[發明專利]一種基于聲光調制的微懸臂梁陣列生化傳感方法及裝置有效

申請號：	201210129880.3	申請日：	2012-04-27
公開（公告）號：	CN102645529A	公開（公告）日：	2012-08-22
發明（設計）人：	張青川;張勇;鄔林;程騰	申請（專利權）人：	南京中迅微傳感技術有限公司
主分類號：	G01N33/53	分類號：	G01N33/53;G01B11/16;G01K11/00
代理公司：	南京天翼專利代理有限責任公司 32112	代理人：	朱戈勝
地址：	211300 江蘇省南***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于聲光調制懸臂梁陣列生化傳感方法裝置
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于或涉及生化傳感技術領域，其發明創造可具體應用于食品安全、環境污染、生物醫學、科學研究和生產制造等領域的監控和檢測。

背景技術

基于表面應力檢測的微懸臂梁(以后均稱微梁)生化傳感技術是近年出現的一種新興傳感技術，其原理是：把探針(抗原或抗體)分子用直接或間接的方式固定(修飾)到微梁一側的鍍金層上，當被檢測樣品液中的靶分子與微梁金表面上的探針分子發生特異性反應時，會使微梁表面應力改變，從而導致微梁彎曲變形，通過光學或電學方法檢測這種變形的過程，可得到生化反應的實時信息。與傳統的免疫傳感方法相比，該方法無需使用任何酶標、熒光物質和放射性作為反應示蹤劑，消除了標記過程的影響，靈敏度高(比酶聯免疫試驗高數倍)，還可以通過監測微梁變形來實時、定量的監測抗原抗體的反應過程，得到更豐富的免疫生化反應的信息。經過這些年的發展，微梁傳感被作為一種新興技術，在生物工程和環境污染監測技術等方面與傳統的方法進行對比研究，如RNA轉錄因子、酶、汞排放及揮發性化合物等，由于微懸臂梁的厚度尺寸僅為亞微米量級，對微梁表面生化反應(比如，修飾的探針分子與靶分子結合)導致的應力變化極為敏感，使其檢測極限達到納克甚至亞納克級每毫升，優于常規的酶聯免疫方法。

在單微懸臂梁檢測系統基礎上，為進一步消除環境溫漂、溶液折射率變化等背景噪聲影響、實現多種靶標分子的快速并行檢測，微梁傳感技術正逐步向多陣列發展。已報道實現微梁陣列傳感研究的方法主要有：(1)利用垂直共振腔面射型激光器提供時序陣列光源，對微梁陣列進行逐一照射，再利用光電位置敏感探測器(PSD)對各微梁的偏轉信號進行接收檢測；(2)利用擴束后的面光源照射微梁陣列，用CCD記錄二維微梁陣列變形前后的圖像進行微梁的變形檢測。但由于垂直共振腔面射型激光器發射光束的相鄰距離不能調節，它只能針對間距一定的微梁陣列進行照射，靈活性較低且價格也很昂貴；CCD面光源檢測法中，由于微梁尖端的彎曲會使圖像產生彌散，嚴重影響光斑位移的檢測質量，導致其檢測靈敏度不高，且多通道檢測時速度也較慢。

如何利用簡單光路設計出方便實用的傳感系統，實現微梁陣列高靈敏度、快速、并行的變形檢測，研制出微梁陣列免疫傳感裝置，并利用陣列免疫傳感器進行抗體親和常數測定以及應用于食品安全中多殘留和多種重金屬離子并行實時原位檢測，一直是生化檢測領域關注的焦點。

發明內容

本發明的設計思路是：利用聲光偏轉器驅使激光器發射出來的激光束產生周期性偏轉，以掃描微梁陣列；再通過光杠桿原理將微梁陣列中各微梁的彎曲變形信號放大，用光電位置敏感探測器(PSD)時序接收檢測，從而實時監測各微梁上的生化反應過程信息。

一種基于聲光調制的微懸臂梁陣列生化傳感方法，步驟包括：

先利用聲光偏轉器驅使激光器發射出來的激光束產生周期性偏轉，用該周期性偏轉的激光束來掃描微梁陣列；

再通過光杠桿原理將微梁陣列中各微梁的彎曲變形信號放大；

然后用光電位置敏感探測器PSD時序接收檢測所述放大后的彎曲形變信號，從而實時監測各微梁上的生化反應過程信息。

所述聲光偏轉器采用聲光調制器即可。

一種使用上述方法的裝置，包括激光器、聲光調制器、生化反應池、微梁陣列、光電位置敏感探測器PSD和監測單元；

所述聲光調制器在激光器發出的準直激光束的光路上；

所述微梁陣列在生化反應池內，微梁陣列在調整聲光調制器的出射光的光路上；所述光電位置敏感探測器PSD靶面在微梁陣列的反射光的光路上；所述光電位置敏感探測器PSD的信號輸出端連接監測單元的信號輸入端；

所述聲光調制器包括聲光介質和壓電換能器；所述壓電換能器接收載波頻率信號后產生相同頻率的超聲波傳入聲光介質；所述準直激光束經過聲光介質后產生折射后得到出射光。