[實(shí)用新型]一種全自動(dòng)高通量光學(xué)生物傳感裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520268444.3
• 申請(qǐng)日: 2015-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN204595003U
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 費(fèi)義艷;朱湘東;吉姆·蘭德里
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N35/00
• 分類號(hào): G01N35/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬生物傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光學(xué)生物傳感裝置。

背景技術(shù)

生物分子相互作用是生命現(xiàn)象發(fā)生的基礎(chǔ)，分析生物分子相互作用，對(duì)于揭示生命過(guò)程的分子機(jī)制、研究生命現(xiàn)象發(fā)生發(fā)展的基本規(guī)律具有十分重要的意義。20世紀(jì)90年代末迅速發(fā)展起來(lái)的基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等組學(xué)研究，分別通過(guò)基因、蛋白質(zhì)和代謝產(chǎn)物水平上的整體分析來(lái)研究和探索生命的現(xiàn)象和本質(zhì)。針對(duì)這些復(fù)雜的生物體系，首先要解決的重大問(wèn)題是高通量分析生物分子相互作用。所以，發(fā)展高通量檢測(cè)生物分子相互作用的新方法和新裝置，是生命科學(xué)領(lǐng)域取得重大進(jìn)展和突破的關(guān)鍵。

熒光檢測(cè)生物芯片是目前常用的高通量、高靈敏度的檢測(cè)方法，但是熒光標(biāo)記檢測(cè)無(wú)法檢測(cè)親和力為0.1-1μM的化合物，熒光標(biāo)記物造成一定的假陽(yáng)性和假陰性，此外標(biāo)記過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。無(wú)標(biāo)記光學(xué)生物傳感技術(shù)能夠有效克服上述問(wèn)題，表面等離子共振儀是應(yīng)用最廣泛的光學(xué)生物傳感技術(shù)，具有無(wú)標(biāo)記和高靈敏度的特點(diǎn)，但其芯片價(jià)格昂貴，且檢測(cè)通量不高。發(fā)展高通量無(wú)標(biāo)記光學(xué)生物傳感技術(shù)仍是生命科學(xué)領(lǐng)域的重要研究方向。

斜入射光反射差技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的高靈敏的光學(xué)檢測(cè)方法，具有靈敏度高、無(wú)損傷、原位實(shí)時(shí)測(cè)量等突出特點(diǎn)。本發(fā)明人與合作者發(fā)展了原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)激光分子束外延生長(zhǎng)的斜入射光反射差法，已獲得授權(quán)發(fā)明和實(shí)用新型專利共兩項(xiàng)（專利號(hào)：ZL03153938.6；Z103276452.9）。本發(fā)明人與合作者發(fā)展了斜入射光反射差成像技術(shù)，采用光掃描和生物芯片掃描相結(jié)合的方式快速成像，實(shí)現(xiàn)了生物芯片的快速高通量檢測(cè)，具體見參考文獻(xiàn)Y.Y.?Fei?et?al,?Review?of?Scientific?Instruments,?79,?013708?(2008)。另外，發(fā)明專利（ZL201010128589.5）采用生物芯片沿兩個(gè)方向掃描成像，成像時(shí)間較長(zhǎng)，初步實(shí)現(xiàn)了高通量。到目前為止，斜入射光反射差成像技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)高通量成像；但是基于斜入射光反射差成像技術(shù)，結(jié)合生物芯片技術(shù)以及液體控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、無(wú)標(biāo)記、高通量、實(shí)時(shí)測(cè)量的光學(xué)生物傳感裝置，仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠全自動(dòng)、高通量、無(wú)標(biāo)記、實(shí)時(shí)測(cè)量的光學(xué)生物傳感裝置。

本實(shí)用新型提供的光學(xué)生物傳感裝置，基于斜入射光反射差成像技術(shù)，結(jié)合生物芯片技術(shù)和液體控制技術(shù)，為生命科學(xué)研究、藥物篩選等領(lǐng)域提供全自動(dòng)、高通量、無(wú)標(biāo)記、實(shí)時(shí)測(cè)量的有效手段。

本實(shí)用新型提供的光學(xué)生物傳感裝置，包括：斜入射光反射差成像單元，樣品和液體處理單元，系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)采集處理單元，其中：

所述斜入射光反射差成像單元，用于對(duì)生物芯片進(jìn)行無(wú)標(biāo)記、原位成像；

所述樣品和液體處理單元，用于控制光學(xué)生物傳感裝置中液體的替換與流動(dòng)；

所述系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)采集處理單元，用于控制光學(xué)生物傳感裝置的自動(dòng)運(yùn)行，并用于信號(hào)的濾波、放大、采集和處理。

本實(shí)用新型中，所述的斜入射光反射差成像單元，具體包括：?jiǎn)紊獍l(fā)生器1，反射鏡，擴(kuò)束器3，起偏器5，偏振調(diào)制器6，相移器7，透鏡8，成像透鏡9，檢偏器10，狹縫11，光電探測(cè)器12，生物芯片17，流體腔19，三維手動(dòng)調(diào)節(jié)臺(tái)20，機(jī)械平移臺(tái)21，其中：

單色光發(fā)生器1和擴(kuò)束器3，用于產(chǎn)生并擴(kuò)展準(zhǔn)直的單色光；按照光路的要求，在單色光發(fā)生器1輸出光的前方光路中安放一塊反射鏡2，或者順序安放兩塊反射鏡2和4；

起偏器5，位于擴(kuò)束器3后面，用于將入射光變換為偏振光；

偏振調(diào)制器6，位于起偏器5后面，用于在兩個(gè)互相垂直的方向上引入周期性變化的相位差，從而周期性改變?nèi)肷涔獾钠駹顟B(tài)；

相移器7，位于偏振調(diào)制器6后面，用于在兩個(gè)互相垂直的方向上產(chǎn)生一個(gè)可以調(diào)節(jié)的相位差，從而改變偏振光的偏振狀態(tài)；

生物芯片17放置于能夠提供液體環(huán)境的的流體腔19中；

透鏡8，在相移器7后面，用于將入射光聚焦在生物芯片17后表面，并使聚焦光沿y方向具有一定的空間分布，從而實(shí)現(xiàn)一維光掃描；

成像透鏡9，位于反射光路上，用于將生物芯片17前表面的反射光、后表面的反射光以及多次反射光進(jìn)行空間分離；

檢偏器10，位于成像透鏡9后面，用于改變反射光的偏振態(tài)；

狹縫11，位于檢偏器10后面，允許生物芯片17后表面的反射光通過(guò)，阻擋其余所有的反射光；