一种多通道的表面等离子共振生物传感检测装置的制作方法

本发明涉及表面等离子共振生物检测领域，尤其涉及一种多通道的表面等离子共振生物传感检测装置。

背景技术：

在众多生物化学传感分析技术中，表面等离子共振生物传感技术用于生物医学、环境、农业、食品安全中的生物样品的检测已经成为了新的研究热点。表面等离子共振检测技术与质相色谱、液相色谱、红外紫外吸收技术和原子发射等技术相比，具有实时性强、免标志及检测无损伤等特点。表面等离子共振生物传感技术是利用光在高折射率基板与贵重金膜界面发射全反射后，产生透过界面一定深度的倏逝波，激发贵重金属内部的自由电子产生集体震荡，在贵金属表面产生等离子波（表面等离子波），当表面等离子波的传播常数与入射光波的传播常数相同时，即产生表面等离子共振现象，此时反射光强度最小。通过检测产生反射光强度最少的共振角的变化，确定待测样品的介电常数，进而分析待测样品的生物化学特性。图2为现有技术中的表面等离子共振生物传感装置的示意图，表面等离子共振生物传感装置包括菱形结构的半圆柱棱镜23，棱镜的之上设置具有基板21和金属层22的芯片，设置在半圆柱棱镜两侧作为光源的光学系统24和光电检测器25。该金属层由薄膜状的平坦部26和相互隔开间隔配置的金属微粒27形成的凸出部构成。但现有的设备仍然存在着一些问题：现有设备中的激光器往往在摆动过程中，只要发生了一次等离子共振，便不再继续摆动，从而检测的溶液浓度不准确进而影响了装置检测的准确度。

技术实现要素：

为解决上述的装置的准确度的问题，本发明采用如下技术方案：

一种多通道的表面等离子共振生物传感检测装置包括支撑架以及设置在支撑架上的半圆柱棱镜，所述半圆柱棱镜的两侧分别安装有朝向半圆柱棱镜轴截面入射光束的激光器和用于检测半圆柱棱镜轴截面反射光束能量的光电检测器，所述半圆柱棱镜的上表面通过折射率匹配液连接有玻璃片，所述的玻璃片表面镀有金属膜，所述的金属膜上覆盖有两个以上容纳不同检测溶液的微流板从而形成了两个以上发生等离子共振的生物敏感区，所述激光器通过连杆架与所述支撑架摆动连接，所述支撑架上设有用于驱动所述连杆架绕所述半圆柱棱镜往复摆动以调整所述激光器发出的激光的入射角度的旋转驱动机构。

所述激光器设置在所述连杆架上，且所述连杆架上设有用于驱动所述激光器在所述连杆架上滑动的直线驱动机构。

所述支撑架包括两个相对设置的立柱，所述半圆柱棱镜的两端对应设置在相应的立柱上，所述连杆架包括两个侧边连杆，两个侧边连杆的一端与对应的立柱转动配合、另一端滑动装配有横杆，所述激光器设置在所述横杆上。

所述旋转驱动机构包括设置在支撑架上的角度电机，角度电机的动力输出轴与所述连杆架连接，所述直线驱动机构包括滑块电机，滑块电机通过螺母丝杠传动机构带动所述激光器在连杆架上移动，所述多通道的表面等离子共振生物传感检测装置还包括用于控制所述角度电机以及滑块电机的控制单元。

所述多通道的表面等离子共振生物传感检测装置还包括用于隔离外部光照的遮光箱体，从而形成了蔽光暗室。

所述的光电检测器设置在支撑架上的一侧，与所述的激光器相对设置。

所述的一种多通道的表面等离子共振生物传感器检测装置还包括样品容器，所述的样品容器至少设置有两个，所述的样品容器通过管道与所述的微流板相连。

所述的一种多通道的表面等离子共振生物传感检测装置还包括与光电检测器相连用于采集数据的数据采集单元。

所述的支撑架、连接架、旋转驱动机构、直线驱动机构、半圆柱棱镜、激光器、光电检测器均设置在遮光箱体中。

本发明的有益效果是：该装置中的支撑架能够在旋转驱动机构的带动下进行摆动，激光器在随着支撑架的摆动改变位置的同时也在支撑架上进行滑动，从而更大程度的改变了激光入设得角度，由于旋转驱动机构驱动支撑架进而带动激光器进行多次摆动，从而提高了生物敏感区发生等离子共振的次数，根据多次等离子共振检测到的数据进行分析，可以得出更加精准的检测溶液的浓度，提高了本装置的检测精准度。

附图说明

图1是现有技术中的表面等离子共振生物传感装置的示意图；

图2是本发明的实施例的多通道的表面等离子共振生物传感检测装置的结构示意图；

图3是图2的遮光箱体内部相关设备相连接的结构示意图；

图4为图2中微流板的局部放大图；

图1：21、基板；22金属层；23、棱镜；24、光学系统；25、光电检测器；26、平坦部；27、金属微粒；

图2：1、样品容器；2、激光器；3、半圆柱棱镜；4、旋转驱动机构；5、微流板；6、光电检测器；7、支撑架；8、数据采集单元；9、遮光箱体；a、第一侧杆；b、第二侧杆；c、横杆；10、微流板；

图4：101、凹槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的多通道表面等离子共振生物传感检测装置的实施例，如图1所示：包括样品进样池1、玻璃片5、旋转驱动机构4、由a、b和c连杆架，支撑架7，半圆柱棱镜3，激光器2，光电检测器6，数据采集单元8，遮光箱体9。样品进样池1通过管道与微流板相连，使得样品能够进行共振；遮光箱9体处于最外层，包裹着所有部件；支撑架7处于遮光箱体中间，分设在左右两侧，支撑架7中间通过半圆的凹槽保护壳将半圆柱棱镜3夹着；半圆柱棱镜3上附着一层金属膜，带有凹槽的微流板10通过折射率匹配液覆盖在金属膜上，玻璃片10上的凹槽101通过管道与进样池连接；支撑架7的外侧有安装旋转驱动机构4的孔槽，连杆的两脚固定在旋转驱动机构上，连杆的中间横杠可移动，其通过两侧连杆的内侧滑道移动，并且在中间横杆处安装激光器2；光电检测器6在半圆柱棱镜3的另一侧，与水平面呈夹角放置在光电检测器6自身的固定架上，其通过数据线与电源、数据采集单元连接。

优选的，半圆柱棱镜上的金属膜采用50nm贵重金属膜，所述50nm贵重金属膜是指在bk7的玻璃片上蒸镀50nm的金或者银膜，然后在50nm的贵重金属膜上生长一层生物分子识别膜，待检测的生物化学物质流过50nm贵重金属膜，并与50nm贵重金属膜上生物分子识别膜发生相互作用，待测生物样品的浓度通过折射率的变化反映在共振光谱。

采用多通道技术进行等离子生物检测，一次性可进行多种生物材料进行检测，效率得到了很大的提高，较大的缩短了检测过程的时间，采用等离子检测技术大幅提高了检测的灵敏度及稳定性。

样品进样池1包含样品注射孔，样品容器，进样口，蠕动杆，加热棒，管道接口；检测人员通过样品注射孔向样品容器内滴加检测溶液，样品进入样品容器后，加热棒将待测样品控制在合适的检测温度范围内，蠕动杆在电机的带动下使得溶液通过流通管道进入微流板的样品进口连接，样品在微流板内部的凹槽101与生物敏感区接触，并在微流板的样品出口端流出。采用多通道技术进行等离子生物检测，一次性可进行多种生物材料进行检测，效率得到了很大的提高，较大的缩短了检测过程的时间，采用等离子检测技术大幅提高了检测的灵敏度及稳定性。

微流板10内部有样品流通槽道即凹槽101，在该面板两端由丝锥形式的接头孔，通过丝锥式的接头孔将流通管道与该面板进行连接；同时考虑到杂光的干扰，将面板用黑色的耐腐蚀材料制成，在面板与半圆柱的连接面，涂装有近似光学特性的融合剂，保证连接面的密封性和稳定性。

旋转驱动机构4采用角度控制的伺服电机，角度扫描速度、扫描范围及方向可控，旋转驱动机构4固定在支撑架7的右侧；连杆架由三根连杆构成，第一侧杆a与旋转驱动机构连接，第二侧杆b通过轴承固定在支撑架7的左侧，横杆c连接前述的第一侧杆a和第二侧杆b；其中在第一侧杆a、第二侧杆b内侧有可动滑块，滑块通过丝杆电机在第一侧杆a、第二侧杆b上前后移动，横杆c固定在第一侧杆a、第二侧杆b的两个内侧滑块上，激光器2固定在横杆c的内侧。

支撑架7用于固定第二侧杆b、旋转驱动机构4、半圆柱棱镜3；支撑架7右侧的外部有固定旋转驱动机构4的孔槽，旋转驱动机构4安装在孔槽内；在支撑架的右侧的内侧有固定半圆柱棱镜3的孔槽，半圆柱棱镜3安装在孔槽内；在支撑架7的左侧的外侧有固定第二侧杆b连接轴承的孔槽，连接轴承固定在孔槽内；在支撑架7的左侧的内侧有固定半圆柱棱镜的孔槽，半圆柱棱镜3安装在孔槽内；同时在支撑架7的内侧有固定半圆柱棱镜3的凹台，凹台左右有用于放半圆柱棱镜保护壳体的丝孔。

在半圆柱棱镜3的矩形截面的表面覆有一层金属膜，在金属膜界面上将发生表面等离子共振现象；半圆柱棱镜3上方有玻璃片5，玻璃片上的检测样品在玻璃片5的凹槽处与半圆柱棱镜3上的金属膜接触；半圆柱棱镜保护壳体用于固定半圆柱棱镜3，半圆柱棱镜保护壳体由半圆柱槽壳体和半圆橡胶垫、半圆橡胶圈组成；安装时需要将半圆橡胶圈套在半圆柱棱镜上，在半圆柱槽壳体内放上半圆橡胶垫，再将壳体套在半圆柱棱镜3的半圆截面上。

优选的，本装置的金属膜采用50nm贵重金属膜，50nm贵重金属膜是指在bk7的玻璃片上蒸镀50nm的金或者银膜，然后在50nm的贵重金属膜上生长一层生物分子识别膜，待检测的生物化学物质流过50nm贵重金属膜，并与50nm贵重金属膜上生物分子识别膜发生相互作用，待测生物样品的浓度通过折射率的变化反映在共振光谱中。

激光器2将多个激光器内置面板内；激光器2固定在连杆架上，激光器的输出光束强弱可控，且激光器绕半圆柱棱镜中心轴线旋转。

优选的，光电检测器6采用线阵电荷耦器件，双沟道线阵电荷耦合器件。

优选的，数据采集单元8用于连接相关的部件，进行数据的采集。

优选的，遮光箱体9采用黑色遮光箱体，避免外部光线干扰到箱体内部的等离子共振过程。

该装置的工作过程：生物化学样品开始检测前，旋转驱动机构4带动连杆架使激光器2扫描一定的角度，激光以不同的角度穿过半圆柱棱镜3并射向半圆柱横截面的中线位置，激光在玻璃片5与半圆柱棱镜3界面处发生反射或折射等变化，同时在光电检测器6上记录检测扫描的角度及激光在没有参与样品检测的光强弱变化，控制单元根据光电检测器6检测的光强情况，适当改变旋转驱动机构4检测的基础角、激光器2在连杆的位置和激光器2发出光束的强弱。

在开始检测时，可以同时向样品进样池中的样品容器加入一定量的不同待测样品，样品容器中的加热棒将样品的温度控制在检测适当范围，样品容器的蠕动棒在电机的带动下样品通过不同通道的管道流进微流板10的通道上，旋转驱动机构4从基础检测开始顺时针旋转，同时激光器2发出多束激光，激光在半圆柱棱镜3界面处的有样品溶液的微流板10上随着激光扫描角度的变化会在某个角度发生表面等离子共振，光电检测器6能够检测到整个反应过程的角度变化和激光强弱的变化，实时检测的数据将通过数据接口上传到嵌入式控制单元或计算机平台，嵌入式控制单元或计算机平台将数据用相应的检测软件绘制成共振角和光强的对应曲线；在顺时针扫描检测完成后，旋转驱动机构4将从最大旋转角度位置，逆时针旋转至初始位置，此次扫描过程将再次记录下检测结果，两次检测结果分析比对，使检测结果更加准确，并排除干扰因素对检测数据的影响。

本发明的有益效果：该装置中的支撑架能够在旋转驱动机构的带动下进行摆动，激光器在随着支撑架的摆动改变位置的同时也同时在支撑架上进行滑动，从而更大程度的改变了激光入设得角度，由于旋转驱动机构驱动支撑架进而带动激光器进行多次摆动，从而提高了生物敏感区发生等离子共振的次数，根据多次等离子共振检测到的数据进行分析，可以得出更加精准的检测溶液的浓度，提高了本装置的检测精准度。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。