[發明專利]一種利用表面等離子芯片的計算芯片成像生物傳感平臺

有效

• 申請號: 201410856743.9
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104568850B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 武京治;王艷紅;趙宇;王高
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01N21/552
• 分類號: G01N21/552;G01N21/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種利用表面等離子芯片的計算芯片成像生物傳感平臺，包括表面等離子芯片和CCD圖像傳感器，表面等離子芯片是由玻璃基底的金屬膜層上制作的至少一個微陣列像素組成，每個微陣列像素由周期的金屬納米線陣列組成，每個微陣列像素的在X方向和Y方向均為分立單元，表面等離子芯片作為傳感芯片，CCD圖像傳感器作為探測元件，CCD圖像傳感器貼裝在表面等離子芯片的玻璃基底的背面，用來記錄微陣列像素的衍射圖像，通過分析衍射圖像得到被測蛋白質膜層的濃度或分子間相互作用的信息。本生物傳感平臺結構緊湊、重量輕、無透鏡集成芯片成像、無化學反應過程、無標記探測的特點。

技術領域

本發明涉及用于疾病篩查和流行病的預防領域的生物傳感器，特別涉利用表面等離子模式的表面等離子芯片的計算芯片成像生物傳感平臺。

背景技術

有效的診斷和檢查對于疾病篩查和流行病的預防是至關重要的。目前大多數的醫療檢查手段都是耗時且伴隨價格昂貴的化學過程，尤其在發展中國家，急切需要一種有效的、易操作的檢測手段。

生物傳感器(biosensor)是對生物物質敏感并將其濃度轉換為電信號進行檢測的儀器，是由生物敏感材料作識別元件(如酶、抗體、核酸等生物活性物質)與適當的理化換能器(如氧電極、光敏管等)及信號放大裝置構成的分析工具或系統。

但是，目前，生物傳感器的廣泛應用仍面臨著一些困難，如活性強、選擇性高的生物傳感元件的選擇；信號檢測器的使用壽命的提高；信號轉換器的使用壽命的提高；生物響應的穩定性和生物傳感器的微型化、便攜式等問題。

本發明利用表面等離子諧振技術，無需復雜、耗時、昂貴的化學反應過程，解決了利用化學反應的生物傳感器的一系列難題。

發明內容

本發明提供一種利用表面等離子芯片的計算芯片成像生物傳感平臺，該傳感平臺重量輕，緊湊，可作現場護理和診斷工具，可提供實時檢測結果，不需專業醫護人。

本發明通過以下技術方案實現：

一種利用表面等離子芯片的計算芯片成像生物傳感平臺，包括表面等離子芯片和CCD圖像傳感器，所述的表面等離子芯片是由玻璃基底的金屬膜層上制作的至少一個微陣列像素組成，所述的微陣列像素上面可附著被測的單層或雙層蛋白質膜層，每個微陣列像素由周期的金屬納米線陣列組成，每個微陣列像素的在X方向和Y方向均為分立單元，相鄰的微陣列像素單元間無金屬膜間隔，所述的表面等離子芯片作為傳感芯片，CCD圖像傳感器作為探測元件，CCD圖像傳感器直接貼裝在表面等離子芯片的玻璃基底的背面，CCD圖像傳感器用來記錄微陣列像素的金屬納米線結構的衍射圖像，通過分析衍射圖像得到被測蛋白質膜層的濃度或分子間相互作用的信息。

所述的表面等離子芯片的微陣列像素在X方向為一維像素陣列，Y方向為多個此一維像素陣列的排列。

所述的表面等離子芯片周期陣列衍射圖樣采用SP(-1，0)表面等離子模式，CCD圖像傳感器記錄的表面等離子模式即為SP(-1，0)模式的衍射圖案。

所述的表面等離子芯片是由厚H＝1mm的玻璃基底(12)和厚h＝50nm金屬膜層上制作的至少一個微陣列像素，每個微陣列像素尺寸長L×寬D＝100μm×100μm，由線寬d＝150nm、周期T＝300nm的金屬納米線陣列組成，所述的LD照明光源的峰值控制在638nm，帶寬為12nm。

本發明制作的微陣列像素是分立的金屬納米線結構，限制熱傳導，提高納米結構的光熱效應；光熱效應產生的特定溫度梯度場，在進行蛋白質膜層樣本分析時，結合金屬納米線陣列結構的光學作用力和熱作用力，提高納米粒子的操控效率，能夠探測的分子層厚度可小到納米量級。本生物傳感平臺結構緊湊、重量輕、無透鏡集成芯片成像、無化學反應過程、無標記探測的特點。

附圖說明：

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細說明。