[發明專利]一種剪式液芯耦合表面等離子體共振成像分析儀

有效

• 申請號: 201410017895.X
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN103698304A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 許吉英;陳義
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: G01N21/552
• 分類號: G01N21/552
• 代理公司: 北京慶峰財智知識產權代理事務所(普通合伙) 11417
• 代理人: 劉元霞;謝蓉

技術領域

本發明屬于測試儀器技術領域，特別涉及一種表面等離子體共振成像分析儀。

背景技術

表面等離子體共振是一種免標記、原位實時的界面分析技術。表面等離子體共振的發生條件隨傳感膜-介質界面上樣品折射率的變化而改變。因此通過表面等離子體共振分析，可獲得傳感膜表面樣品的折射率及厚度信息，可對傳感膜表面的物理與化學反應進行監測與分析，如果將靶分子鍵合在傳感膜表面，則可進行特異性分子相互作用分析。基于表面等離子體共振技術已經發展了表面等離子體共振及表面等離子體共振成像兩類分析系統，均已廣泛應用于化學、生物、醫學、物理、材料等領域。尤其是表面等離子體共振成像，與生物芯片技術相結合，將傳感膜表面修飾不同探針分子陣列，能夠對待測樣品中的目標物實現高通量的檢測或篩選。近年隨著基因組學、蛋白質組學等各種生物分子組學的深入研究，表面等離子體共振成像越來越受到重視，被認為是一種很有潛力的高通量生化分析方法。

目前的表面等離子體共振及表面等離子體共振成像系統大多是基于克萊舒曼（Kretschmann）結構來激發表面等離子體共振，其總體結構示意圖如圖1所示。克萊舒曼（Kretschmann）結構一般基于一等腰棱鏡1，傳感膜2設置在等腰棱鏡1的底面3上，光激發元件4位于等腰棱鏡1的第一腰面5一側，從光激發元件4出射的激發光6從等腰棱鏡1的第一腰面5射入棱鏡1，在底面3上發生全反射，反射光7從第二腰面8射出等腰棱鏡1，由位于等腰棱鏡1的第二腰面8一側的光檢測元件9檢測。光激發元件4與光檢測元件9的光軸相交于等腰棱鏡1的底面3的中心點處。當進行光激發角度掃描時，光激發元件4與光檢測元件9同時繞等腰棱鏡1的底面3的中心點進行相對或相反的轉動。這種基于棱鏡的表面等離子體共振及表面等離子體共振成像系統存在一些缺點：

1.棱鏡的形狀固定，激發光線不能始終與棱鏡的入射面垂直，同樣反射光線也不能始終與棱鏡的出射面垂直，當光激發角度改變時，由于光折射效應，激發光斑位置會發生偏移，引起光分布發生變化，從而影響分析效果；而且還會帶來光激發角度的校正問題。

2.為了降低成本、方便使用，傳感膜多制備于基片上，再通過粘結油貼于棱鏡的底面上，粘結油的操作容易產生氣泡，從而影響成像質量和分析效果。

3.激發光線和棱鏡的入射面、反射光線和棱鏡的出射面不能始終保持垂直，棱鏡、粘接油與基片的折射率難以理想匹配，將帶來多界面的反射干擾問題。

上述所有問題，除了會帶來角度校正的麻煩，還會嚴重影響表面等離子體共振及表面等離子體共振成像系統的分析質量。

因此若能構建一種新型的表面等離子體共振成像分析儀，克服上述缺點，將是非常重要且有意義的。

發明內容

本發明提出一種剪式液芯耦合表面等離子體共振成像分析儀，在工作時，傳感芯片位置固定，只需聯動旋轉表面等離子體共振成像光激發臂和表面等離子體共振成像光檢測臂，即可實現光激發角度的掃描，能夠保證激發光線與入射光學窗口、反射光線與出射光學窗口始終保持垂直，從而克服了之前儀器表面等離子體共振激發光斑位置偏移的缺點，并且具有無需進行激發光角度校正、無需使用粘結油、減少多界面反射干擾等優點。

本發明通過如下技術方案實現：

一種剪式液芯耦合表面等離子體共振成像分析儀，其特征在于，所述分析儀包括液芯耦合表面等離子體共振單元、表面等離子體共振成像光激發臂、表面等離子體共振成像光檢測臂、剪式兩臂聯動角度掃描機構、電氣控制系統和上位機。所述表面等離子體共振成像光激發臂和光檢測臂在所述剪式兩臂聯動角度掃描機構的帶動下，繞一中心軸進行相對或相反的聯合剪式轉動，所述液芯耦合表面等離子體共振單元設置于所述中心軸區域。

根據本發明，所述表面等離子體共振成像光激發臂提供一束激發光。

根據本發明，所述表面等離子體共振成像光檢測臂用于檢測所述液芯耦合表面等離子體共振單元的反射光；所述激發光與反射光的光軸均與所述中心軸垂直相交。當表面等離子體共振激發光角度改變時，所述激發光與反射光始終垂直入射或出射于所述液芯耦合表面等離子體共振單元。

根據本發明，所述液芯耦合表面等離子體共振單元為一通過液體實現表面等離子體共振的形態可變的光學耦合元件。

根據本發明，所述液芯耦合表面等離子體共振單元包括一硬質腔體、兩個軟質套管、兩個光學窗口元件、一傳感芯片及傳感芯片固定件，共同組成一個密封的空腔。進一步地，還包括光學透明的液體和一樣品流通池。所述光學透明的液體通過一對輸入、輸出口充滿該密封的空腔。