专利名称：一种用于液相微流分析系统的spr检测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及材料分析检测领域，尤其涉及一种应用于液相微流分析系统的新型检测器。
背景技术：
SPR(英文全称surface ρlasmon resonance)是表面等离子体共振的简称。光在玻璃与金属界面处发生全反射时产生的倏逝波会引发金属表面的自由电子产生表面等离子(surface plasmon, SP)，当表面等离子与倏逝波的频率和波数相同时，就会产生表面等离子共振。这种现象会使反射光的强度突然降低，并且对金属薄膜表面介质的折射率非常敏感。自从1983年Liedberg等将SI3R技术用于IgG蛋白质与其抗原的相互反应测定之后， sra技术以其灵敏度高、所需试样少、样品无需标记及检测速度快等特点被广泛用于生化、 医疗、食品、环境等监测领域，成为传感器研究领域的热点。液相微流分析系统包括应用于生化领域溶液成分分析各种分离技术，这些分离技术主要有毛细管液相色谱、纳升级液相色谱、毛细管电泳及微流控芯片等，它们是药物分析、环境分析、生化分析和工业分析最常用的分离技术。作为液相微流分析系统“眼睛”的检测器，是分析仪器的重要部件，其性能的好坏直接影响到分析仪器的检测限、灵敏度等性能指标。目前常用的检测器，主要有电导检测器、安培检测器，紫外_可见光检测器、荧光检测器和电化学检测器等，这些检测器虽然具有高灵敏度，低检测限的优点，但它们都有选择性强、通用性差的缺点。而通用性较强的示差折光检测器，则存在灵敏度低，池体积较大，即所需样品量较多等问题，一般只能用于常规液相检测体系如普通高效液相色谱(流量为Iml/ min)或流动注射分析器中。sra检测技术是一种新型的光电检测技术。具有检测灵敏度高、抗电磁干扰性能好、样品消耗量少等特点。SH 传感器对其表面的介质非常敏感，流经传感器表面流体折射率微小的变化(10_6 I(T8RIU)，就能引起传感器输出的变化，其测量过程样品消耗不大于 Iul0
发明内容本实用新型提供了一种通用性强、灵敏度高、微量进样、小型且价廉的应用于液相微流分析系统的sra检测器，该检测器基于表面等离子共振(SPR)技术，通过检测目标溶液折射率实现对样品的分析，综合了示差折光检测器通用性强和其它检测器灵敏度高的优点，同时通过对传感器表面的修饰，可以实现特定物质的特异性检测。一种用于液相微流分析系统的sra检测器，包括sra传感器、微型流通池、信号处理电路、数据采集电路、内置USB通信接口电路的微控制器和。所述的微型流通池与sra传感器贴合设置，当待测溶液由微型流通池导流经sra传感器时，SPR传感器将待测溶液的折射率转化为电信号，并由信号处理电路对sra传感器输出的电信号实现放大、滤波处理，最后微控制器控制数据采集电路将与待测溶液折射率相对应的电信号转化为数字信号，并通
3过内置的USB通信接口上传至计算机端用户程序，进行运算处理之后存储，并显示于计算机端用户程序界面。所述的SPR传感器包括LED光源、平行光准直光路、偏振片、汇聚光路、圆柱形棱镜及CCD探测器，圆柱形棱镜的矩形表面镀有金属膜。LED光源发出的光束，经平行光准直光路准直为平行光，并由偏振片提取P偏振光，最后经由汇聚光路转化为楔形光多角度入射到圆柱形棱镜与金属膜的交界面处中线处，产生的反射光入射到CCD探测器，CCD探测器输出反映流经金属膜表面溶液折射率的SI^R光谱信号。所述的金属膜为金膜或金银复合膜。所述的微型流通池由聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料制作，所述的微型流通池上开有空气槽及U型槽。所述的U型槽的两个接口分别连接有毛细管，形成输入通道和输出通道，为测量对象溶液提供流路接口。微型流通池的正面紧贴金属膜表面，空气槽内的空气可作为标准折射率校正传感器，被测对象溶液由输入通道流入，并由U型槽导流经金属膜表面，从而实现溶液折射率的Sra光谱信号测量，最后由输出通道排出。本实用新型的sra检测器通过在金属膜表面上修饰对不同待测物质敏感的生物敏感膜，可以实现样品中特定物质的高灵敏检测，成为特异性检测器。当只有一个通道修饰生物敏感膜，另外一个通道不修饰生物敏感膜，则两个通道可分别作为测量通道和参比通道，实现参比方式测量，以提高检测器的测量灵敏度。本实用新型的sra检测器以微细加工技术及PDMS材料制作微型流通池，集成了高灵敏sra传感器、高性能的信号处理电路、智能化数据采集终端及高速通信接口电路等技术，可实现特异性方式及参比方式的测量，具有通用性好、灵敏度高、微量进样、小型和性价比高等优点。

图ι为本实用新型sra检测器的结构示意框图；图2为本实用新型的贴合设置的微型流通池与sra传感器的结构示意图；图3为本实用新型的微型流通池的结构示意图；图4为本实用新型的微型流通池的A-A向结构示意图；图5为本实用新型SPR检测器在液相微流分析系统应用的示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种用于液相微流分析系统的sra检测器，包括sra传感器、微型流通池11、信号处理电路、置USB通信接口 2电路的微控制器1(CY68013)和计算机及用户程序。微型流通池11与sra传感器贴合设置，当待测溶液由微型流通池导流经sra传感器时，SPR传感器将待测溶液的折射率转化为电信号，并由信号处理电路实现对sra传感器输出的电信号放大、滤波处理，最后微控制器ι通过数据采集电路将与待测溶液折射率相对应的电信号转化为数字信号，并通过内置的USB通信接口 2上传至计算机端用户程序，进行运算处理之后存储，并显示于计算机端用户程序界面。如图2所示，SI3R传感器包括LED光源3、平行光准直光路4、偏振片5、汇聚光路6、 圆柱形棱镜7和CCD探测器8，圆柱形棱镜7矩形表面镀有金属膜9。LED光源3发出的光
4束，经平行光准直光路4准直为平行光，并由偏振片5提取ρ偏振光，最后经由汇聚光路6 转化为楔形光多角度入射到圆柱形棱镜7与金属膜9的交界面处中线处，产生的反射光入射到CCD探测器8，CCD探测器8输出反映流经金属膜9表面溶液折射率的SI5R光谱信号。如图3、图4所示，微型流通池11由PDMS材料制作，微型流通池11上设有空气槽 15及U型槽10。U型槽10的两个接口分别连接有毛细管，形成输入通道13和输出通道14， 为测量对象溶液提供流路接口。微型流通池11的正面16紧贴金属膜9表面，空气槽15内的空气可作为标准折射率校正传感器，被测对象溶液由输入通道13流入，并由U型槽10导流经金属膜9表面，从而实现溶液折射率的SI^R光谱信号测量，最后由输出通道14排出。U 型槽10的容积决定了流通池的体积，微型流通池11同时可用于保护SI^R传感器的金属膜不被硬物划伤。在金属膜9表面，可根据被测对象的不同，修饰不同生物敏感膜12，可以实现样品中特定物质的高灵敏检测，成为特异性检测器。当只有一个通道修饰生物敏感膜，另外一个通道不修饰生物敏感膜，则两个通道可分别作为测量通道和参比通道，实现参比方式测量， 以提高检测器的测量灵敏度。如图5所示，实际使用时，将待测溶液由毛细管连接到SI3R检测器的微型流通池11 的输入通道13，待测溶液流经金属膜9表面(或经生物修饰的生物膜表面)从输出通道14 流出。金膜表面溶液组分的变化、特异性吸附引起的浓度变化通过sra传感器实时转换为光谱信号，通过对该信号的分析即可实现检测。通过计算机端的用户程序可对SPR传感器中的LED光源3的亮度和CXD探测器8 的积分时间进行控制；当样品由微型流通池导流经过sra传感器表面时，sra传感器的CCD 探测器8就会输出与样品折射率有相对应的SPR光谱信号；该信号经信号处理电路放大滤波之后，由微控制器控制数据采集电路将该电信号转换成相应的数字信号；计算机端用户程序通过USB通信接口获取检测器的数据，进行运算处理之后存储，显示于计算机端用户程序界面。用户程序通过对SI^R光谱信号的分析，实现目标物的检测分析。
权利要求1.一种用于液相微流分析系统的SI^R检测器，其特征在于所述的SI^R检测器包括SPR 传感器、微型流通池、信号处理电路、数据采集电路和内置USB通信接口的微控制器；所述的sra传感器与微型流通池贴合设置；所述的sra传感器将待测溶液的折射率转化为电信号；所述的信号处理电路连接sra传感器和数据采集电路，用于将sra传感器输出的电信号实现放大、滤波处理；所述的数据采集电路连接信号处理电路和微控制器，用于将放大、滤波处理后的电信号转化为数字信号；所述的微控制器内置USB通信接口，用于控制数据采集电路将电信号转化为数字信号，并通过内置的USB通信接口将数字信号上传至计算机。
2.如权利要求ι所述的sra检测器，其特征在于所述的sra传感器包括LED光源、 平行光准直光路、偏振片、汇聚光路、圆柱形棱镜、CCD探测器，所述的圆柱形棱镜矩形表面镀有金属膜，LED光源发出的光束，经平行光准直光路准直为平行光，并由偏振片提取ρ偏振光，最后经由汇聚光路转化为楔形光多角度入射到圆柱形棱镜与金属膜的交界面处中线处，产生的反射光入射到CCD探测器，CCD探测器输出反映流经金属膜表面溶液折射率的 SPR光谱信号。
3.如权利要求1所述的SI^R检测器，其特征在于所述的微型流通池上设有空气槽及U 型槽；U型槽的两个接口分别连接有毛细管，形成输入通道和输出通道；微型流通池的正面紧贴金属膜表面。
4.如权利要求ι所述的sra检测器，其特征在于在检测器的金属膜表面上修饰有生物敏感膜。
专利摘要本实用新型公开了一种应用于液相微流分析系统的SPR检测器，包括SPR传感器、微型流通池、信号处理电路、数据采集电路和内置USB通信接口的微控制器及电路，微型流通池与SPR传感器贴合设置；所述的SPR传感器包括LED光源、平行光准直光路、偏振片、汇聚光路、圆柱形棱镜及CCD探测器，圆柱形棱镜的矩形表面镀有金属膜。同时通过在该检测器的金膜表面修饰上对待测物质敏感的生物敏感膜，可以实现样品中是否含有某种微量、痕量物质的高灵敏检测，具有其他检测器所达不到的功能。本实用新型的SPR检测器应用于液相微流分析系统中，具有通用性强、灵敏度高、微量进样、小型且价廉等优点。
文档编号G01N21/41GK201984033SQ201020694930
公开日2011年9月21日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者王晓萍, 詹舒越, 郦雅平, 陈惠滨 申请人:浙江大学