基于微创光纤探头的荧光检测系统设计-论文.pdf

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1、第23卷第l4期电子设计工程2015年7月Vo1．23No．14ElectronicDesitmEngJu1．2015基于微创光纤探头的荧光检测系统设计陆想想，钱志余，李韪韬，汤飞飞(南京航空航天大学生物医学工程系，江苏南京210016)摘要：针对生物组织的荧光检测问题。设计了一套微创荧光信号采集系统。该系统由光电信号检测放大系统和数据采集与处理系统两部分构成。光电信号检测放大系统以光电倍增管为核心传感器。数据采集与处理系统采用数据采集卡。以Labview为软件开发平台，实现信号的实时显示和存储。通过在体实验验证和评估。证明了设计的荧光检测系统有着较高

2、的灵敏度和精确度。论文结果对于在体微创荧光检测系统的研究和开发具有重要的价值。关键词：荧光检测；光纤探头；光电倍增管；数据采集卡；在体中圈分类号：TN247文献标识码：A文章编号：1674—6236(2015)t4—0008—04Thedesignoffluorescencedetectionsystembasedonmini-invasiveopticalfiberprobeLUXiang-xiang，QIANZhi-yu，uWei-tao，TANGFei—fei(DepartmentofBiomedicalEngineeringofNanjingU

3、niversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Forfluorescencedetectionofbiologicaltissues，wedesignedanendoscopicfluorescencesignaldetectionsystem．Thesystemisdividedintotwoparts，includingphotoelectricdetectionandamplifyingsystemanddataacquisitionsystem．Thepho

4、toelectricdetectionpartisbasedonphotomuhipliertube．Thedataacquisitionpartisbasedondataacquisitioncard．WeuseLabviewasthesoftwaredevelopmentplatformforreal-timedisplayandsignalstorage．Theexperimentsandevaluationsprovedthatthedesignedfluorescencedetectionsystemhasahighsensitivityan

5、daccuracy．Theresuhshavesignificanceindevelopmentofinvivomini-invasivemeasurementsystem．Keywords：fluorescencedetection；opticalfiberprobe；photomuhipliertube；dataacquisitioncard；invivo越来越多的研究领域需要检测生物组织的荧光强度变1光电检测系统设计化[1]。用于荧光检测的仪器有荧光分光光度计、CCD相机、光纤光谱仪等。荧光分光光度计具有非常高的精密度，对微弱1．1系统总体结构信

6、号有着较好的适应性．但只能应用于离体检测圆。CCD相机系统由光电探测模块、PMT分压与外部供电模块、信号能够观测到生物体整体的荧光强度分布情况。且有比较高的预处理模块和上位机信号实时动态显示等部分组成。分辨率。但是不便于进行连续长时间的在体荧光检测f3】。光纤IPMT分压光谱仪虽然可以通过光纤，实现在体检测．但是检测灵敏度I与外部剐苎堡广1J供电模块有限。探头本文提出采用高灵敏度的光电倍增管(Photomultiplier羹1Tube，PMT)作为核心探测器网，使用高速数据采集卡进行数据采集，采用虚拟仪器技术，以Labview为信息处理平台，设计光纤／

7、7I7、蔽罩采集系统软件。同时设计了适用于在体检测的微创光纤探图1荧光检测系统结构框图头，探头可直接深入生物组织。光纤探头的顶端安装有聚焦Fig．1Structurediagramofthefluorescencedetectionsystem透镜，将光聚焦到光纤中可以提高微弱信号的检测效率。为了满足生物组织内部荧光信号的探测。采用微创光纤光纤探头获得的光信号通过光电检测系统处理，转换为电探头深入组织发光部位，采集微弱荧光信号。所用的光纤为信号，进过数据采集卡进入上位机后可实时显示荧光强度的春晖科技公司生产的石英光纤。有效工作波长200—1200nm，

8、变化。根据实际探测需要，可给探头装配聚焦透镜，达到汇聚微弱荧光的作用，提高信号的检测效率。收稿