[發明專利]角度調制型和波長調制型相結合的多通道SPR傳感系統及檢測方法

無效

• 申請號: 201210200159.9
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102721669A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 劉憲華;王莉麗
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明屬于物理光學技術領域，特別是設計了一種將角度調制型和波長調制型有效結合起來使用的SPR生物傳感器，可應用于環境監測，食品檢測，生化等領域。

背景技術

表面等離子體共振（SPR）是一種物理光學現象，它是由入射光激發表面等離子體，從而產生表面等離子體波（SPW）而產生。

SPR傳感器就是基于SPR原理研制的新型傳感器。它的工作原理是：首先將反應物配體固定在傳感器芯片表面，當含目標物的樣品溶液通過芯片表面時，利用入射光激發，引發表面等離子體共振，芯片上的分子間相互作用將會導致強烈的表面等離子體吸收，在通過計算機實時采集處理信號，從而獲得所需信息。

目前SPR調制方法分為：角度調制型，波長調制型，強度調制型，相位調制型四種。目前所研制成功的SPR儀器基本上只單獨采用其中一種調制方法，使得SPR檢測的范圍比較小，不利于折射率出現較大變化時的測量。此外為克服溫度帶來的誤差，普遍采用在SPR芯片表面設置恒溫裝置的方法，這大大增加了儀器的成本。

發明內容

本發明針對現有SPR儀器中的問題，提供了一種新型的角度調制型和波長調制型相結合的多通道SPR傳感系統及檢測方法，SPR傳感系統，具有無機械運動，系統結構簡單穩定性高，測量范圍大，有效消除溫度帶來的誤差等特點。

本發明包括單色光激光器組，多孔單色光激光器轉換裝置，凸透鏡，偏振片，SPR傳感系統，進樣系統，面陣電荷耦合元件（CCD）以及計算機組成。面陣CCD通過USB接口與計算機相連。

SPR傳感器包括棱鏡框架，等腰梯形柱形棱鏡，SPR芯片。棱鏡為K9玻璃棱鏡。SPR芯片鍍在等腰梯形下邊柱面上，鍍有芯片的等腰梯形柱形棱鏡，多通道微量進樣池，多螺紋的貼片依次安置在棱鏡框架中，通過左右對稱的M3螺絲固定在框架中，依次緊密貼合起來。

進樣系統由多通道微量進樣池，多位閥，微量注射泵，回收裝置，通過微細塑料管，微量注射泵，多位閥，多通道微量進樣池，回收裝置依次連接在一起，構成了一個完整的反應回路。

六孔單色光激光器轉換裝置是設計的一種安裝單色光激光器的轉換裝置。分為前后兩部分，后部為變壓裝置，可將普通電源（220v）轉換為單色光激光器所需的穩壓5v，前部為轉換部分，每個孔中裝有單色光發光裝置，并可以隨中間的圓柱形軸進行旋轉，當到達特定部位時，發光裝置與電源部分連接，發出固定波長的單色光。通過手動旋轉，可發出六種不同波長的單色光：400nm,500nm,600nm,650nm,700nm,800nm。

由單色光激光器發出的平行光，在平行于凸透鏡的主光軸的方向上依次經過偏振片，凸透鏡，聚于焦點后發散，形成P偏振光，通過棱鏡左表面以面陣的方式入射到SPR芯片，芯片表面從左到右，入射角度依次增大，在65°-78°之間，反射后由面陣CCD接收，并轉化為電信號，并通過信號收集與處理系統對面陣CCD上各個部位傳來的信號進行傳輸，處理，判斷和存儲。

多通道微量進樣池，面陣CCD及信號收集與處理系統軟件的設計，可同時實現對多個樣品以及參照物體共振角的判斷。通過轉換入射光的波長，無須改變入射角即可大大提高檢測范圍，減少了因儀器轉動帶來的誤差。

本發明將角度調制型和波長調制型兩種主要的SPR調制方式結合起來，大大提高了該發明的檢測范圍，無須任何轉動，減少了因儀器轉動等帶來的誤差，并通過多通道微量進樣池以及面陣CCD和信號采集與處理系統軟件的設計，實現了同時對多樣品進行檢測，并消除了溫度帶來的誤差，從而使該SPR傳感系統的精度大大提高。

附圖說明

圖1：SPR傳感系統的光路設計圖；

圖2：六孔激光器轉換裝置設計圖；

圖3：SPR傳感器以及進樣系統裝置設計圖；

圖4：多通道微量進樣池裝置設計圖。

具體實施方案

下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明：