[發明專利]角度型便攜式表面等離子諧振生化分析儀的掃描成像裝置

無效

• 申請號: 200710092893.7
• 申請日: 2007-10-26
• 公開（公告）號: CN101140227A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 翟勝杰;楊軍;鄭小林;侯文生;廖彥劍;羅紅艷;張麗果;劉向邵
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55;G01N33/50
• 代理公司: 重慶華科專利事務所
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明涉及一種掃描裝置，具體涉及一種用于光學生物檢測裝置中，尤其是等離子諧振體生化分析儀的機械掃描裝置。

背景技術

表面等離子體諧振(SPR)生化分析儀是一種樣品不需要標記、不需要分離純化、實時分析生物分子相互作用的現代分析儀器，具有傳統生化分析儀所不具備的特點，也是對傳統分析儀器功能的重大發展和突破。該生化分析儀檢測是基于技術成熟度最高的Kretshmann型檢測原理，即入射波長不變，改變入射角，反射光強度會根據入射角的改變生成SPR譜。SPR譜顯示：在SPR共振角處反射光最暗，檢測就是根據SPR譜上光線最暗的點得出不同的檢測結果。檢測過程中，圖像傳感器準確的跟隨出射光線，捕獲并進行計算分析，從而得到生化檢測所需要的數據與結果。

近十年來，國內鮮有做此方面的研究，已有的包括中科院電子所崔大付研究員的SPR裝置專利：98102366.5以及重慶大學申請的裝置專利：200610095365.2，其中中科院采用的是連桿組加拉桿式結構，重慶大學采用的是多組螺桿-渦輪結構，它們都存在著理論可行，但結構過于復雜，設計精度受加工工藝影響大，實際應用性差的問題，而且成本高、后期維護差等缺陷嚴重影響了國產SPR生化儀的普及。

而在國外，已先后涌現了很多成熟的產品與技術。但相關產品的價格非常高，且每種產品具有鮮明技術特征。比如，常用的商業用SPR分析儀主要是以瑞典Biacore公司為代表的大型機和德州儀器為代表的便攜微型機。由于這兩類SPR分析儀其內在結構的不同致使大型機不具備微型機所具有的便攜的優點，反之微型機不具備大型機的精度高的特性。

發明內容

針對現有技術上存在的上述不足，本發明公開一種基于Kretshmann原理的角度型便攜式表面等離子諧振生化分析儀的掃描成像裝置，采用交叉臂式結構，通過其絕對的等夾角運動，使圖像傳感器可以準確無誤的捕捉到出射光線，并且使用絲桿式步進電機作為動力源，以達到整個裝置結構緊湊，小型化，提高檢測精度、可靠性。

本發明的技術方案如下：

一種角度型便攜式表面等離子諧振生化分析儀的掃描成像裝置，該掃描成像裝置包括光學系統、圖像傳感器、機械掃描機構和驅動機構。其中，所述機械掃描機構采用的是雙臂交叉鉸合機構，光學系統和圖像傳感器安裝于兩交叉臂上，并分別嚴格位于生化分析儀的光學棱鏡的入射和反射光路上。驅動機構的傳動軸與雙臂交叉鉸合機構連接，驅動雙臂交叉鉸合機構雙臂的開合，雙臂交叉鉸合的軸心的運動軌跡與過光學棱鏡中心的垂線重合。

所述驅動機構可以高精度絲桿式步進電機驅動、電機-皮帶驅動或雙絲桿電機驅動，作為整個裝置的動力源。但采用高精度絲桿式步進電機驅動最好，檢測儀的掃描精度通過電機控制器，結合絲桿式步進電機的重復位置精度共同決定，絲桿式步進電機具有設計簡便、緊湊、優良的機械特性、可靠性以及精確性等自身特點，可以很好的達到該種設備的檢測精度要求，整個裝置精度可達0.0001度，掃描范圍可達50°。在設計時，基于電機機械特性，進一步提高步進電機的細分，使機械掃描系統能以高精度調節光束入射角，從而實現微小角度掃描的目的。另外，將高精度絲桿式步進電機的傳動軸與兩交叉臂的軸心連接，使受力點位于雙臂的結合處，以保證雙臂交叉鉸合機構運動的平穩可靠。

所述雙臂交叉鉸合機構由兩交叉臂、導向支架、滑道、滾輪和導軌構成；所述通過兩交叉臂的軸心連接有導向支架，導向支架的端部裝配在滑道中，滑道固定在裝置的殼體中，也與過光學棱鏡中心的垂線平行；所述光學系統和圖像傳感器安裝于兩交叉臂的上端，兩交叉臂的下端分別安裝有滾輪或滑塊，滾輪或滑塊與導軌裝配在一起，導軌固定在裝置的殼體中，與過光學棱鏡中心的垂線垂直。負責在滑道上運動的支架，確保整個機械臂系統僅沿中軸線作上下運動，保證整個檢測系統的穩定性。由于裝置特殊設計的滑道結構及拉簧措施保證裝置能夠高精度的轉動。

兩交叉臂在軸心處的鉸合連接采用半齒互相咬合、銷軸連接或深鉤球軸承鉸合方式。為了保證在單臂受力的情況下保證整個交叉臂結構能夠等夾角運動，最好采用半齒互相咬合結構。進一步兩交叉臂的之間連接拉簧或壓簧，以使其在轉動時通過外加拉簧或壓簧的作用保證半齒咬合的可靠性。

兩交叉臂設計為等臂長，可以保證雙臂交叉鉸合的軸心的運動軌跡與過光學棱鏡中心的垂線重合，確保等夾角的準確性。