[發明專利]一種掃描式局域增強生化傳感裝置

在審

• 申請號: 201711348665.1
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108106994A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 羅先剛;蒲明博;張濤;高平;趙澤宇;馬曉亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/31;G01N21/552
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種掃描式局域增強生化傳感裝置，包括：光源系統出射的光束垂直聚焦到二維掃描溫度控制系統中的多通道微流控傳感單元；二維掃描溫度控制系統控制陣列傳感單元依次通過聚焦光束并往返循環掃描，同時光譜儀實時獲取對應的光譜；自動進樣及清洗系統向多通道微流控傳感單元注入被測樣品；從傳感單元透過的光束經顯微成像系統中的分光鏡分為兩束光，透射光進入顯微成像系統中的CCD探測器成像并將信號傳輸至計算機及上位機分析系統進行處理分析；而反射光進入光譜儀后，光譜儀采集到的光譜數據傳輸至計算機及上位機分析系統進行處理分析，計算機及上位機分析系統實時顯示多通道檢測情況。可實現高通量、多通道并行檢測、實時動態檢測。

技術領域

本發明屬于生化傳感技術領域，具體涉及一種掃描式局域增強生化傳感裝置。

背景技術

生化傳感技術是傳感技術的重要分支，關系到人們生活息息相關的公共安全、病毒、細菌檢測、臨床醫學、環境檢測等領域。傳統生化傳感技術通常需要標記，其中90％的工作量用在標記，主要使用放射性同位素、酶或熒光等作為標識物，安全性差和穩定性差，同時系統體積大、靈敏度低、過程繁瑣、效率低。不能滿足快速、靈敏、特效和高通量檢測的需求。

近年來，隨著納米技術、物理化學與生命科學的交叉融合，金屬微納結構的優良電磁性質和生物親和性引起了人們的廣泛關注，無標記生化檢測技術得到迅速發展，特別是表面等離子體共振(SPR)傳感技術，目前利用SPR技術的分析儀已經商品化，并進入市場，已被廣泛應用于臨床診斷、環境監測和視頻安全等，其工作原理是采用棱鏡耦合加上高進度角度掃描的方式進行信號探測，BIACORE公司所產的BIACORE3000-SPR分析儀售價高達幾百萬，儀器體積較大，根本無法實現普及應用和滿足外場探測的需求，很難達到高通量、多通道并行傳感檢測的目的。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為克服傳統SPR生化傳感技術低通量、成本高、系統復雜、周期長等不足，提供一種掃描式局域增強生化傳感裝置，利用二維掃描方式、局域表面等離子體共振技術和微流控技術，實現高通量、高靈敏度、免標記、實時顯示結果以及特定溫度下測量的生化傳感檢測技術。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：本發明提供了一種掃描式局域增強生化傳感裝置，包括光源系統、二維掃描溫度控制系統、多通道微流控傳感單元、顯微成像系統、光譜采集系統、計算機及上位機分析系統、自動進樣及清洗系統、廢液裝置。其中：光源系統出射的光束垂直聚焦到二維掃描溫度控制系統中的多通道微流控傳感單元；二維掃描溫度控制系統中的二維電動平移臺移動使聚焦光束依次通過陣列傳感單元并往返循環掃描，同時光譜采集系統實時獲取對應的光譜；自動進樣及清洗系統向多通道微流控傳感單元注入被測樣品；從傳感單元透過的光束經顯微成像系統中的分光鏡分為兩束光，透射光進入顯微成像系統中的CCD探測器成像并將信號傳輸至計算機及上位機分析系統進行處理分析；而反射光進入光譜采集系統后，光譜采集系統采集到的光譜數據傳輸至計算機及上位機分析系統進行處理分析，計算機及上位機分析系統實時顯示多通道檢測情況及結果。

上述方案中，所述光源系統包括光源、準直器和聚焦透鏡；從光源出射的光束經準直器準直為平行光束，然后經聚焦透鏡聚焦到傳感單元。所述光源系統包含的光源采用鹵鎢燈、LED燈中的一種，光源的光譜范圍為300～2000nm。

上述方案中，所述二維掃描溫度控制系統由二維電動平移臺和溫度控制系統組成，該二維電動平移臺采用中間鏤空設計，移動精度達微米量級，用于安裝多通道微流控傳感單元；該溫度控制系統安裝在二維電動平移臺上，為傳感檢測提供恒溫條件。

上述方案中，多通道微流控傳感單元包括底層的石英載玻片和上層的PDMS層，傳感單元呈陣列式覆載在載波片上，單個傳感單元為金屬納米陣列結構，上層PDMS層包含微流道、反應室及多通道進出口；所述石英載玻片和PDMS層通過等離子鍵合。