专利名称：多通道无线级联表面等离子共振谱仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高通量、高灵敏度 危害因子分析測量设备，特别是关于一种多通道无线级联表面等离子共振谱仪。
背景技术：
表面等离子共振谱仪(Surface Plasmon Resonance, SPR),也称分子相互作用谱仪，作为ー种超灵敏快速检测技术，在生命科学、药物筛选、食品安全等领域广泛用于分子相互作用研究，呈现出巨大的应用前景。SPR检测过程无需标记样品，保持了分子活性，且检测过程方便快捷，具有高灵敏、高精度等特点，被国外大型仪器公司普遍看好，并已开始进行大規模研发。现有SPR仪器主要采用单通道或双通道检测模式，无法满足高通量检测需求，然而在食品安全、检验检疫、消费品安全、生物安全等领域，样品数量巨大且日益增长，样品浓度、组成千差万別，因此，迫切需要能实现样品的快速筛查与超灵敏确认检测的多通道、超灵敏、高通量的新型SPR谱仪。同时，由于具体应用场合的差异，对仪器检测吞吐量的要求也有不同，为了满足不同用户的需求，节约成本，应该研制ー种能方便灵活配置通道数，并且可以分布式采集，集中管理的SPR谱仪，实现仪器规模的客户化灵活定制。SPR仪器的光学传感系统主要有棱镜和光纤两种,各有优势。其中棱镜类SPR系统开发时间最早，研究较多，为BIAcore等系列所采用，主要优点是精度很高，但测试费用较高、难集成；而光纤类SPR，即将SPR传感器中的耦合器件改成采用光纤，虽然精度有所降低，但是体积微小、测试样品价格低廉、易集成。

发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有SPR仪器主要采用单通道或双通道检测模式，无法满足高通量检测需求，提出了ー种多通道无线级联表面等离子共振谱仪。该仪器采用分布式采集，集中管理的框架结构，采用无线级联方式突破了空间的限制，配置方便灵活。可以根据用户的具体需求进行仪器规模(通道数)的个性化定制。同吋，对于每一独立模块，每个检测通道可根据具体应用需求选配棱镜或光纤传感组件其中的一組；并使用分时复用的光纤光谱检测系统进行多通道同时光谱检测，在保证测试性能的同时，极大降低了仪器成本。本仪器具有高通量、超灵敏、低成本的特点。本发明的技术解决方案为ー种多通道无线级联表面等离子共振谱仪，其特征在于包括独立的8通道表面等离子共振谱无线检测模块，和用于无线数据接收、数据处理与控制的主控计算机；其中，根据具体应用需要，8通道表面等离子共振谱无线检测模块可任意配置广12组，主控计算机对区域内的8通道表面等离子共振谱无线检测模块自动识别，最多可组成96通道的表面等离子共振谱仪，实现96个样本的同时高通量分析；所述的8通道表面等离子共振谱无线检测模块，包括微流控系统、表面等离子传感系统、分时复用的光纤光谱检测系统、自动控制系统及无线传输模块。
所述的表面 等离子传感系统包括光源、棱镜传感组件和光纤传感组件，采用波长调制方式，每个检测通道可根据具体应用需求选配棱镜或光纤传感组件其中的一組。所述的表面等离子传感系统的光源为卤钨光源；棱镜传感组件为柱形棱镜，其横截面为等腰三角形，底面镀有平面的金属反射膜；光纤传感组件由一条或多条光纤分别连接光源単元、光纤传感単元及光传感器。所述的微流控系统的核心为微流控样品池，负责样品和流动相混合溶液的传送，精确控制样本池内流体的流速和稳定性。所述的无线传输模块，采用IEEE 802. 11的Wi-Fi无线通讯协议。分时复用的光纤光谱检测系统采用8-1多通道光开关进行光路切換，8通道共用同一个光谱检测系统，光传感器为CCD探測器。自动控制系统分别与其他各个子系统相连，根据测试流程的要求控制各个组件协同工作。无线传输模块负责信号的传输，包括检测数据的发送和主机命令的接收，采用Wi-Fi (IEEE 802. 11)无线通讯协议。与现有技术相比，本发明的优点(1)该仪器采用分布式采集，集中管理的框架结构，以8通道表面等离子共振谱无线检测模块为基本単元，采用无线级联方式突破了空间的限制，配置方便灵活。可以根据用户的具体需求进行仪器规模(通道数)的个性化定制，最多可以组成96通道的表面等离子共振谱仪，可实现96个样本的同时高通量分析。(2)采用分时复用的光纤光谱检测系统，通过8-1多通道光开关进行光路切換，使8个测量通道共用同一个光谱检测系统，在保证仪器性能的同时大大降低了仪器成本。


图I多通道无线级联表面等离子共振谱仪连接简图。图2 8通道表面等离子共振谱无线检测模块框图。图3单通道SPR传感检测系统连接示意图。以上附图中的标号名称I. 8通道表面等离子共振谱无线检测模块，2.主控计算机，11.自动控制系统，12.无线传输模块，13. SPR传感系统，14.微流控系统，15.分时复用光纤光谱检测系统，131.棱镜传感组件，132.光纤传感组件，1311.棱镜传感组件光源，1312.透镜1，1313.透镜2，1314.偏振片，1315.棱镜，1316.金属反射膜，1317.透镜3，1318.光纤，1321.光纤传感组件光源，1322. P型偏振片，1323. Y型光纤耦合器，1324.耦合器接头，1325.传感光纤，1326.终端反射式光纤表面等离子传感器探头，151. 8-1光开关，152.狭缝，153.光栅，154. C⑶探测器。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进ー步描述
实施例I :
參见附图I所示，ー种多通道无线级联表面等离子共振谱仪，由独立的8通道表面等离子共振谱无线检测模块l(8-channel-SPR)若干台，和主控计算机2构成，采用Wi-Fi (IEEE802. 11)无线通讯方式进行数据双向传输。其中,8-channel-SPR无线检测模块I负责多通道样本的高通量检测，并将检测数据实时通过无线网络发送至主控计算机，同时接受主控计算机的控制指令；主控计算机2用于无线数据接收、数据处理与集中控制。根据具体应用需要，8-channel-SPR无线检测模块可任意配置f 12台，主控计算机可以对区域内的8-channel-SPR模块自动识别，最多可组成96通道的表面等离子共振谱仪，可实现96个样本的同时高通量分析。该仪器采用分布式采集，集中管理的框架结构，采用无线级联方式突破了空间的限制，配置方便灵活，可满足不同规模应用。实施例2:
參见图2所示，8通道表面等离子共振谱无线检测模块由8个独立的检测通道构成，除了自动控制系统11，无线传输模块12和分时复用光纤检测系统15为8个通道共用之外，其他微流控系统14和SPR传感系统13均为每个通道独立ー套。微流控系统14的核心为微流控样品池,负责样品和流动相混合溶液的传送,精确控制样本池内流体的流速和稳定性。SPR传感系统13对样本池内的样本进行检测分析，采用波长调制方式，根据具体应用需求选配棱镜传感组件131或光纤传感组件132，打破了棱镜感测单元或光纤感测单元单独使用的界线，适用于浓度差异大的样品在线检测分析。SPR传感系统13所获得的光学信号进入分时复用光纤检测系统15，分时复用光纤检测系统15通过ー个8-1的光关开关实现多通道检测信号的切換，利用同一套光谱检测装置实现对8个通道同时检测，在不降低系统性能的情况下大大降低仪器成本。自动控制系统11分别于其他各个子系统相连，根据测试流程的要求控制各个组件协同工作。无线传输模块12负责信号的传输，包括检测数据的发送和主机命令的接收，采用Wi-Fi (IEEE 802. 11)无线通讯协议。实施例3:
參见图3所示，单通道SPR传感检测系统包括棱镜传感组件131、光纤传感组件132和分时复用光纤检测系统15等部分，其中，棱镜传感组件131和光纤传感组件132根据用户需要选配其一。棱镜传感组件光源1311和1321.光纤传感组件光源1321使用卤钨光源；棱镜传感组件131采用柱形棱镜1315，其横截面为等腰三角形，底面镀有平面的金属反射膜1316，腰面分别镀有入射高反射膜和出射高反射膜，棱镜出射光线经过透镜1317聚焦后耦合入光纤1318，然后进入分时复用光纤检测系统15 ;光纤传感组件132包括光源1321经P型偏振片1322与Y型光纤稱合器1323的输入端相连，Y型光纤稱合器的输出端通过率禹 合器接头1324连接于传感光纤1325，该传感管线1325末端是终端反射式光纤传感器探头1326，通过Y型光纤耦合器1323实现终端反射光纤的信号向分时复用光纤检测系统15传输。分时复用光纤检测系统15包括8-1光开关151，狭缝152，光栅153，CXD探测器154。
权利要求
1.ー种多通道无线级联表面等离子共振谱仪，其特征在于包括独立的8通道表面等离子共振谱无线检测模块，和用于无线数据接收、数据处理与控制的主控计算机；其中，根据具体应用需要，8通道表面等离子共振谱无线检测模块可任意配置f 12组，主控计算机对区域内的8通道表面等离子共振谱无线检测模块自动识别，最多可组成96通道的表面等离子共振谱仪，实现96个样本的同时高通量分析；所述的8通道表面等离子共振谱无线检测模块，包括微流控系统、表面等离子传感系统、分时复用的光纤光谱检测系统、自动控制系统及无线传输模块。
2.根据权利要求I所述的多通道无线级联表面等离子共振谱仪，其特征在于表面等离子传感系统包括光源、棱镜传感组件和光纤传感组件，采用波长调制方式，每个检测通道可根据具体应用需求选配棱镜或光纤传感组件其中的一組。
3.根据权利要求2所述的多通道无线级联表面等离子共振谱仪，其特征在于表面等离子传感系统的光源为卤钨光源；棱镜传感组件为柱形棱镜，其横截面为等腰三角形，底面镀有平面的金属反射膜；光纤传感组件由一条或多条光纤分别连接光源単元、光纤传感単元及光传感器。
4.根据权利要求I所述的多通道无线级联表面等离子共振谱仪，其特征在于微流控系统的核心为微流控样品池，负责样品和流动相混合溶液的传送，精确控制样本池内流体的流速和稳定性。
5.根据权利要求I所述的多通道无线级联表面等离子共振谱仪，其特征在于所述的无线传输模块，采用IEEE 802. 11的Wi-Fi无线通讯协议。
全文摘要
一种多通道无线级联表面等离子共振谱仪，其特征在于包括独立的8通道表面等离子共振谱无线检测模块(8-channel-SPR)若干台，和用于无线数据接收、数据处理与控制的主控计算机一台。其中，8-channel-SPR模块可任意配置1~12台，主控计算机可以对区域内的8-channel-SPR模块自动识别，最多可组成96通道的表面等离子共振谱仪，实现96个样本的同时高通量分析。该仪器采用分布式采集，集中管理的框架结构，采用无线级联方式突破了空间的限制，配置方便灵活，可满足不同规模应用。同时，每个独立的8-channel-SPR包括微流控系统、SPR传感系统、分时复用的光纤光谱检测系统，自动控制系统及无线传输模块等五部分，可快速完成海量样品检测，具有超灵敏度、高通量、低成本等特点。
文档编号G01N21/55GK102645419SQ201210110728
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者周鹏, 王利兵, 苏荣欣 申请人:王利兵