[發明專利]一種利用數字微鏡陣列的表面等離子體共振傳感器

在審

• 申請號: 202010146631.X
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111175255A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 張海汐;何浩培;李學金
• 申請（專利權）人: 寧波赫柏生物科技有限公司
• 主分類號: G01N21/552
• 分類號: G01N21/552
• 代理公司: 成都明濤智創專利代理有限公司 51289
• 代理人: 丁國勇

本發明涉及一種利用數字微鏡陣列的表面等離子體共振傳感器，包括轉臺、第一反射棱鏡、第二反射棱鏡、金屬片、聚焦透鏡、光電轉換器和數字微鏡陣列。該發明利用雙棱鏡結構使得出射光線和入射光線始終平行，這樣只需以成像面中心為軸轉動棱鏡即可改變入射光同金屬片之間的角度，由于棱鏡固定于轉臺上，轉動可以通過步進電機一貫順/逆時針運轉實現，消除了步進電機往復運動回程差造成的角度漂移問題，另外，利用數字微鏡陣列通過逐次記錄子區塊光強再組合成像的好處在于：記錄光強的光電轉換器的光敏區面積較大，其靈敏度高于CCD或CMOS上單像素的靈敏度，而實際在這一類傳感器中人們真正希望的是逐點記錄光強信息而非真正意義上的“成像”。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，尤其涉及一種利用數字微鏡陣列的表面等離子體共振傳感器。

背景技術

傳統的表面等離子體共振傳感器的檢測原理是通過入射光照射棱鏡并經過棱鏡上附著樣品的金片內全反射，然后再次經棱鏡折射形成出射光，最終由CCD接收端或者CMOS端接收出射光實現數據呈現。由于表面等離子體傳感器傳感特性，需要根據待探測物質折射率的不同來改變入射光的角度，傳統檢測方案大多是通過機械結構直接改變入射光的射入角度，并同時通過機械結構尋找合適的接收端位置來采集出射光，其弊端在于機械結構復雜，需要同時改變入射光光源和接受端兩個器件的位置，在尋找角度的時候步進電機驅動的機械結構需要往復運動，容易因步進電機固有的回程差導致角度控制不精準，另外，商用CCD或者CMOS接收端大多為精細成像需求所設計，其像素數量大（通常在幾十萬到幾千萬），傳感面積小，在弱光下靈敏度偏低，然而實際上該類傳感器所希望探測的生物樣品面積較大，其所造成光波前強度改變的面積遠大于CCD或CMOS的單位像素面積，人們真正希望的是較大區塊地逐塊記錄出射光波前的光強信息，總的像素數量并不是很大（通常在幾十到幾百），并非真正意義上的“成像”。

發明內容

針對上述現有技術的現狀，本發明提供一種利用數字微鏡陣列的表面等離子體共振傳感器以解決背景技術中提出的問題。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：

一種利用數字微鏡陣列的表面等離子體共振傳感器，包括轉臺、第一棱鏡、第二棱鏡、金屬片、聚焦透鏡、光電轉換器和數字微鏡陣列，所述的第一棱鏡、第二棱鏡和金屬片固定安裝在所述的轉臺上，且所述的金屬片附著在第一棱鏡的反射面上，金屬片所在的平面垂直轉臺的轉動平面，并且金屬片上傳感面的中心和所述的轉臺的轉動中心重合并以此為圓心可隨著轉臺轉動，所述的第二棱鏡以所述的轉臺的轉動中心為圓心設置在所述的轉臺邊緣，所述的數字微鏡陣列和光電轉換器相對設置在所述的轉臺外圍兩側，且所述的光電轉換器和轉臺之間設置有聚焦透鏡，所述的數字微鏡陣列調制入射光并折射，使得光波依次經過所述的第一棱鏡、第二棱鏡、聚焦透鏡，最終進入光電轉換器使得光強信息轉化為電信號并以數據呈現，且所述的數字微鏡陣列與所述的第一棱鏡之間形成的光路與所述的第二棱鏡與聚焦透鏡之間形成的光路始終保持平行。

進一步的，所述的第一棱鏡和第二棱鏡可以是三棱鏡或者平凸柱面鏡, 且平凸柱面鏡更容易實現光路，非常方便。在不妨礙光線路徑的前提下兩個棱鏡之間也可以緊密相連或者熔為一體。

進一步的，所述的金屬片和第一棱鏡之間設置有匹配油。通過在金片和第一棱鏡之間填充匹配油，匹配油的折射率接近棱鏡以消除金片所在透明薄片和第一棱鏡間隙之間存在的空氣造成光路的誤差。

進一步的，所述的金屬片由納米級別厚度的金或者銀等貴金屬鍍膜于透明薄片制成，厚度為20~100納米。其表面附著功能化的生化分子，用來捕捉特定類型的待測生化分子，金屬表面可以為平整結構也可以刻蝕有一些特定結構。

進一步的，所述的轉臺可順時針或者逆時針轉動15~30度。通過旋轉調節轉臺使得入射光以精準的角度照射到需檢測的樣品從而于反射光中得出一定的強弱光信號，并由光電轉換器采集轉換成電信號。

與現有技術相比，本發明的優點在于：