專利名稱：光學(xué)表面等離子共振生物傳感器多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光表面等離子共振(Surface ρlasmon resonance, SPR)生物傳感器 領(lǐng)域，具體涉及一種光學(xué)sra生物傳感器多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近 ο年來，光學(xué)sra生物傳感技術(shù)在實現(xiàn)方式、儀器開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展上都 獲得了迅猛的發(fā)展。光學(xué)SPR生物傳感器的檢測機(jī)理如下將生物分子的識別膜固定在光 學(xué)SPR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(biāo)記分子就可直接進(jìn)行測試，實現(xiàn)非破壞性的實時在線檢測。光學(xué)SPR生物傳 感器按激發(fā)表面等離子波的本體不同，有光學(xué)棱鏡型、光波導(dǎo)型、光柵型等，按光調(diào)制的方 式不同以有強(qiáng)度調(diào)制型、波長調(diào)制型和相位調(diào)制型等，光纖sra生物傳感器可以檢測附著 上光纖表面微小變化的樣品，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(xué)物質(zhì)。近些年來，光學(xué)sra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(xué)sra生物分析儀如果仍采用傳統(tǒng)的更換芯片方法，則使操作十分困難，便攜式光 學(xué)sra生物分析儀要求整體更換帶有Au膜的生物芯片組件。光學(xué)sra生物傳感器由一套 光學(xué)檢測系統(tǒng)和生物傳感器本體構(gòu)成，單一的生物傳感器由在玻璃基板表面生長50nm的 Au膜和生物耦聯(lián)膜組成。生物傳感器表面的50nm Au膜和生物敏感膜是光學(xué)STO生物傳感 器的關(guān)鍵，在實際應(yīng)用中，生物敏感膜隨受感測次數(shù)的增加而功能退化，進(jìn)而難以對被測樣 品產(chǎn)生正確的信號響應(yīng)。在使用時，光學(xué)sra生物傳感器中的Au膜、生物耦聯(lián)膜(生物芯 片)與光學(xué)表面等離子波產(chǎn)生本體是不可分離的，這時就需要將生物傳感器一起更換。如 中國專利文獻(xiàn)CN101539570A中公開了一種光學(xué)SI3R生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝 置，但該裝置只能耦合利用國外進(jìn)口的集成式生物傳感器，導(dǎo)致儀器整體造價高昂，勢必增 加用戶的使用、維護(hù)成本，難以得到普及應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種光學(xué)sra生物傳感器多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)，利 用本裝置可快速方便地更換生物芯片組件(Au膜、生物耦聯(lián)膜和光學(xué)表面等離子波產(chǎn)生本 體)，可以大幅度降低光學(xué)sra傳感器的制造、使用維護(hù)成本。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是設(shè)計一種光學(xué)SPR (表面等離子共振)生物傳感器多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)，包括激光器 調(diào)節(jié)單元、生物芯片組件、CCD(圖像傳感器)調(diào)節(jié)單元、支撐板及安裝支撐板的基座，所述 生物組件調(diào)整單元從下至上包括安裝在所述基座上的載臺、棱鏡托架、契合于棱鏡上的流 通池、壓塊、壓塊耦合架、拉桿及拉桿調(diào)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(diào)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(diào)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(cè)，且該水平支板一端固定在所述支撐板上，所述升降調(diào)節(jié)凸輪通過凸輪轉(zhuǎn)軸安裝于前支板上，且使其與所述頂板相匹配調(diào)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(zhuǎn)軸一端設(shè)置有調(diào) 節(jié)手柄，調(diào)節(jié)所述升降調(diào)節(jié)凸輪、彈簧卡位帽及固定螺帽的相對位置，能使流通池與棱鏡托 架中的三棱鏡緊密契合；所述激光器調(diào)節(jié)單元包括激光器載架及載架轉(zhuǎn)軸，所述激光器載 架安裝在該載架轉(zhuǎn)軸一端，其另一端則活動安裝于所述支撐板上的縱向/橫向?qū)Р壑?；?述CCD調(diào)節(jié)單元包括CCD托架、托架轉(zhuǎn)軸及軸柄，所述CCD托架上設(shè)有托架導(dǎo)槽，所述軸柄 一端活動安裝于該托架導(dǎo)槽中，該軸柄另一端安裝在所述托架轉(zhuǎn)軸一端，該托架轉(zhuǎn)軸另一 端活動安裝于所述支撐板上的橫向/縱向?qū)Р壑校沂顾鐾屑軐?dǎo)槽與所述支撐板上的橫 向/縱向?qū)Р鄄幌嗥叫?；所述激光器調(diào)節(jié)單元、CCD調(diào)節(jié)單元對稱地分布在所述棱鏡托架的 兩側(cè)，調(diào)節(jié)兩者的位置關(guān)系可使激光器、生物芯片組件和CCD之間形成一定的光路通道。在所述載臺、棱鏡托架的同一側(cè)面設(shè)置有限位板。在所述升降調(diào)節(jié)凸輪下方設(shè)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(shè)置有導(dǎo)向塊。所述棱鏡托架安裝于所述載臺的滑動導(dǎo)軌上。所述壓塊呈“工”字形，且與壓塊耦合架契合地封壓住流通池。所述流通池是由耐腐蝕的彈性材料制成的三通道流通池。本發(fā)明具有積極有益的效果1.本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計精巧，定位準(zhǔn)確方便調(diào)整激光器、生物芯片組件和CXD三者之 間光路的一致性；方便調(diào)節(jié)流通池與生物芯片組件之間的壓力，使用流通池與Au膜緊密接 觸，既防止樣品溶液泄漏又防止因壓力過大而損傷Au膜；方便提升流通池，且流通池提升 與復(fù)位后，能夠保持流通與生物芯片組件準(zhǔn)確定位；2.生物芯片組件中包括了 Au膜、生物耦聯(lián)膜和光學(xué)表面等離子波產(chǎn)生本體，解決 了僅更換帶有玻璃基板的生物芯片而引起的調(diào)試?yán)щy、折射率難以匹配的問題，提高了生 物傳感器的分析精度，同時也大幅度降低光學(xué)SPR傳感器的使用維護(hù)成本；2.本機(jī)構(gòu)能有效提高儀器測定的準(zhǔn)確性及重現(xiàn)性；3.本機(jī)構(gòu)使用生物芯片的更換能夠在Imin內(nèi)完成，大大縮短光學(xué)SI5R生物傳感器 調(diào)整時間；4.操作使用(更換芯片)簡便，不要求實驗人員具有很高的操作技巧。


圖1為一種光學(xué)sra生物傳感器多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A-A視圖；圖3為圖1的另一角度的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為激光器載架，2為載架轉(zhuǎn)軸，3為支撐板，4為縱向?qū)Р郏?為壓塊，6為壓塊 耦合架，7為彈簧，8為三棱鏡，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(diào)節(jié)手柄，15為升降調(diào)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為托架轉(zhuǎn)軸，22為橫向?qū)Р郏?3為軸柄，24為托架導(dǎo)槽，25為限 位板，26為頂板固定銷，27為凸輪轉(zhuǎn)軸，28為凸輪支撐塊，29為導(dǎo)向塊，30為流通池，31為螺釘。
具體實施方式
實施例1 一種光學(xué)Sra生物傳感器多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)，參見圖1、圖2、圖3，包括激 光器調(diào)節(jié)單元、生物芯片組件單元、CCD調(diào)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(diào)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、契合于棱鏡8 的流通池30、壓塊5、壓塊耦合架6、拉桿17及拉桿調(diào)節(jié)裝置，棱鏡托架9安裝在載臺10的 滑動導(dǎo)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(diào)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(diào)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(cè)，水平支板20 —端固定在支撐板3上，升降調(diào)節(jié)凸輪15通過凸輪轉(zhuǎn)軸27 安裝于前支板13上，且使其與頂板16相匹配的調(diào)節(jié)拉桿17的升降，前支板13安裝在水平 支板20上，凸輪轉(zhuǎn)軸27 —端設(shè)置有調(diào)節(jié)手柄14，調(diào)節(jié)升降調(diào)節(jié)凸輪15、彈簧卡位帽18及 固定螺帽19的相對位置，能使流通池30與棱鏡托架9中的三棱鏡8緊密契合，在升降調(diào)節(jié) 凸輪15下方設(shè)置有凸輪支撐塊28，該支撐塊28 —端固定安裝在前支板13上，在凸輪支撐 塊28下方設(shè)置有導(dǎo)向塊29 ；所述激光器調(diào)節(jié)單元包括激光器載架1及載架轉(zhuǎn)軸2，激光器 載架1安裝在該載架轉(zhuǎn)軸2 —端，其另一端則活動安裝于支撐板3上的縱向?qū)Р?中；所述 CXD調(diào)節(jié)單元包括CXD托架12、托架轉(zhuǎn)軸21及軸柄23，CXD托架12上設(shè)有托架導(dǎo)槽24，軸 柄23 —端活動安裝于該托架導(dǎo)槽24中，該軸柄23另一端安裝在托架轉(zhuǎn)軸21 —端，該托架 轉(zhuǎn)軸21另一端活動安裝于支撐板上的橫向?qū)Р?2中，且托架導(dǎo)槽24與支撐板上的橫向不 相平行；所述激光器調(diào)節(jié)單元、CCD調(diào)節(jié)單元對稱地分布在棱鏡托架9的兩側(cè)，調(diào)節(jié)兩者的 位置關(guān)系可使激光器、傳感器芯片和CXD之間形成所需要的光路通道。流通池30是由耐腐 蝕的彈性材料制成的三通道流通池。壓塊5呈“工”字形，且與壓塊耦合架6契合地封壓住 流通池30。在載臺10、棱鏡托架9的同一側(cè)面設(shè)置有限位板25。上述光學(xué)sra生物傳感器多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)的各部件動作關(guān)系①順時針轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)手柄14 (轉(zhuǎn)90° )，調(diào)節(jié)手柄14通過凸輪轉(zhuǎn)軸27，帶動升降調(diào) 節(jié)凸輪15順時針轉(zhuǎn)動，頂起頂板16，從而提升拉桿17，逆時針轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)手柄14 (轉(zhuǎn)90° )， 調(diào)節(jié)手柄14通過凸輪轉(zhuǎn)軸27，帶動升降調(diào)節(jié)凸輪15也逆時針轉(zhuǎn)動，拉桿17在其下部彈簧 的作用下，上下滑動；②調(diào)節(jié)彈簧卡位帽18，可調(diào)節(jié)彈簧7的壓力，從而調(diào)節(jié)流通池30與三棱鏡8之間 的壓力。當(dāng)調(diào)整到適當(dāng)?shù)膲毫?，旋緊固定螺帽19。上述光學(xué)sra生物傳感器多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)的操作使用方法①順時針轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)手柄14 (轉(zhuǎn)90° )，提升拉桿17，使流通池30處于上部位置；②水平置裝有三棱鏡8的棱鏡托架9放置載臺10上，然后沿著載臺10上的導(dǎo)向 軌道向前緩慢平推，直到輕觸到載臺10端部的限位板25 ；③逆時針轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)手柄14 (轉(zhuǎn)90° )，拉桿17下降，流通池30與三棱鏡8之間壓緊接 觸，如果流通池30與三棱鏡8之間的壓緊力不合適，可以按照上述方法調(diào)節(jié)兩者之間的壓力；④轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)激光器載架1和CXD托架12，使光路透過三棱鏡8后達(dá)到合適位置，然 后旋緊螺絲，固定位置。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)表面等離子共振生物傳感器多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)，包括激光器調(diào)節(jié)單元、生 物芯片組件、CCD調(diào)節(jié)單元、支撐板及安裝支撐板的基座，其特征在于，所述生物芯片組件調(diào) 整單元從下至上包括安裝在所述基座上的載臺、棱鏡托架、契合于棱鏡的流通池、壓塊、壓 塊耦合架、拉桿及拉桿調(diào)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(diào)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(diào)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(cè)，且該水平支板一端固定在所述支撐板 上，所述升降調(diào)節(jié)凸輪通過凸輪轉(zhuǎn)軸安裝于前支板上，且使其與所述頂板相匹配調(diào)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(zhuǎn)軸一端設(shè)置有調(diào)節(jié)手柄，調(diào)節(jié)所述 升降調(diào)節(jié)凸輪、彈簧卡位帽及固定螺帽的相對位置，能使流通池與棱鏡托架中的三棱鏡緊 密契合；所述激光器調(diào)節(jié)單元包括激光器載架及載架轉(zhuǎn)軸，所述激光器載架安裝在該載架 轉(zhuǎn)軸一端，其另一端則活動安裝于所述支撐板上的縱向/橫向?qū)Р壑?；所述CCD調(diào)節(jié)單元包 括CCD托架、托架轉(zhuǎn)軸及軸柄，所述CCD托架上設(shè)有托架導(dǎo)槽，所述軸柄一端活動安裝于該 托架導(dǎo)槽中，該軸柄另一端安裝在所述托架轉(zhuǎn)軸一端，該托架轉(zhuǎn)軸另一端活動安裝于所述 支撐板上的橫向/縱向?qū)Р壑?，且使所述托架?dǎo)槽與所述支撐板上的橫向/縱向?qū)Р鄄幌?平行；所述激光器調(diào)節(jié)單元、CCD調(diào)節(jié)單元對稱地分布在所述棱鏡托架的兩側(cè)，調(diào)節(jié)兩者的 位置關(guān)系可使激光器、生物芯片組件和CCD之間形成一定的光路通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述光學(xué)表面等離子共振生物傳感器多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)，其特征在 于，在所述載臺、棱鏡托架的同一側(cè)面設(shè)置有限位板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述光學(xué)表面等離子共振生物傳感器多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)，其特征在 于，在所述升降調(diào)節(jié)凸輪下方設(shè)置有凸輪支撐塊，該支撐塊一端固定安裝在所述前支板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述光學(xué)表面等離子共振生物傳感器多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)，其特征在 于，在所述凸輪支撐塊下方設(shè)置有導(dǎo)向塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述光學(xué)表面等離子共振生物傳感器多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)，其特征在 于，所述棱鏡托架安裝于所述載臺的滑動導(dǎo)軌上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述光學(xué)表面等離子共振生物傳感器多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)，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流通池。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述光學(xué)表面等離子共振生物傳感器多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)，其特征在 于，所述流通池是由耐腐蝕的彈性材料制成的三通道流通池。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)SPR生物傳感器多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)。其包括激光器調(diào)節(jié)單元、生物芯片組件、CCD調(diào)節(jié)單元、支撐板及安裝支撐板的基座，激光器調(diào)節(jié)單元、CCD調(diào)節(jié)單元對稱地分布在所述棱鏡托架的兩側(cè)，調(diào)節(jié)兩者的位置關(guān)系可使激光器、生物芯片組件和CCD之間形成一定的光路通道。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計精巧，定位準(zhǔn)確方便調(diào)整激光器、生物芯片組件和CCD三者之間光路的一致性；方便調(diào)節(jié)流通池與生物芯片組件之間的壓力；流通池提升與復(fù)位后，能夠保持流通與生物芯片組件準(zhǔn)確定位；解決了僅更換帶有玻璃基板的生物芯片而引起的調(diào)試?yán)щy、折射率難以匹配的問題，提高了生物傳感器的分析精度，同時也大幅度降低光學(xué)SPR傳感器的使用維護(hù)成本。
文檔編號G01N21/41GK102095684SQ201110006729
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者耿全嶺, 胡建東, 胡楓江, 趙媛媛, 閆萬峰, 陳陽 申請人:河南農(nóng)業(yè)大學(xué)