专利名称：光学表面等离子共振生物传感器模块化角度调制机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学表面等离子共振(Surface plasmon resonance, SPR)生物传感器领域，具体涉及一种光学SPR生物传感器模块化角度调制机构。
背景技术：
近10年来，光学SPR生物传感技术在实现方式、仪器开发和应用领域的拓展上都获得了迅猛的发展。光学SPR生物传感器的检测机理如下将生物分子的识别膜固定在光学SPR传感器Au膜表面，分子识别膜捕捉被测的分析物，致使传感器Au膜表面的折射率变化，因此无需标记分子就可直接进行测试，实现非破坏性的实时在线检测。光学SPR生物传感器按激发表面等离子波的本体不同，有光学棱镜型、光波导型、光栅型等，按光调制的方式不同以有强度调制型、波长调制型和相位调制型等，光纤SPR生物传感器可以检测附着上光纤表面微小变化的样品，具有很高的灵敏度，适用于定量测定样品溶液中的微量生物和化学物质。近些年来，光学SPR生物分析仪的便携化和微型化是一个新兴的研究热点，便携式光学SPR生物分析仪如果仍采用传统的更换芯片方法，则使操作十分困难，便携式光学SPR生物分析仪要求整体更换带有Au膜的生物芯片组件。光学SPR生物传感器由一套光学检测系统和生物传感器本体构成，单一的生物传感器由在玻璃基板表面生长50nm的Au膜和生物耦联膜组成。生物传感器表面的50nm Au膜和生物敏感膜是光学SPR生物传感器的关键，在实际应用中，生物敏感膜随着受感测次数的增加而功能退化，进而难以对被测样品产生正确的信号响应。在使用时，光学SPR生物传感器中的Au膜、生物耦联膜(生物芯片)与光学表面等离子波产生本体是不可分离的，这时就需要将生物传感器一起更换。如中国专利文献CN101539570A中公开了一种光学SPR生物芯片、传感器与微流池的耦合装置，但该装置只能耦合利用国外进口的集成式生物传感器，导致仪器整体造价高昂，势必增加用户的使用、维护成本，难以得到普及应用；CN102095684A中公开了一种光学表面等离子共振生物传感器多自由度调整机构，但其激光器光源是固定的，入射光可调整的角度范围有限，难以满足不同物质成分的检测需要；CN102410989A中公开了一种光学表面等离子共振生物传感器双通道多自由度调整机构，其虽然可进行多自由度的调整，但其操作程序较复杂，试验现象调整位置的重现性不易实现，仪器校准及检测的效率难以尽如人意。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种光学SPR生物传感器模块化角度调制机构，利用本装置可快速方便地更换芯片模组(Au膜、生物耦联膜和光学表面等离子波产生本体)，可以大幅度降低光学SPR传感器的制造、使用维护成本，且检测精度大为提高。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是设计一种光学表面等离子共振生物传感器模块化角度调制机构，包括芯片模组、激光器调节单元、CXD调节单元、机架，所述芯片模组包括固定架、光学棱镜、微流池和微流池载体，所述光学棱镜嵌放在固定架中，所述微流池嵌合于所述微流池载体底部，该微流池载体经由两侧的定向轴压合于所述固定架上，使微流池与所述棱镜紧密压合；所述CCD调节单元包括CCD架、调节把手、调节丝杆和锁紧螺钉，所述调节丝杆活动螺接于所述机架中，其一端安装所述调节把手，所述CCD架安装固定在所调节丝杆上，经由所述调节把手旋转该调节丝杆带动所述CCD架水平左右位移；所述激光器调节单元包括半圆卡、摆臂架、滚轮、滑轨、调节螺钉、锁紧螺钉和丝杆，所述摆臂架经由转轴活动安装于所述机架上，所述半圆卡安装在该摆臂架上，用于安装卡合相对应的激光器，所述滚轮安装于所述摆臂架的下侦牝其与设置于该摆臂架下方的滑轨滑动配合完成对所述摆臂架的摆动角度的调节，使所述激光器调节单元所承载的激光器、芯片模组所耦合的芯片组件与CCD调节单元所搭载的CXD图像传感器之间形成对应的检测光路通道。所述机架包括底板、主限位块、定位板、主架、副架和副限位块，所述主架和副架通 过定位板安装在所述底板上；所述摆臂架经由转轴活动安装于所述主架上，所述调节丝杆活动螺接于所述副架中；所述主限位块和副限位块分别限定丝杆和调节丝杆的轴向位置，在所述定位板和副架上分别有相应的定向滑道，依次限定所述滑轨、CCD架的位移轨迹。所述激光器调节单元还包括带动所滑轨位移的丝杆和定位丝杆的锁紧螺钉，该丝杆一端安装有把手，其另一端活动螺接于所述主架中。在所述摆臂架中设置有由支撑弹簧和调节螺钉构成的调节组件，用以调节激光器水平方向的左右移动。所述激光器调节单元还包括用于所承载激光器定位的定位环。在所述固定架上与所述微流池载体相搭接的的一侧面上设置有定位块，以使微流池对棱镜各次的压紧力相同。所述摆臂架的摆动角度为40° 90°。本发明具有积极有益的效果I.本发明结构设计精巧，定位准确激光器、芯片模组和CXD三者之间光路的一致性调整方便；微流池与芯片模组之间的压力松紧调节方便，使微流池与Au膜紧密接触，既防止样品溶液泄漏又防止因压力过大而损伤Au膜；方便提升微流池，且微流池提升与复位后，能够保持微流池与生物芯片组件准确定位；2.芯片模块化，具有快速便捷的更换芯片功能，确保微流池能够与集成表面等离子共振传感器光学表面芯片对准，提高了生物传感器的分析精度，同时也大幅度降低光学SPR传感器的使用维护成本；3.本机构使用生物芯片的更换能够在Imin内完成，大大缩短光学SPR生物传感器调整时间；4.结构紧凑，体积小，操作使用(更换芯片)简便。
图I为一种光学表面等离子共振生物传感器模块化角度调制机构的立体结构示意图；图2为一种光学表面等离子共振生物传感器模块化角度调制机构的芯片模组的立体结构示意图；图3为一种光学表面等离子共振生物传感器模块化角度调制机构的激光器调节单元的立体结构示意图；图4为一种光学表面等离子共振生物传感器模块化角度调制机构的CCD调节单元的立体结构示意图；图5为一种光学表面等离子共振生物传感器模块化角度调制机构的机架的立体结构示意图；图6为一种光学表面等离子共振生物传感器模块化角度调制机构的激光器调节单元的摆臂架的剖面结构示意图。图中，I为固定架，2为光学棱镜，3为微流池，4为定位块，5为固定螺母，6为微流池载体，7为滑轨，8为滚轮，9为激光器，10为摆臂架，11为定位环，12为半圆卡，13为调节螺钉，14为丝杆，15为锁紧螺钉，16为把手，17为调节把手，18为(XD，19为C⑶架，20为调节丝杆,21为锁紧螺钉,22为底板,23为副限位块,24为副架,25为主架,26为定位板,27为 主限位块，28为芯片模组，29为激光器调节单元，30为CXD调节单元，31为机架，32为支撑弹簧。
具体实施例方式下面结合具体实施例进一步阐述本发明，但并非是对本发明保护范围的限定。实施例I 一种光学表面等离子共振生物传感器模块化角度调制机构，参见图I至图6，包括芯片模组28、激光器调节单元29、CXD调节单元30、机架31，机架31包括底板22、主限位块27、定位板26、主架25、副架24和副限位块23，主架25和副架24通过定位板26安装在底板22上；芯片模组28包括固定架I、光学棱镜2、微流池3和微流池载体6，光学棱镜2嵌放在固定架I中，在固定架I上与微流池载体6相搭接的的一侧面上设置有定位块；微流池3嵌合于微流池载体6底部，该微流池载体6经由两侧的定向轴压合于固定架I上，直到压到定位块的位置，以使微流池对光学棱镜2各次的定位距离相同，进而保证每次达到同样的松紧度，然后用两边的两个固定螺母锁紧；CCD调节单元30包括CCD架19、调节把手17、调节丝杆20和锁紧螺钉21，调节丝杆20活动螺接于机架31的副架中，其一端安装有调节把手16，CXD架19安装固定在调节丝杆20上，经由调节把手17旋转该调节丝杆带动CXD架19水平左右位移；激光器调节单元29包括半圆卡12、摆臂架10、滚轮8、滑轨7、调节螺钉13、用于激光器定位的定位环11、带动滑轨7位移的丝杆14和定位该丝杆14的锁紧螺钉15，该丝杆14 一端安装有把手16，其另一端活动螺接于主架25中的对应位置处；摆臂架10经由转轴活动安装于机架31的主架25上，摆臂架10中设置有由支撑弹簧32和调节螺钉13构成的调节组件，用以调节激光器9水平方向的左右移动，半圆卡12安装在该摆臂架10上，用于安装卡合相对应的激光器9，滚轮8安装于摆臂架10的下侧，其与设置于该摆臂架10下方的滑轨7滑动配合完成对摆臂架10的摆动角度的调节(摆动角度范围为40° 90° )，使激光器调节单元29所承载的激光器9、芯片模组28所耦合的芯片组件与CXD调节单元30所搭载的CXD图像传感器之间形成对应的检测光路通道。机架31上的主限位块27和副限位块23分别限定丝杆14和调节丝杆20的轴向位置，在定位板26和副架24上分别有相应的定向滑道，依次限定滑轨7、CXD架19的位移轨迹。上述光学表面等离子共振生物传感器模块化角度调制机构的操作使用方法芯片模组沿着主架25上的定位面，向下缓慢放到定位面上，然后，手动旋转把手16，使激光器9旋转；同时手动旋转把手17，使CXD架19水平移动。两者协调调整到合适的位置，直到发生试验现象。最后分别旋紧锁紧螺钉15和锁紧螺钉21，最终确定发生试验现象的机构位置。
改变上述实施例中的各个具体的结构尺寸参数，或者部件的等同替换等，可形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。
权利要求
1.ー种光学表面等离子共振生物传感器模块化角度调制机构，包括芯片模组、激光器调节单元、CXD调节单元、机架，其特征在于，所述芯片模组包括固定架、光学棱镜、微流池和微流池载体，所述光学棱镜嵌放在固定架中，所述微流池嵌合于所述微流池载体底部，该微流池载体经由两侧的定向轴压合于所述固定架上，使微流池与所述棱镜紧密压合；所述CCD调节单元包括CCD架、调节把手、调节丝杆和锁紧螺钉，所述调节丝杆活动螺接于所述机架中，其一端安装所述调节把手，所述CCD架安装固定在所调节丝杆上，经由所述调节把手旋转该调节丝杆带动所述CCD架水平左右位移；所述激光器调节单元包括半圆卡、摆臂架、滚轮、滑轨，所述摆臂架经由转轴活动安装于所述机架上，所述半圆卡安装在该摆臂架上，用于安装卡合相对应的激光器，所述滚轮安装于所述摆臂架的下侧，其与设置于该摆臂架下方的滑轨滑动配合完成对所述摆臂架的摆动角度的调节，使所述激光器调节单元所承载的激光器、芯片模组所耦合的芯片组件与CCD调节单元所搭载的CCD图像传感器之间形成对应的检测光路通道。
2.根据权利要求I所述光学表面等离子共振生物传感器模块化角度调制机构，其特征在于，所述机架包括底板、主限位块、定位板、主架、副架和副限位块，所述主架和副架通过定位板安装在所述底板上；所述摆臂架经由转轴活动安装于所述主架上，所述调节丝杆活动螺接于所述副架中；所述主限位块和副限位块分别限定丝杆和调节丝杆的轴向位置，在所述定位板和副架上分别有相应的定向滑道，依次限定所述滑轨、CCD架的位移轨迹。
3.根据权利要求2所述光学表面等离子共振生物传感器模块化角度调制机构，其特征在于，所述激光器调节单元还包括带动所滑轨位移的丝杆和定位丝杆的锁紧螺钉，该丝杆一端安装有把手，其另一端活动螺接于所述主架中。
4.根据权利要求2所述光学表面等离子共振生物传感器模块化角度调制机构，其特征在于，在所述摆臂架中设置有由支撑弹簧和调节螺钉构成的调节组件，用以调节激光器水平方向的左右移动。
5.根据权利要求2所述光学表面等离子共振生物传感器模块化角度调制机构，其特征在于，所述激光器调节单元还包括用于所承载激光器定位的定位环。
6.根据权利要求2所述光学表面等离子共振生物传感器模块化角度调制机构，其特征在于，在所述固定架上与所述微流池载体相搭接的的一侧面上设置有定位块，以使微流池对棱镜各次的压紧カ相同。
7.根据权利要求2所述光学表面等离子共振生物传感器模块化角度调制机构，其特征在于，所述摆臂架的摆动角度为40° 80°。
全文摘要
本发明涉及一种光学SPR生物传感器模块化角度调制机构。其包括芯片模组、激光器调节单元、CCD调节单元、机架，其激光器调节单元包括半圆卡、摆臂架、滚轮、滑轨，摆臂架经由转轴活动安装于所述机架上，半圆卡安装在该摆臂架上，滚轮安装于所述摆臂架的下侧，与设置于摆臂架下方的滑轨配合调节摆臂架摆动角度，使激光器、芯片组件与CCD图像传感器之间形成对应的光路检测通道。本发明结构精巧，定位准确，光路的一致性调整方便；微流池与芯片模组之间的压力松紧调节方便，使微流池与Au膜紧密接触，既防止样品溶液泄漏又防止因压力过大而损伤Au膜；方便提升微流池，且微流池提升与复位后，能够保持微流池与生物芯片组件准确定位。
文档编号G01N21/01GK102841053SQ20121035645
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者胡建东, 陈阳, 朱晨文, 魏文松, 李会芹 申请人:河南农业大学