(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210150112.X (22)申请日 2022.02.18 (71)申请人 中国科学院长春应用化学研究所 地址 130022 吉林省长 春市朝阳区人民大 街5625号 (72)发明人 陈洪波　王大鹏　卢宇源　耿韶婕　 (74)专利代理 机构 长春众邦菁华知识产权代理 有限公司 2 2214 专利代理师 周蕾 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/64(2006.01) (54)发明名称 一种基于远场显微镜的高分子流变构象观 测仪 (57)摘要 本发明涉及一种基于远场显微镜的高分子 流变构象观测仪， 包括： 耦 合流变仪模块、 样品池 模块、 单分子荧光共振能量转移模块和软件终端 模块； 所述软件终端模块的一端与所述单分子荧 光共振能量转移模块、 耦合流变仪模块连接， 所 述软件终端模块的另一端与所述耦合流变仪模 块的另一端连接； 所述样品池模块的一端与耦合 流变仪模块连接， 另一端与单分子荧光共振能量 转移模块连接。 本发明的基于远场显微镜的高分 子流变构象观测仪运用能量转移随荧光给体和 受体距离衰减的物理特性， 可精 准测量高分子在 流动、 形变过程中的构象信息， 结合力学传感器， 可在高分子流动、 形变过程中同时检测高分子的 构象和流变学信号例如应力、 应变、 粘度和模量 等。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 114544497 A 2022.05.27 CN 114544497 A 1.一种基于远场显微镜的高分子流变构象观测仪， 其特征在于， 包括： 耦合流变仪模 块、 样品池模块、 单分子荧光共振能量转移模块和软件终端模块； 所述软件终端模块的一端 与所述单分子荧光共振能量转移模块、 耦合流变仪模块连接， 所述软件终端模块的另一端 与所述耦合流变仪模块的另一端连接； 所述样品池模块的一端与耦合流变仪模块连接， 另 一端与单分子荧 光共振能量转移模块连接； 所述耦合流变仪模块包括旋转流变仪、 旋转马达和力学传感器； 所述旋转马达和力学 传感器构成机械测力装置部 分实现转动过程中力学测量， 所述旋转流变仪用于施加流场于 样品池模块， 三者配合使用使所述耦合流变仪模块实现施加 流场于样品、 提供流变性能测 试和力学测量的功能； 所述样品池模块包括光学玻璃和流变夹具动力 板； 所述流变夹具动力 板和光学玻璃共 同构成了所述旋转 流变仪的夹取部分， 用于实现承载样品的功能； 所述单分子荧光共振能量转移模块包括激光耦合平台、 显微镜主体和CCD相机， 实现 smFRET测试用于高分子构象信息的检测； 其中： 所述激光耦合平 台采用多波长光纤耦合激 光系统， 输出 的激光照射到样品上； 所述显微镜主体包括具有双通路分光光路的远场光学 显微镜和三 维电动位移平台； 所述三 维电动位移平台用于控制所述样品池模块中光学玻璃 相对于显微镜物镜的位置使其用于识别样品池不同区域内荧光分子对的荧光信号； 所述 CCD相机用于荧 光信号的采集； 所述软件终端模块包括嵌入式控制卡、 控制软件和数据分析算法软件； 通过在计算机 控制界面发出指 令传输到嵌入式控制卡， 控制所述激光耦合平台的调制、 滤镜选择， 具有双 通路分光光路的远场光学显微镜与旋转流变仪的共定位、 旋转流变仪应力应变控制、 CCD相 机荧光信号采集、 存储、 计算和处理功能； 最后， 分别将力学传感器采集到的流变结果与CCD 相机采集到的荧光结果上传到计算机， 所述数据分析算法软件对耦合流变仪的应力应变信 号进行计算， 对荧光共振能量转移信号进行自定义分析， 通过计算荧光给体寿命衰减或荧 光给体、 受体光强相对变化规律计算相对距离， 并得到探针分子的均方末端距以及其在不 同条件下的演 变规律， 最 终获得高分子流动过程中力学信号以及高分子链的构象及其时空 演化信息 。 2.根据权利要求1所述的基于远场显微镜的高分子流变构象观测仪， 其特征在于， 适用 的目标对象为两端分别标记能产生荧光共振能量转移现象的荧光给体和受体的探针高分 子。 3.根据权利要求1所述的基于远场显微镜的高分子流变构象观测仪， 其特征在于， 所述 旋转流变仪根据显微镜设计为可伸缩型流变仪 。 4.根据权利要求1所述的基于远场显微镜的高分子流变构象观测仪， 其特征在于， 所述 流变夹具动力板为平板型或锥板型。 5.根据权利要求1所述的基于远场显微镜的高分子流变构象观测仪， 其特征在于， 所述 激光耦合平台可耦合2 ‑10种激光 发射器， 该激光器组可以同时进 行输出也可以利用嵌入式 控制卡， 根据总控 命令控制所选 定的激光器进行输出。 6.根据权利要求1所述的基于远场显微镜的高分子流变构象观测仪， 其特征在于， 双通 路分光光路用于分别接收荧光分子对中给体和受体的荧光信号， 当样品产生的荧光信号经 过物镜被汇聚后， 经 过二向色镜， 分别被不同的C CD相机记录 。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114544497 A 27.根据权利要求1所述的基于远场显微镜的高分子流变构象观测仪， 其特征在于， 所述 三维电动位移平台采用三相步进电机的低振动、 低噪音的精密电控平移台， 主体材料采用 经过特殊工艺制备的优质合金铝， 通过精密磨削加工技 术制得。 8.根据权利要求1所述的基于远场显微镜的高分子流变构象观测仪， 其特征在于， 使用 Mathematica软件作为辅助的数据分析 软件， 对FRET信号进行用户自定义的数据分析。 9.根据权利要求1所述的基于远场显微镜的高分子流变构象观测仪， 其特征在于， 所述 嵌入式控制卡和控制软件为可用计算机语言编制， 可对旋转流变仪的部分或所有部件进 行 控制。 10.根据权利要求1所述的基于远场显微镜的高分子流变构象观测仪， 其特征在于， 所 述控制软件以C++为工作语言， 整合多种操作程序， 对耦合流变仪模块、 样品池模块和单分 子荧光共振能量转移模块进行精准调控， 包括激光功 率控制、 激光切换光路控制、 具有双通 路分光光路的远场光学显微镜控制、 单光子计数器开关和滤镜转换进行控制。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114544497 A 3