專利名稱：光學表面等離子共振生物傳感器雙光源多自由度調整機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光學表面等離子共振(Surface ρlasmon resonance, SPR)生物傳感器領域，具體涉及一種光學SPR生物傳感器雙光源多自由度調整機構。
背景技術：
近幾年，光學表面等離子共振(Surface ρ lasmon resonance, SPR)生物傳感技術在實現(xiàn)方式、儀器開發(fā)和應用領域的拓展上都獲得了迅猛的發(fā)展。光學SI^R生物傳感器的檢測機理如下將生物分子的識別膜固定在光學sra傳感器Au膜表面，分子識別膜捕捉被測的分析物，致使傳感器Au膜表面的折射率變化，因此無需標記分子就可直接進行測試， 實現(xiàn)非破壞性的實時在線檢測。光學Sra生物傳感器按激發(fā)表面等離子波的本體不同，有光學棱鏡型、光波導型、光柵型等，按光調制的方式不同以有強度調制型、波長調制型和相位調制型等，光纖sra生物傳感器可以檢測附著在光纖表面的樣品微小變化，具有很高的靈敏度，適用于定量測定樣品溶液中的微量生物和化學物質。近些年來，光學SI^R生物分析儀的便攜化和微型化是一個新興的研究熱點，便攜式光學sra生物分析儀如果仍采用角度調整方法，則使操作復雜和適應環(huán)境差，便攜式光學sra生物分析儀要求光源固定、整體更換帶有Au膜的生物芯片組件?，F(xiàn)有的便攜式光學sra生物傳感器由一線激光器、一套光學檢測系統(tǒng)和生物傳感器本體構成。一線激光器產(chǎn)生發(fā)散的一字線型光波，一字線型光波照射到金膜表面，共振信號沿金膜的長度方向移動，CXD監(jiān)測共振信號的移動就可以獲得被測樣品的濃度值。通常一線激光器的位置是固定的，其光波照射至金膜表面的位置也是確定的，因此其檢測范圍是固定不變的，由于芯片表面的金膜較短，導致檢測動態(tài)范圍很窄，一般在1. 34 1. 38(折射率)。此類采用一線激光器式固定角度型光學SI^R生物分析儀結構， 其檢測性能雖然比較穩(wěn)定，但其檢測范圍較小，不利于對寬折射率范圍的樣品檢測，這就造成了很大的局限性。在實際應用中，生物敏感膜隨受感測被測對象的濃度而變化，對于折射率高于1. 38的樣品就需要稀釋，導致檢測過程復雜，耗時長。本發(fā)明人參與研究的一篇專利文獻CN 102095684A中公開了一種光學表面等離子共振生物傳感器多自由度調整機構，僅使用了一臺激光器，且激光器在一定范圍內位置可調，檢測范圍雖有一定的拓展，但其移動位置難以保證在同一個圓周或圓弧上，因此其檢測范圍和系統(tǒng)誤差難以滿足測試的需要。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種檢測范圍寬、測試精度高、檢測性能穩(wěn)定可靠的光學表面等離子共振生物傳感器雙光源多自由度調整機構。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是一種光學表面等離子共振生物傳感器雙光源多自由度調整機構，包括生物芯片組件調節(jié)單元、激光器調節(jié)單元、CCD調節(jié)單元、支撐板及安裝支撐板的基座。所述激光器調節(jié)單元包括兩組/個激光器及其對應的激光器載架與載架轉軸，各激光器載架安裝在其對應的載架轉軸一端，載架轉軸另一端則固定安裝在所述支撐板上，所述激光器調節(jié)單元、CCD 調節(jié)單元對稱地分布在所述棱鏡托架的兩側，調節(jié)兩者的位置關系可使兩組激光器、生物芯片組件和CXD之間形成對應的光路通道。所述兩組/個激光器的安裝位置可使其光束分時入射到同一棱鏡端面，并在棱鏡端面產(chǎn)生的光斑部分重疊，且使表面等離子共振的反射光束照射到同一個CCD傳感器。所述生物芯片組件調整單元從下至上包括安裝在所述基座上的載臺、棱鏡托架、 契合于Au膜棱鏡的微流池、壓塊、壓塊耦合架、拉桿及拉桿調節(jié)裝置，所述棱鏡托架安裝在所述載臺上，所述拉桿下端連接固定于所述壓塊耦合架，所述拉桿調節(jié)裝置含有彈簧、彈簧卡位帽、固定螺帽、安裝在拉桿上端的頂板、升降調節(jié)凸輪，所述彈簧、彈簧卡位帽依次套裝在所述拉桿的下部，所述水平支板、固定螺帽由下至上依次套裝在所述彈簧卡位帽外側，且該水平支板一端固定在所述支撐板上，所述升降調節(jié)凸輪通過凸輪轉軸安裝于前支板上， 且使其與所述頂板相匹配調節(jié)拉桿的升降，所述前支板安裝在所述水平支板上，所述凸輪轉軸一端設置有調節(jié)手柄，調節(jié)所述升降調節(jié)凸輪、彈簧卡位帽及固定螺帽的相對位置，能使微流池與棱鏡托架中的Au膜棱鏡緊密契合。所述激光器調節(jié)單元包括兩組激光器載架、載架轉軸，激光器分別固定在載架上， 載架又固定在轉軸上，轉軸的另一端安裝于所述支撐板上的橫向/縱向導槽中。所述CCD調節(jié)單元包括CCD托架、托架轉軸及軸柄，所述CCD托架上設有托架導槽，所述軸柄一端活動安裝于該托架導槽中，該軸柄另一端安裝在所述托架轉軸一端，該托架轉軸另一端活動安裝于所述支撐板上的橫向/縱向導槽中，且使所述托架導槽與所述支撐板上的橫向/縱向導槽不相平行。在所述升降調節(jié)凸輪下方設置有凸輪支撐塊，該支撐塊一端固定安裝在所述前支板上。在所述凸輪支撐塊下方設置有導向塊。所述棱鏡托架安裝于所述載臺的滑動導軌上。所述壓塊呈“工”字形，且與壓塊耦合架契合地封壓住微流池。所述微流池是由耐腐蝕的彈性材料制成的三通道微流池。本發(fā)明具有積極有益的效果兩個/組激光器的位置固定不變，減少了系統(tǒng)誤差，提高了檢測精度，擴展了檢測范圍，檢測的折射率范圍可達1.30 1.56，且當兩個/組激光器的波長不同時，可以實現(xiàn)雙波長的光學表面等離子共振生物傳感器的功能。


圖ι為一種光學sra生物傳感器雙光源多自由度調整機構的立體結構示意圖；圖2為圖1的縱剖視圖。圖中1為激光器載架，2為載架轉軸，3為支撐板，4為載架轉軸，5為壓塊，6為壓塊耦合架，7為彈簧，8為Au膜棱鏡，9為棱鏡托架，10為載臺，11為基座，12為CCD托架，13為前支板，14為調節(jié)手柄，15為升降調節(jié)凸輪，16為頂板，17為拉桿，18為彈簧卡位帽，19為固定螺帽，20為水平支板，21為激光器載架，26為頂板固定銷，27為凸輪轉軸，28為凸輪支撐塊，29為導向塊，30為微流池，31為螺釘。
具體實施例方式下面結合具體實施例進一步闡述本發(fā)明，但并非是對本發(fā)明保護范圍的限定。實施例1 一種光學Sra生物傳感器雙光源多自由度調整機構，參見圖1、圖2，包括激光器調節(jié)單元、生物芯片組件單元、CCD調節(jié)單元、支撐板3及安裝支撐板3的基座11，所述生物芯片組件調整單元從下至上包括安裝在基座11上的載臺10、棱鏡托架9、契合于Au 膜棱鏡8的微流池30、壓塊5、壓塊耦合架6、拉桿17及拉桿調節(jié)裝置，棱鏡托架9安裝在載臺10的滑動導軌上，拉桿17下端由螺釘31連接固定于壓塊耦合架6，所述拉桿調節(jié)裝置含有彈簧7、彈簧卡位帽18、固定螺帽19、安裝在拉桿17上端的頂板16、升降調節(jié)凸輪15， 彈簧7、彈簧卡位帽18依次套裝在拉桿17的下部，水平支板20、固定螺帽19由下至上依次套裝在彈簧卡位帽18外側，水平支板20 —端固定在支撐板3上，升降調節(jié)凸輪15通過凸輪轉軸27安裝于前支板13上，且使其與頂板16相匹配的調節(jié)拉桿17的升降，前支板13 安裝在水平支板20上，凸輪轉軸27 —端設置有調節(jié)手柄14，調節(jié)升降調節(jié)凸輪15、彈簧卡位帽18及固定螺帽19的相對位置，能使微流池30與棱鏡托架9中的Au膜棱鏡8緊密契合，在升降調節(jié)凸輪15下方設置有凸輪支撐塊觀，該支撐塊觀一端固定安裝在前支板13 上，在凸輪支撐塊觀下方設置有導向塊四；所述激光器調節(jié)單元包括兩組激光器載架1、21 及對應的載架轉軸2、4，激光器載架1、21安裝在其對應的載架轉軸2、4 一端，載架轉軸2、 4另一端則固定安裝在支撐板3上；激光器調節(jié)單元、CCD調節(jié)單元對稱地分布在棱鏡托架 9的兩側，調節(jié)兩者的位置關系可使兩組激光器、生物芯片組件和CCD之間形成對應的光路通道。微流池30是由耐腐蝕的彈性材料制成的三通道微流池。壓塊5呈“工”字形，且與壓塊耦合架6契合地封壓住微流池30。在載臺10、棱鏡托架9的同后側設置有限位板。上述光學sra生物傳感器雙光源多自由度調整機構的各部件動作關系①順時針轉動調節(jié)手柄14 (轉90° )，調節(jié)手柄14通過凸輪轉軸27，帶動升降調節(jié)凸輪15順時針轉動，頂起頂板16，從而提升拉桿17，逆時針轉動調節(jié)手柄14 (轉90° )， 調節(jié)手柄14通過凸輪轉軸27，帶動升降調節(jié)凸輪15也逆時針轉動，拉桿17在其下部彈簧的作用下，上下滑動；②調節(jié)彈簧卡位帽18，可調節(jié)彈簧7的壓力，從而調節(jié)微流池30與Au膜棱鏡8之間的壓力。當調整到適當?shù)膲毫?，旋緊固定螺帽19。上述光學sra生物傳感器多自由度調整機構的操作使用方法①順時針轉動調節(jié)手柄14 (轉90° )，提升拉桿17，使微流池30處于上部位置；②水平置裝有Au膜棱鏡8的棱鏡托架9放置載臺10上，然后沿著載臺10上的導向軌道向前緩慢平推，直到輕觸到載臺10端部的限位板；③逆時針轉動調節(jié)手柄14 (轉90° )，拉桿17下降，微流池30與Au膜棱鏡8之間壓緊接觸，如果微流池30與Au膜棱鏡8之間的壓緊力不合適，可以按照上述方法調節(jié)兩者之間的壓力；④轉動調節(jié)兩個激光器載架1、21及C⑶托架12，使光路透過Au膜棱鏡8后，可到達CXD的合適位置，然后旋緊螺絲，固定CXD的位置。改變上述實施例中的各個具體部件的結構尺寸參數(shù)，或者部件的等同替換等，可形成多個具體的實施例，均為本發(fā)明的常見變化范圍，在此不再一一詳述。
權利要求
1.一種光學表面等離子共振生物傳感器雙光源多自由度調整機構，包括生物芯片組件調節(jié)單元、激光器調節(jié)單元、CCD調節(jié)單元、支撐板及安裝支撐板的基座，其特征在于，所述激光器調節(jié)單元包括兩組/個激光器及其對應的載架和載架轉軸，各激光器載架安裝在其對應的載架轉軸一端，載架轉軸另一端則固定安裝在所述支撐板上；所述激光器調節(jié)單元、 CXD調節(jié)單元對稱地分布在所述棱鏡托架的兩側，調節(jié)兩者的位置關系可使兩組激光器、生物芯片組件和CXD之間形成對應的光路通道。
2.根據(jù)權利要求1所述的光學表面等離子共振生物傳感器雙光源多自由度調整機構， 其特征在于，所述兩組/個激光器的安裝位置可使其光束分時入射到同一棱鏡端面，并在棱鏡端面產(chǎn)生的光斑部分重疊，且使表面等離子共振的反射光束照射到同一個CCD傳感ο
3.根據(jù)權利要求2所述的光學表面等離子共振生物傳感器雙光源多自由度調整機構， 其特征在于，所述生物芯片組件調整單元從下至上包括安裝在所述基座上的載臺、棱鏡托架、契合于Au膜棱鏡的微流池、壓塊、壓塊耦合架、拉桿及拉桿調節(jié)裝置，所述棱鏡托架安裝在所述載臺上，所述拉桿下端連接固定于所述壓塊耦合架，所述拉桿調節(jié)裝置含有彈簧、 彈簧卡位帽、固定螺帽、安裝在拉桿上端的頂板、升降調節(jié)凸輪，所述彈簧、彈簧卡位帽依次套裝在所述拉桿的下部，所述水平支板、固定螺帽由下至上依次套裝在所述彈簧卡位帽外側，且該水平支板一端固定在所述支撐板上，所述升降調節(jié)凸輪通過凸輪轉軸安裝于前支板上，且使其與所述頂板相匹配調節(jié)拉桿的升降，所述前支板安裝在所述水平支板上，所述凸輪轉軸一端設置有調節(jié)手柄，調節(jié)所述升降調節(jié)凸輪、彈簧卡位帽及固定螺帽的相對位置，能使微流池與棱鏡托架中的Au膜棱鏡緊密壓合。
4.根據(jù)權利要求3所述的光學表面等離子共振生物傳感器雙光源多自由度調整機構， 其特征在于，所述CCD調節(jié)單元包括CCD托架、托架轉軸及軸柄，所述CCD托架上設有托架導槽，所述軸柄一端活動安裝于該托架導槽中，該軸柄另一端安裝在所述托架轉軸一端，該托架轉軸另一端活動安裝于所述支撐板上的橫向/縱向導槽中，且使所述托架導槽與所述支撐板上的橫向/縱向導槽不相平行。
5.根據(jù)權利要求4所述的光學表面等離子共振生物傳感器雙光源多自由度調整機構， 其特征在于，在所述升降調節(jié)凸輪下方設置有凸輪支撐塊，該支撐塊一端固定安裝在所述前支板上。
6.根據(jù)權利要求5所述的光學表面等離子共振生物傳感器雙光源多自由度調整機構， 其特征在于，在所述凸輪支撐塊下方設置有導向塊。
7.根據(jù)權利要求6所述的光學表面等離子共振生物傳感器雙光源多自由度調整機構， 其特征在于，所述棱鏡托架安裝于所述載臺的滑動導軌上。
8.根據(jù)權利要求7所述的光學表面等離子共振生物傳感器雙光源多自由度調整機構， 其特征在于，所述壓塊呈“工”字形，且與壓塊耦合架契合地封壓住微流池。
9.根據(jù)權利要求8所述的光學表面等離子共振生物傳感器雙光源多自由度調整機構， 其特征在于，所述微流池是由耐腐蝕的彈性材料制成的三通道微流池。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學表面等離子共振生物傳感器雙光源多自由度調整機構。其包括生物芯片組件調節(jié)單元、激光器調節(jié)單元、CCD調節(jié)單元、支撐板及安裝支撐板的基座，所述激光器調節(jié)單元包括兩組激光器載架及對應的載架轉軸，各激光器載架安裝在其對應的載架轉軸一端，載架轉軸另一端則固定安裝在所述支撐板上；所述激光器調節(jié)單元、CCD調節(jié)單元對稱地分布在所述棱鏡托架的兩側，調節(jié)兩者的位置關系可使兩組激光器、生物芯片組件和CCD之間形成對應的光路通道。該調整機構檢測范圍寬、測試精度高、檢測性能穩(wěn)定可靠。
文檔編號G01N21/01GK102393357SQ20111036311
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權日2011年11月16日
發(fā)明者李會芹, 胡建東, 胡楓江, 陳陽, 魏文松 申請人:河南農業(yè)大學