[發明專利]基于MEMS振鏡的高通量陣列掃描式LSPR傳感檢測系統

在審

• 申請號: 202110546624.3
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113295651A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 耿照新;馮天泰
• 申請（專利權）人: 中央民族大學
• 主分類號: G01N21/552
• 分類號: G01N21/552;G01N21/01
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王毅

本發明提供一種基于MEMS振鏡的高通量陣列掃描式LSPR傳感檢測系統，系統包括：光學探測單元、傳感單元陣列、控制系統和數據記錄與處理單元；光學探測單元用于通過光源提供的光信號經光學探測單元中的光纖傳至光學探頭，并經微電機系統MEMS振鏡中的反射鏡入射到傳感單元陣列；傳感單元陣列用于接收光信號，并通過柔性芯片使接收到的光信號按入射光路返回至光學探測單元中的光纖，并經光纖進入數據記錄與處理單元中的光譜儀實現數據光電轉換；數據記錄與處理單元用于進行數據記錄與數據分析處理；控制系統用于實現對不同探測對象的切換；本發明提供的系統能夠滿足生化傳感需要，同時結構簡單，成本低。

技術領域

本發明涉及生化傳感檢測技術領域，尤其涉及一種基于MEMS振鏡的高通量陣列掃描式LSPR傳感檢測系統。

背景技術

傳感技術是現代信息技術的重要組成部分，在國家安全、科學試驗、醫療衛生、以及環境監測方面發揮重要作用。生化傳感技術是傳感技術的重要分支，關系到與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(通常在納摩爾量級)、過程繁瑣、效率低。不能滿足快速(以便實時處理和控制危險物)、靈敏(以便探測微量的劇毒物質)、特效(排除非致病性成份的干擾和污染)的需求。近年來，部分無標記檢測方法得到迅速發展，出現了橢圓偏振光、光尋址電位、離子敏場效應晶體管、表面聲波和石英晶振微天平等傳感技術，提高了檢測效率，但在探測系統的集成化、靈敏度提高等方面仍然需要開展大量工作。

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，目前利用SPR技術的分析儀已經商品化，并進入市場，其工作原理是采用棱鏡耦合加上高精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。

傳統生化傳感技術通常需要標記，并且系統體積大、靈敏度低、過程繁瑣、效率低，不能滿足快速、靈敏、特效、高通量檢測的需求。近年來，隨著微納米加工技術、信息技術和微流控技術的發展，無標記生化檢測方法得到迅速發展，特別是局域表面等離子體共振(LSPR，Localized Surface Plasmon Resonance)傳感技術，能夠實時監測生物分子間的相互作用，已被廣泛應用于蛋白質組學、藥物研發、臨床診斷、食品安全和環境監測等領域，并且提高了檢測效率。在生物醫學傳感及測量平臺已在醫療中發揮重大作用。

發明內容

針對現有技術中的問題，本發明實施例提供一種基于MEMS振鏡的高通量陣列掃描式LSPR傳感檢測系統。

具體地，本發明實施例提供了以下技術方案：

第一方面，本發明實施例提供了一種基于MEMS振鏡的高通量陣列掃描式LSPR傳感檢測系統，包括：光學探測單元、傳感單元陣列、控制系統和數據記錄與處理單元；所述光學探測單元包括光源、光纖、光學探頭和反射鏡；所述傳感單元陣列包括孔板、置于孔板孔內的柔性芯片和孔板支架；所述控制系統包括計算機終端、步進電機和偏轉電機；所述數據記錄與處理單元包括光譜儀、光纖和計算機終端；其中，所述控制系統中的偏轉電機與所述光學探測單元中的反射鏡構成微電機系統MEMS振鏡，所述微電機系統MEMS振鏡用于按照預設的時間順序和預設的偏轉角度將接收到的光信號進行依次傳導；所述光信號為光學探測單元中光源提供的光信號；所述預設的偏轉角度由偏轉電機控制形成入射光路；

所述光學探測單元用于通過所述光源提供的光信號經所述光學探測單元中的所述光纖傳至所述光學探頭，并經所述微電機系統MEMS振鏡中的反射鏡入射到所述傳感單元陣列；

所述傳感單元陣列用于接收光信號，并通過所述柔性芯片使接收到的光信號按入射光路返回至所述光學探測單元中的光纖，并經光纖進入所述數據記錄與處理單元中的光譜儀實現數據光電轉換；