[發(fā)明專利]一種基于45°雙驅(qū)動(dòng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)彈光調(diào)制的生物傳感系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710700685.4
• 申請(qǐng)日: 2017-08-16
• 公開（公告）號(hào): CN107543814B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李克武;王志斌;王爽;李曉;景寧;薛銳;于慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/75
• 分類號(hào): G01N21/75;G01N21/21;G01N21/01;G01N33/50
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11435
• 代理人: 申紹中

1.一種基于45°雙驅(qū)動(dòng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)彈光調(diào)制的生物傳感系統(tǒng)，包括檢測(cè)激光(1)、起偏器(2)、生化反應(yīng)池(3)、彈光調(diào)制器(6)、檢偏器(7)和光電探測(cè)器(8)，其特征在于：還包括微流注射泵(4)、可調(diào)節(jié)狹縫(5)、FPGA控制模塊(9)和控制電腦(10)，所述檢測(cè)激光(1)經(jīng)起偏器(2)進(jìn)入生化反應(yīng)池(3)，所述生化反應(yīng)池(3)由半柱面鏡與硅晶片(34)采用PDMS間隔封裝而成，并且還構(gòu)建有待測(cè)溶液(31)的流入通道和廢液輸出通道，該流入通道和輸出通道均與微流注射泵(4)聯(lián)接，經(jīng)生化反應(yīng)池(3)反射后的光通過可調(diào)節(jié)狹縫(5)進(jìn)入彈光調(diào)制器(6)，所述彈光調(diào)制器(6)為45°雙驅(qū)動(dòng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)彈光調(diào)制器，包括成45°角的雙驅(qū)動(dòng)壓電晶體和彈光晶體，所述壓電晶體通過LC諧振高壓控制電路與FPGA控制模塊(9)連接，所述彈光調(diào)制器(6)、檢偏器(7)、光電探測(cè)器(8)、FPGA控制模塊(9)和控制電腦(10)依次連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于45°雙驅(qū)動(dòng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)彈光調(diào)制的生物傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述半柱面鏡為半柱面耦合棱鏡，所述PDMS將硅晶片(34)封裝到半柱面耦合棱鏡的底面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于45°雙驅(qū)動(dòng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)彈光調(diào)制的生物傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述FPGA控制模塊(9)包括FPGA單元和AD采集單元，所述壓電晶體通過LC諧振高壓控制電路與FPGA控制模塊(9)的FPGA單元連接，所述光電探測(cè)器(8)通過AD采集單元與FPGA單元連接，所述FPGA單元與控制電腦(10)連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于45°雙驅(qū)動(dòng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)彈光調(diào)制的生物傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述硅晶片(34)上固定有生物識(shí)別分子(33)，待測(cè)溶液(31)內(nèi)有待測(cè)生物分子(32)，該待測(cè)生物分子(32)可與生物識(shí)別分子(33)接觸發(fā)生生化反應(yīng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于45°雙驅(qū)動(dòng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)彈光調(diào)制的生物傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述生物識(shí)別分子(33)采用物理吸附或化學(xué)共價(jià)鍵鏈接固定在硅晶片(34)上。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于45°雙驅(qū)動(dòng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)彈光調(diào)制的生物傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述待測(cè)溶液(31)中待測(cè)生物分子(32)與硅晶片(34)上生物識(shí)別分子(33)的生化相互作用采用溶液環(huán)境層、生物分子相互作用層和硅晶片基底的典型三層膜結(jié)構(gòu)等效光學(xué)模型。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于45°雙驅(qū)動(dòng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)彈光調(diào)制的生物傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述45°雙驅(qū)動(dòng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)彈光調(diào)制器提供驅(qū)動(dòng)幅值相同，相位相差π/2的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓，使彈光調(diào)制器(6)工作在純行波模式，調(diào)制相位幅值為一常量，而調(diào)制快軸以彈光調(diào)制器(6)諧振工作頻率的一半做圓周運(yùn)動(dòng)，并且調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電壓使彈光調(diào)制相位幅值取π/2。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于45°雙驅(qū)動(dòng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)彈光調(diào)制的生物傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述FPGA控制模塊(9)的FPGA單元控制45°雙驅(qū)動(dòng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)彈光調(diào)制器工作，并通過AD采集單元完成調(diào)制信號(hào)的倍頻項(xiàng)提取；所述控制電腦(10)接收FPGA單元傳輸上來的倍頻項(xiàng)數(shù)據(jù)，解調(diào)出生物分子膜層的橢偏參量，最后完成生物分子層的厚度和表面質(zhì)量密度的求解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生物分子相互作用的專一性、動(dòng)力學(xué)和親和力以及分析物的濃度分析，并實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。