专利名称：微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物检测技术领域，尤其涉及一种微光束检测系统和微光束多路并联的表面等离子体谐振(SPR，Surface PlasmaResonance)检测系统。
背景技术：
近年来，表面等离子体谐振检测技术发展极为迅速，已成为分子间相互作用分析的重要手段；特别是在分析生物相互作用的研究领域，业已成为生化实验室的重要研究工具。目前，已有多种商品化的sra检测分析仪器面市；此类sra检测分析仪器主要针对“被检样品多样化、检测分析目的多样化、检测分析流程多样化”等特点进行开发，因此，导致了此类sra检测分析仪器的实验条件、检测流程都需要人工设定及操作，难于实现大规模的自动化检测。此外，当前的SI^R检测分析仪器大都用于高端科研，耗材(主要是芯片)需求量小，难于大规模生产，因而导致芯片等耗材的成本居高不下。到目前为止，表面等离子体谐振检测技术在临床检验中的大规模推广应用方面， 只有本申请人提供的一种SI^R传感芯片阅读仪产品，可以实现高通量，自动化的检测。但是该SI^R传感芯片阅读仪的体积较大，无法应用于小型化SPR临床检测系统领域。目前，适于批量筛查的小型化SPR临床检测系统还是一片空白。综上所述，提供一种无需人工干预、适于批量检测的小型化sra检测系统成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容
本发明要解决的一个技术问题是提供一种微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统，无需人工干预，能够满足大规模生物检测的需要。本发明的一个方面提供了一种微光束检测系统，该旋转轴，用于将光源投射的光束产生偏转角度，并投向检测SPR的对称光学系统；对称光学系统，用于将旋转轴投射的光束会聚到sra传感芯片上，以及将sra传感器芯片反射的光束会聚到光敏二极管。本发明提供的微光束检测系统的一个实施例中，旋转轴选自平面镜、棱镜、凸镜或凹镜中的任意一种。本发明提供的微光束检测系统的一个实施例中，对称光学系统包括分别对称地位于sra传感器芯片两侧的第一透镜、第二透镜，位于第一透镜和sra传感器芯片之间的偏振片。本发明提供的微光束检测系统的一个实施例中，sra传感器芯片设置在柱面棱镜上。本发明提供的微光束检测系统的一个实施例中，来自光源的光束照射到带有反射镜的旋转轴上，旋转轴做周期性旋转；旋转轴反射的光束经第一透镜聚焦，经偏振片变为线偏振光，并投射柱面棱镜并照射到Sra传感器芯片上，作为SPR的检测光束；经sra传感器芯片反射后，带有sra信号的光束经第二透镜聚焦到光敏二极管上，光敏二极管将接收到随时间变化的光强信号。本发明的另一个方面提供了一种微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统， 该系统包括芯片盒，由多个sra传感器芯片并排设置所构成sra传感芯片组件；光学系统，由多路微光束扫描单元并联组成，其中微光束扫描单元选自如前所述的任意一项的微光束检测系统。本发明提供的微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统的一个实施例中，该系统还包括扫描电机，用于驱动装配有光学系统的平台移动，从而协助光学系统完成对放置在导轨上的芯片盒的检测。本发明提供的微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统的一个实施例中，该系统还包括旋转电机，用于驱动光学系统中的旋转轴周期性转动。本发明提供的微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统的一个实施例中，该多路微光束扫描单元的每一路与多个SI^R传感器芯片中每一个相对应。本发明提供的微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统的一个实施例中，多路微光束扫描单元的每一路与多个SI^R传感器芯片中每一个不具有一一对应的关系。本发明提供的微光束检测系统和微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统， 能够实现高通量、小型化的检测要求；而且能够针对特定的生物病种，通过在sra传感器芯片组件上包被特定生物探针，固定检测条件和检测流程；从而无需人工干预，即可实现高检测通量的临床生物学检验。


图1示出本发明实施例提供的一种微光束检测系统的结构示意图；图2示出本发明的微光束检测系统的sra谱线示意图；图3a示出本发明提供的单个Sra传感器芯片组件的结构示意图；图北示出本发明提供的由4个sra传感器芯片组件构成的芯片盒的结构示意图；图4示出本发明实施例提供的光学系统的结构示意图；图5示出本发明实施例提供的一种微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统的结构示意图；图6示出本发明提供的微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统的另一个实施例的结构示意图。
具体实施例方式下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。图1示出本发明实施例提供的一种微光束检测系统的结构示意图。如图1所示，微光束检测系统包括旋转轴12，用于将光源11投射的光束产生偏转角度，并投向检测SI^R的对称光学系统；对称光学系统，用于将旋转轴12投射的光束会聚到sra传感芯片15上，以及将sra传感器芯片15反射的光束会聚到光敏二极管17。本发明提供的微光束检测系统的一个实施例中，旋转轴12选自平面镜、棱镜、凸镜或凹镜中的任意一种。本发明提供的微光束检测系统的一个实施例中，对称光学系统包括分别对称地位于sra传感器芯片15两侧的第一透镜13、第二透镜16，位于第一透镜13和sra传感器芯片15之间的偏振片14。本发明提供的微光束检测系统的一个实施例中，SI^R传感器芯片15设置在柱面棱镜上。本发明中所涉及的sra传感器芯片可以采用本申请人公开的sra生物传感器芯片， 具体可参见本申请人的在前发明专利申请(发明名称表面等离子共振传感器芯片组件及柱面棱镜芯片，申请号:201010034270. 6，申请日:2010. 01. 19)。本发明提供的微光束检测系统的一个实施例中，来自光源11的光束照射到带有反射镜的旋转轴12上，旋转轴12做周期性旋转；旋转轴12反射的光束经第一透镜13聚焦，经偏振片14变为线偏振光，并投射柱面棱镜并照射到sra传感器芯片15上，作为sra 的检测光束；经sra传感器芯片15反射后，带有sra信号的光束经第二透镜16聚焦到光敏二极管17上，光敏二极管17将接收到随时间变化的光强信号。具体来说，如图1所示，微光束检测系统可以采用激光器作为光源11，光从光源11出射后照射到带有反射镜的旋转轴12 (该旋转轴做周期性旋转)上，光速经过旋转轴12反射后，反射光会产生具有特定角度的偏转光束。该偏转光束经第一透镜13聚焦后产生一个特定角度的聚焦光束，经过偏振片14变为线偏振光，并照射到柱面棱镜上的芯片15上，此时该投射的光束作为SI^R的检测光束。经芯片15反射后，带有sra信号的光束经第二透镜16聚焦到光敏二极管17上，光敏二极管17能够接收并检测到随时间变化的光强信号。本发明提供的微光束检测系统的实施例，采用对称的光学系统，能够对光束进行有效会聚，从而有利于缩短光束的光程，满足小型化检测设备应用的要求；聚焦后的光束更有利于提高检测定位的准确性。图2示出本发明的微光束检测系统的sra谱线示意图。图1所示的整个光路是一个对称光学系统。光敏二极管17根据接收到随时间变化的光强信号绘制成图2所示的曲线。其中，横坐标为时间轴，纵坐标为光强值，光强随着时间的变化而变化，绘制出来的曲线即为SPR的谐振谱线，从谱线中可以看出吸收峰值的位置。由于微光束检测系统的偏转光束是由旋转轴12产生，其旋转所产生的偏转光束的角度与时间对应；因此经过转换，可以计算出sra的谐振角。当sra传感器芯片15表面的溶液发生变化时，谐振角也发生变化，通过检测到的该变化，利用本系统就可以检测到sra反应情况。图3a示出本发明提供的单个Sra传感器芯片组件的结构示意图；图北示出本发明提供的由4个sra传感器芯片组件构成的芯片盒的结构示意图。如图: 所示，4个如图 3a所示的Sra传感器芯片组件(简称芯片)并排设置，放置在专用的芯片架上进行封装。 在检测过程中，对该一组4个芯片构成的芯片盒，微光束检测系统(芯片扫描光学系统)对芯片盒进行扫描并分析生物反应过程，并最终由计算机给出检验结果。图4示出本发明实施例提供的光学系统的结构示意图。如图4所示，该光学系统可以包括多路微光束扫描单元(以四路微光束扫描单元为例进行说明，其分别对应于第1路41，第2路42，第3路43和第4路44)；所述四路微光束扫描单元采用并联构造。其中，每一路都是一个独立的微光束扫描单元(检测单元)，可以完成对一个芯片的检测；检测过程是从芯片的一端开始，通过旋转轴12的旋转，完成一个扫描周期后，光路移动到当前芯片的下一位置扫描，直到扫描完当前芯片的所有区域，从
5而完成了对该单个芯片的检测。四路微光束扫描单元构成的光学系统并排放置，固定在一个底板上，由扫描电机带动完成对芯片从一端到另一端的检测。图5示出本发明实施例提供的一种微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统的结构示意图。如图5所示，微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统包括光学系统1，由多路微光束扫描单元并联组成，其中微光束扫描单元选自如前所述的微光束检测系统。芯片盒4，由多个sra传感器芯片15并排设置所构成sra传感芯片组。本发明提供的微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统的一个实施例中，该系统还包括扫描电机2，用于驱动装配有光学系统1的平台移动，从而协助光学系统1完成对放置在导轨5上的芯片盒4的检测。本发明提供的微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统的一个实施例中，该系统还包括旋转电机3，用于驱动光学系统1中的旋转轴12周期性转动。本发明提供的微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统的一个实施例中，多路微光束扫描单元的每一路与多个SI^R传感器芯片15中每一个相对应。具体来说，如图5所示，微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统主要由光学系统1，扫描电机2，旋转电机3和导轨5组成；其中，光学系统1由四路微光束扫描单元并联组成，用于检测SI^R反应；旋转电机3带动旋转轴转动，将光源11发出的光偏转出特定的角度，提供用于检测sra信号的偏转光束。四路微光束扫描单元并联形成的光学系统1 固定在一块底板上，通过扫描电机2的转动，可以带动光学系统完成对芯片盒4的扫描；该芯片盒内有四个Sra传感器芯片组件，扫描电机2 —个单程就完成可以完成对四个sra传感器芯片的检测，检测效率高。本发明提供的微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统的一个实施例，整个系统的体积为800X600X 550mm3，相比于其它SI3R检测设备(如本申请提供的SI3R传感器芯片阅读仪，其体积为2000 X 1500 X IOOOmm3)来说，体积大大减小；满足了检测效率高和设备小型化的要求。图6示出本发明提供的微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统的另一个实施例的结构示意图。如图6所示，微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统包括光学系统1、扫描电机2、旋转电机3、芯片盒4等部件；其中所述扫描电机2、旋转电机3、芯片盒4分别与图5所示的对应部件具有相同或相似的结构特征，为简洁起见，这里不再赘述其技术内容。作为本发明所述的多通量SI^R检测系统的另一种实施方式，如图6所示，其光学系统1包括五路微光束扫描单元，由该五路微光束扫描单元并联构成，并且该五路微光束扫描单元的每一路与多个SI^R传感器芯片15中每一个不具有一一对应的关系，扫描电机2完成一个单程就可以完成五个芯片的检测，光学系统的检测单元可根据需要任意扩展。本发明提供的微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统的一个实施例，由于其可以扩展更多的微光束扫描单元，因此，该SI^R检测系统可以针对具有多个SI^R传感器芯片的芯片盒进一步提高检测效率。参考前述本发明示例性的描述，本领域技术人员可以清楚的知晓本发明具有以下优点1、本发明提供的微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统的一个实施例，填补了高通量、小型化微光束sra检测系统领域的空白。2、本发明提供的微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统的一个实施例，与本申请人提供的专利产品“sra传感芯片组件”(简称芯片)相结合，能够针对特定的生物病种，通过在SI^R传感器芯片组件上包被特定生物探针，固定检测条件和检测流程；从而无需人工干预，即可实现高检测通量的临床生物学检验。3、本发明提供的微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统的一个实施例，上载有sra传感器芯片的柱面棱镜可以采用注塑工艺生产，因而能够满足大规模临床检测的要求。本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。本发明中描述的功能模块以及功能模块的划分方式仅为说明本发明的思想，本领域技术人员根据本发明的教导以及实际应用的需要可以自由改变功能模块的划分方式及其模块构造以实现相同的功能；选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
权利要求
1.一种微光束检测系统，其特征在于，所述系统包括旋转轴(12)，用于将光源(11)投射的光束产生偏转角度，并投向检测SPR的对称光学系统；所述对称光学系统，用于将所述旋转轴(1 投射的光束会聚到SI^R传感芯片(15)上， 以及将所述SI^R传感器芯片(1 反射的光束会聚到光敏二极管(17)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述旋转轴(12)选自平面镜、棱镜、凸镜或凹镜中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述对称光学系统包括分别对称地位于所述Sra传感器芯片(15)两侧的第一透镜(13)、第二透镜(16)，位于所述第一透镜(13) 和所述sra传感器芯片(1 之间的偏振片(14)。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述SI^R传感器芯片(15)设置在柱面棱镜上。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，来自所述光源(11)的光束照射到带有反射镜的所述旋转轴(1 上，所述旋转轴(1 做周期性旋转；所述旋转轴(1 反射的光束经第一透镜(13)聚焦，经偏振片(14)变为线偏振光，并投射柱面棱镜并照射到所述SI^R传感器芯片(15)上，作为SPR的检测光束；经所述sra传感器芯片(15)反射后，带有sra信号的光束经第二透镜(16)聚焦到所述光敏二极管(17)上，所述光敏二极管(17)将接收到随时间变化的光强信号。
6.一种微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统，其特征在于，所述系统包括芯片盒G)，由多个sra传感器芯片(15)并排设置所构成sra传感芯片组；光学系统(ι)，由多路微光束扫描单元并联组成，其中所述微光束扫描单元选自权利要求1-5中任意一项所述的微光束检测系统。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括扫描电机O)，用于驱动装配有所述光学系统(1)的平台移动，从而协助所述光学系统(1)完成对放置在导轨(5) 上的所述芯片盒的检测。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括旋转电机(3)，用于驱动所述光学系统(1)中的旋转轴(1 周期性转动。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多路微光束扫描单元的每一路与所述多个SI3R传感器芯片(1 中每一个相对应。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多路微光束扫描单元的每一路与所述多个SI^R传感器芯片(15)中每一个不具有一一对应的关系。
全文摘要
本发明公开一种微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统，该系统包括芯片盒4，由多个SPR传感器芯片15并排设置所构成SPR传感芯片组件；光学系统1，由多路微光束扫描单元并联组成，其中微光束扫描单元选自本发明中的任意一项的微光束检测系统。本发明提供的微光束多路并联的表面等离子体谐振检测系统，能够实现高通量、小型化的检测要求；而且能够针对特定的生物病种，通过在SPR传感器芯片组件上包被特定生物探针，固定检测条件和检测流程；从而无需人工干预，即可实现高检测通量的临床生物学检验。
文档编号G01N21/55GK102419316SQ20101029599
公开日2012年4月18日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者吴晓东, 张海青, 杜国军, 江先玉, 王艳丽, 高赞军 申请人:北京金菩嘉医疗科技有限公司