。光纤传感器的另一个特点是可以远距离进行传感，加上放大器以及光纤本身的高质量传输、低衰减率，它传输信号的距离可达几厘米到百米，并且光纤传感器使用荧光物质取代了放射性物质，响应时间快，易于操作和成本低廉。[0003] 参与人体各种循环代谢的各种化学离子，如锌离子等作为人体中含量最丰富的过渡
金属之一，是人体不可或缺的重要元素。锌是人体中ioo多种酶的组成部分，对促进机体的生
长发育和组织再生、保护皮肤健康、维护机体的免疫功能、以及对于神经传递等，发挥着重要作用。锌缺乏将会导致生长缓慢、皮肤伤口愈合不良、味觉障碍、胃肠道疾患、免疫功能减退等。然而，由于锌原子结构的最外层电子是10电子的饱合结构，可用的高灵敏度指示剂有限，所以对锌离子的光学监测相当困难。在过去的二十年里，以喹啉、荧光素、香豆酮与苯并唑等荧光团为基础，人们对锌离子的荧光探针不断进行改进，以增强其荧光灵敏性和对锌离子的选择性。其中有NewPort Green， FluoZin-l， FluoZin-3， ZnAFs， Zinpyr， Zinquin等，但是这些荧光指示剂的价格都非常昂贵。另一方面，现有的锌离子传感器大多采用吸收光谱分析法，这样就限制了检测的应用范围。例如，人体内部器官等一些远端位置锌离子的检测，是吸收光谱法无法实现的。因此，制备一种远端可视的荧光传感光学探测系统具有重要的医学意义。
实用新型内容为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种可测定化学离子的浓度又能观察体腔内表面的物理形貌、具有很好的柔韧性可以直接植入人体或细胞内而不易折断、应用范围广的兼备图像传递与化学传感的探头以及含有该探头的光学系统。[0005] 本实用新型的技术解决方案是本实用新型提供了一种兼备图像传递与化学传感的探头，包括传像光纤束以及设置在传像光纤束端部的自聚焦透镜，其特殊之处在于所述自聚焦透镜表面镀制有敏感膜。 上述敏感膜是锌离子传感膜、铜离子传感膜、镁离子传感膜、钙离子传感膜、钾离子传感膜或铁离子传感膜。 —种基于兼备图像传递与化学传感的探头的光学系统，其特殊之处在于所述基于兼备图像传递与化学传感的探头的光学系统包括激光器、金相显微镜、CCD相机、传感探头、滤光片、传光光纤以及光谱仪；所述金相显微镜设置于激光器的出射光路上；所述滤光片、CCD相机和传感探头分别和金相显微镜相连；所述滤光片通过传光光纤和光谱仪相连。[0008] 本实用新型的优点是本实用新型提供了一种兼备图像传递与化学传感的探头以及含有该探头的光学系统，该光学探头由塑料传像光纤束与离子传感膜修饰的自聚焦透镜组成，使用普通的荧光试剂和鳌合剂联合作为指示剂，包埋在敏感膜内。敏感膜在自聚焦透镜表面形成，这样的光学设计，使系统即能测定化学离子的浓度，又能观察体腔内表面的物理形貌。此探头不仅可以深入人体腔室，如胃、小肠、口腔、子宫尿道等进行观察。实现化学离子浓度与样品形貌双检测。光学系统主要与探头相匹配，实现荧光的激发与检测，样品图像的传递与捕获。目前的生物传感器正朝着小型化、集成化向体内监测、在线监测的方向发展，此传感器是实现这些目标的良好选择。由于塑料传像光纤束，因而具有很好的柔韧性，可以直接植入人体或细胞内而不易折断。实现生物体内离子浓度的检测和表面形貌的同时捕获。如果涉及其它检测项目，可以在敏感膜内固定其它敏感物质，该微结构光纤传感探头应用范围可以扩展至尿检，食品检验等领域，使用范围相当广阔。
图1为本实用新型所提供的兼备图像传递与化学传感的探头的结构示意图；[0010] 图2为本实用新型所提供的基于兼备图像传递与化学传感的探头的光学系统的结构示意图。
具体实施方式参见图1 ，本实用新型提供了 一种兼备图像传递与化学传感的探头，包括传像光纤束1以及设置在传像光纤束1端部的自聚焦透镜2，在自聚焦透镜2表面镀制有敏感膜3，该敏感膜3可以是锌离子传感膜、铜离子传感膜、镁离子传感膜、钙离子传感膜、钾离子传感膜、铁离子传感膜或其他微量元素离子传感膜。该敏感膜3使用普通的荧光试剂和鳌合剂联合作为指示剂，包埋在离子传感膜内，敏感膜3在自聚焦透镜2表面形成。[0012] 参见图2，一种基于兼备图像传递与化学传感的探头的光学系统，包括激光器4、金相显微镜5、CCD相机10、传感探头、滤光片6、传光光纤7以及光谱仪8 ;金相显微镜5设置于激光器4的出射光路上；滤光片6、 CCD相机10和传感探头分别和金相显微镜5相连；滤光片6通过传光光纤7和光谱仪8相连，其中该激光器是可以是能够发出的激光的波长为532纳米的激光器。 本实用新型所提供的光学系统在工作时，传感探头的远端(即含有自聚焦透镜2的一端)置于待测样品11的表面，通过移动探头可以对样品11的表面进行扫描。在测量样品的pH值时，首先由激光器4发出一束532纳米的激光，通过光阑调节光斑大小，光束再射在二向色镜上，然后经过物镜聚焦后射入光纤传像束，最后激发自聚焦透镜2端面敏感膜3中的曙红，产生荧光，荧光再通过自聚焦透镜2、传像光纤束1、显微镜物镜、二向色镜(显微镜系统中固有的)、滤光片6、传光光纤7，最后被光谱仪8测量。因为荧光强度与液体中等测离子的浓度值有关，从而获得样品离子浓度值信息。滤光片6的作用主要是滤掉光纤表面或界面反射回来的激光信号，从而使光谱仪8检测荧光信号。在观察样品的形貌时，需要在样品的表面照射白光，样品的像通过自聚焦透镜、传像光纤束1、显微镜物镜5、二向色镜，通过调节开关，使光线进入CCD相机10，这样，物体的像就可以被清晰的观察到。
权利要求一种兼备图像传递与化学传感的探头，包括传像光纤束以及设置在传像光纤束端部的自聚焦透镜，其特征在于所述自聚焦透镜表面镀制有敏感膜。
2. 根据权利要求1所述的兼备图像传递与化学传感的探头，其特征在于所述敏感膜是锌离子传感膜、铜离子传感膜、镁离子传感膜、钙离子传感膜、钾离子传感膜或铁离子传感膜。
3. —种基于兼备图像传递与化学传感的探头的光学系统，其特征在于所述基于兼备图像传递与化学传感的探头的光学系统包括激光器、金相显微镜、CCD相机、传感探头、滤光片、传光光纤以及光谱仪；所述金相显微镜设置于激光器的出射光路上；所述滤光片、CCD相机和传感探头分别和金相显微镜相连；所述滤光片通过传光光纤和光谱仪相连。
专利摘要本实用新型提供了一种兼备图像传递与化学传感的探头以及含有该探头的光学系统，包括传像光纤束以及设置在传像光纤束端部的自聚焦透镜，自聚焦透镜表面镀制有敏感膜。本实用新型提供了一种可测定化学离子的浓度又能观察体腔内表面的物理形貌、具有很好的柔韧性可以直接植入人体或细胞内而不易折断、应用范围广的兼备图像传递与化学传感的探头以及含有该探头的光学系统。
文档编号A61B5/00GK201548492SQ200920245420
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者汪舰, 王丽莉 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所