本發(fā)明涉及一種溫度測量系統(tǒng)，特別涉及一種細(xì)胞溫度測量系統(tǒng)，屬于微納米尺寸目標(biāo)的溫度測量領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

細(xì)胞的生化反應(yīng)中，溫度是很重要的物理參數(shù)之一，影響著從蛋白質(zhì)合成、細(xì)胞分裂、基因表達(dá)及能量代謝的一系列細(xì)胞活動。細(xì)胞水平的溫度測量有著重要的意義，但也是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的一個難題。如今，隨著電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)和納米技術(shù)的發(fā)展，細(xì)胞等微納米尺寸目標(biāo)的溫度測量己經(jīng)成為可能。納米溫度傳感器可分為三類：基于熱電偶的電子類納米溫度傳感器、機械類納米溫度傳感器和光學(xué)納米溫度傳感器。

基于熱電偶原理制備的單細(xì)胞測溫器件，響應(yīng)速度與測溫結(jié)大小相關(guān)，可以得到較快的響應(yīng)速度。通過精確的測量儀器測量、定標(biāo)，可得到較高的分辨率和精度。但使用時需要插入到細(xì)胞內(nèi)部，屬于破壞性有損測量，而且每次只能測量一個細(xì)胞。

機械類納米溫度傳感器，是利用掃描熱顯微鏡對細(xì)胞進(jìn)行溫度測量，掃描熱顯微鏡是20世紀(jì)80年代中期在掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種表面分析儀器，它可以以亞微米級的空間分辨率顯示樣品表面的熱性能，包括樣品表面的溫度分布和熱傳導(dǎo)分布等。但利用掃描熱顯微鏡研究細(xì)胞等生物組織的熱性能。國內(nèi)外還未見相關(guān)的報道。

光學(xué)納米溫度傳感器是根據(jù)材料的紅外輻射特性、拉曼光譜溫變特性和材料發(fā)光信息的溫變特性實現(xiàn)微納米尺度的溫度測量傳感器。其中，基于量子點的熒光納米溫度傳感器可以做到無創(chuàng)、精確的測定，并不易受到干擾，在生物醫(yī)學(xué)研究和臨床治療上，近年來得到了迅猛的發(fā)展，也己用于檢測細(xì)胞溫度變化。但是，基于量子點的熒光納米溫度傳感器在使用時需要細(xì)胞將量子點吞入到內(nèi)部才能進(jìn)行測溫，做不到真正的無創(chuàng)測量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述不足，本發(fā)明提供一種利用鎖相載流子成像技術(shù)和量子點薄膜同時測量多個細(xì)胞的無創(chuàng)的細(xì)胞溫度測量系統(tǒng)。

本發(fā)明的一種細(xì)胞溫度測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)包括量子點薄膜溫度傳感器、激勵系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)和處理系統(tǒng)；

量子點薄膜溫度傳感器，用于利用量子點薄膜感應(yīng)多個細(xì)胞的溫度；

激勵系統(tǒng)，用于產(chǎn)生調(diào)制的激光信號，誘發(fā)量子點薄膜溫度傳感器中的量子點薄膜發(fā)光；

攝像系統(tǒng)，用于獲取量子點薄膜發(fā)光的圖像序列；

處理系統(tǒng)，用于控制激勵系統(tǒng)和攝像系統(tǒng)工作，還用于對獲取的圖像序列進(jìn)行處理，獲取圖像序列的幅值和相位，根據(jù)幅值和相位與溫度的對應(yīng)關(guān)系，確定各細(xì)胞的溫度。

優(yōu)選的是，所述量子點薄膜溫度傳感器包括蓋片和基片；

所述蓋片上帶有微通道結(jié)構(gòu)，所述基片上設(shè)置有量子點薄膜，蓋片與基片封接，使微通道結(jié)構(gòu)與量子點薄膜形成封閉的腔體，蓋片上還設(shè)有所述腔體的出入孔。

優(yōu)選的是，所述微通道結(jié)構(gòu)包括樣品流溝道和鞘流溝道，所述腔體的出入孔包括樣品流出入孔和鞘流出入孔。

優(yōu)選的是，所述帶有微通道結(jié)構(gòu)的蓋片采用聚二甲基硅氧烷制成。

優(yōu)選的是，所述基片采用石英玻璃或聚二甲基硅氧烷制成。

優(yōu)選的是，所述激勵系統(tǒng)包括激光器和信號發(fā)生器；

信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生設(shè)定頻率的正弦波/方波調(diào)制信號；

激光器，用于在信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波/方波調(diào)制信號的控制下，輸出功率按所述正弦波/方波規(guī)律變化的激光信號，誘發(fā)量子點薄膜溫度傳感器中的量子點薄膜發(fā)光。

優(yōu)選的是，所述攝像系統(tǒng)包括熒光顯微鏡和圖像采集卡；

熒光顯微鏡，用于觀測量子點薄膜發(fā)光時產(chǎn)生的光信號；

圖像采集卡，用于采集熒光顯微鏡觀測到的光信號，并轉(zhuǎn)換為圖像序列。

本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明采用調(diào)制的激光信號誘發(fā)量子點薄膜發(fā)光，獲取的是多個細(xì)胞的圖像序列，進(jìn)而能同時獲取多個細(xì)胞的溫度，提高工作效率。同時，本發(fā)明提供的量子點薄膜溫度傳感器利用微通道結(jié)構(gòu)與量子點薄膜形成的腔體進(jìn)行測量，可同時測量多個細(xì)胞，且不需要被細(xì)胞吞入內(nèi)部僅需與其接觸即可完成溫度測量。

附圖說明

圖1為具體實施方式的一種細(xì)胞溫度測量系統(tǒng)的原理示意圖。

圖2為具體實施方式中量子點薄膜溫度傳感器的制備過程示意圖。

具體實施方式

結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的一種細(xì)胞溫度測量系統(tǒng)，包括量子點薄膜溫度傳感器、激勵系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)和處理系統(tǒng)；

量子點薄膜溫度傳感器，用于利用量子點薄膜感應(yīng)多個細(xì)胞的溫度；

激勵系統(tǒng)，用于產(chǎn)生調(diào)制的激光信號，誘發(fā)量子點薄膜溫度傳感器中的量子點薄膜發(fā)光；

攝像系統(tǒng)，用于獲取量子點薄膜發(fā)光的圖像序列；

處理系統(tǒng)，用于控制激勵系統(tǒng)和攝像系統(tǒng)工作，還用于對獲取的圖像序列進(jìn)行處理，獲取圖像序列的幅值和相位，根據(jù)幅值和相位與溫度的對應(yīng)關(guān)系，確定各細(xì)胞的溫度。

本實施方式中，采用微流泵將液態(tài)細(xì)胞樣品送入量子點薄膜溫度傳感器中，采用鎖相載流子成像技術(shù)，用激勵系統(tǒng)產(chǎn)生設(shè)定頻率的調(diào)制激光信號，誘發(fā)量子點薄膜發(fā)光；攝像系統(tǒng)采集發(fā)光信號，獲得調(diào)制激光誘發(fā)量子點薄膜發(fā)光載流子圖像序列，載流子圖像序列包括幅值圖像和相位圖像，經(jīng)過圖像處理和數(shù)據(jù)分析，獲得幅值和相位，根據(jù)幅值和相位與溫度的對應(yīng)關(guān)系模型，以最終實現(xiàn)細(xì)胞溫度的定量檢測。

優(yōu)選實施例中，量子點薄膜溫度傳感器包括蓋片和基片；

所述蓋片上帶有微通道結(jié)構(gòu)，所述基片上設(shè)置有量子點薄膜，蓋片與基片封接，使微通道結(jié)構(gòu)與量子點薄膜形成封閉的腔體，蓋片上還設(shè)有所述腔體的出入孔。

微通道結(jié)構(gòu)包括樣品流溝道和鞘流溝道，所述腔體的出入孔包括樣品流出入孔和鞘流出入孔。

帶有微通道結(jié)構(gòu)的蓋片采用聚二甲基硅氧烷制成。

基片采用石英玻璃或聚二甲基硅氧烷制成。

本實施方式中，待測細(xì)胞通過出入孔進(jìn)入微通道結(jié)構(gòu)與量子點薄膜形成封閉的腔體中，因為細(xì)胞結(jié)構(gòu)柔軟，在腔體內(nèi)通過時產(chǎn)生輕微變形，能與基片上制備的量子點薄膜密切接觸，為實現(xiàn)的細(xì)胞溫度準(zhǔn)確測量奠定良好的物理基礎(chǔ)。接觸到量子點薄膜后，后續(xù)再進(jìn)行采集處理，獲得溫度，本實施方式的腔體內(nèi)可同時進(jìn)入多個細(xì)胞進(jìn)行測量。

上述量子點薄膜溫度傳感器的制備過程如圖2所示：

根據(jù)待測細(xì)胞設(shè)計微通道結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計的微通道結(jié)構(gòu)制作母板；

根據(jù)母板，利用聚二甲基硅氧烷制作帶有設(shè)計的微通道結(jié)構(gòu)的蓋片，用打孔器在蓋片上打出入孔，再對蓋片進(jìn)行氧等離子體處理；

制作基片，將量子點溶液和紫外光固化光刻膠按比例混合后旋涂在基片上，制備量子點薄膜；

完成蓋片和基片的封接：將制作的蓋片放在制作的基片上，放入紫外壓印系統(tǒng)中，開啟紫外光源，進(jìn)行固化，使微通道結(jié)構(gòu)與量子點薄膜形成封閉的腔體。

優(yōu)選實施例中，激勵系統(tǒng)包括激光器和信號發(fā)生器；

信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生設(shè)定頻率的正弦波/方波調(diào)制信號；

激光器，用于在信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波/方波調(diào)制信號的控制下，輸出功率按所述正弦波/方波規(guī)律變化的激光信號，誘發(fā)量子點薄膜溫度傳感器中的量子點薄膜發(fā)光。

本實施方式給出了如何具體實現(xiàn)鎖相載流子成像技術(shù)，產(chǎn)生正弦波/方波調(diào)制的激光信號。

優(yōu)選實施例中，所述攝像系統(tǒng)包括熒光顯微鏡和圖像采集卡；

熒光顯微鏡，用于觀測量子點薄膜發(fā)光時產(chǎn)生的光信號；

圖像采集卡，用于采集熒光顯微鏡觀測到的光信號，并轉(zhuǎn)換為圖像序列。

本實施方式中，采用熒光顯微鏡觀測，采集圖像的效果更好。