亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：光学表面等离子共振生物传感器多自由度调整机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及光表面等离子共振(Surface ρlasmon resonance, SPR)生物传感器 领域，具体涉及一种光学sra生物传感器多自由度调整机构。
背景技术：
近 ο年来，光学sra生物传感技术在实现方式、仪器开发和应用领域的拓展上都 获得了迅猛的发展。光学SPR生物传感器的检测机理如下将生物分子的识别膜固定在光 学SPR传感器Au膜表面，分子识别膜捕捉被测的分析物，致使传感器Au膜表面的折射率变 化，因此无需标记分子就可直接进行测试，实现非破坏性的实时在线检测。光学SPR生物传 感器按激发表面等离子波的本体不同，有光学棱镜型、光波导型、光栅型等，按光调制的方 式不同以有强度调制型、波长调制型和相位调制型等，光纤sra生物传感器可以检测附着 上光纤表面微小变化的样品，具有很高的灵敏度，适用于定量测定样品溶液中的微量生物 和化学物质。近些年来，光学sra生物分析仪的便携化和微型化是一个新兴的研究热点，便 携式光学sra生物分析仪如果仍采用传统的更换芯片方法，则使操作十分困难，便携式光 学sra生物分析仪要求整体更换带有Au膜的生物芯片组件。光学sra生物传感器由一套 光学检测系统和生物传感器本体构成，单一的生物传感器由在玻璃基板表面生长50nm的 Au膜和生物耦联膜组成。生物传感器表面的50nm Au膜和生物敏感膜是光学STO生物传感 器的关键，在实际应用中，生物敏感膜随受感测次数的增加而功能退化，进而难以对被测样 品产生正确的信号响应。在使用时，光学sra生物传感器中的Au膜、生物耦联膜(生物芯 片)与光学表面等离子波产生本体是不可分离的，这时就需要将生物传感器一起更换。如 中国专利文献CN101539570A中公开了一种光学SI3R生物芯片、传感器与微流池的耦合装 置，但该装置只能耦合利用国外进口的集成式生物传感器，导致仪器整体造价高昂，势必增 加用户的使用、维护成本，难以得到普及应用。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种光学sra生物传感器多自由度调整机构，利 用本装置可快速方便地更换生物芯片组件(Au膜、生物耦联膜和光学表面等离子波产生本 体)，可以大幅度降低光学sra传感器的制造、使用维护成本。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是设计一种光学SPR (表面等离子共振)生物传感器多自由度调整机构，包括激光器 调节单元、生物芯片组件、CCD(图像传感器)调节单元、支撑板及安装支撑板的基座，所述 生物组件调整单元从下至上包括安装在所述基座上的载台、棱镜托架、契合于棱镜上的流 通池、压块、压块耦合架、拉杆及拉杆调节装置，所述棱镜托架安装在所述载台上，所述拉杆 下端连接固定于所述压块耦合架，所述拉杆调节装置含有弹簧、弹簧卡位帽、固定螺帽、安 装在拉杆上端的顶板、升降调节凸轮，所述弹簧、弹簧卡位帽依次套装在所述拉杆的下部， 所述水平支板、固定螺帽由下至上依次套装在所述弹簧卡位帽外侧，且该水平支板一端固定在所述支撑板上，所述升降调节凸轮通过凸轮转轴安装于前支板上，且使其与所述顶板相匹配调节拉杆的升降，所述前支板安装在所述水平支板上，所述凸轮转轴一端设置有调 节手柄，调节所述升降调节凸轮、弹簧卡位帽及固定螺帽的相对位置，能使流通池与棱镜托 架中的三棱镜紧密契合；所述激光器调节单元包括激光器载架及载架转轴，所述激光器载 架安装在该载架转轴一端，其另一端则活动安装于所述支撑板上的纵向/横向导槽中；所 述CCD调节单元包括CCD托架、托架转轴及轴柄，所述CCD托架上设有托架导槽，所述轴柄 一端活动安装于该托架导槽中，该轴柄另一端安装在所述托架转轴一端，该托架转轴另一 端活动安装于所述支撑板上的横向/纵向导槽中，且使所述托架导槽与所述支撑板上的横 向/纵向导槽不相平行；所述激光器调节单元、CCD调节单元对称地分布在所述棱镜托架的 两侧，调节两者的位置关系可使激光器、生物芯片组件和CCD之间形成一定的光路通道。在所述载台、棱镜托架的同一侧面设置有限位板。在所述升降调节凸轮下方设置有凸轮支撑块，该支撑块一端固定安装在所述前支 板上。在所述凸轮支撑块下方设置有导向块。所述棱镜托架安装于所述载台的滑动导轨上。所述压块呈“工”字形，且与压块耦合架契合地封压住流通池。所述流通池是由耐腐蚀的弹性材料制成的三通道流通池。本发明具有积极有益的效果1.本发明结构设计精巧，定位准确方便调整激光器、生物芯片组件和CXD三者之 间光路的一致性；方便调节流通池与生物芯片组件之间的压力，使用流通池与Au膜紧密接 触，既防止样品溶液泄漏又防止因压力过大而损伤Au膜；方便提升流通池，且流通池提升 与复位后，能够保持流通与生物芯片组件准确定位；2.生物芯片组件中包括了 Au膜、生物耦联膜和光学表面等离子波产生本体，解决 了仅更换带有玻璃基板的生物芯片而引起的调试困难、折射率难以匹配的问题，提高了生 物传感器的分析精度，同时也大幅度降低光学SPR传感器的使用维护成本；2.本机构能有效提高仪器测定的准确性及重现性；3.本机构使用生物芯片的更换能够在Imin内完成，大大缩短光学SI5R生物传感器 调整时间；4.操作使用(更换芯片)简便，不要求实验人员具有很高的操作技巧。


图1为一种光学sra生物传感器多自由度调整机构的立体结构示意图；图2为图1的A-A视图；图3为图1的另一角度的立体结构示意图。图中1为激光器载架，2为载架转轴，3为支撑板，4为纵向导槽，5为压块，6为压块 耦合架，7为弹簧，8为三棱镜，9为棱镜托架，10为载台，11为基座，12为CCD托架，13为前 支板，14为调节手柄，15为升降调节凸轮，16为顶板，17为拉杆，18为弹簧卡位帽，19为固 定螺帽，20为水平支板，21为托架转轴，22为横向导槽，23为轴柄，24为托架导槽，25为限 位板，26为顶板固定销，27为凸轮转轴，28为凸轮支撑块，29为导向块，30为流通池，31为螺钉。
具体实施方式
实施例1 一种光学Sra生物传感器多自由度调整机构，参见图1、图2、图3，包括激 光器调节单元、生物芯片组件单元、CCD调节单元、支撑板3及安装支撑板3的基座11，所述 生物芯片组件调整单元从下至上包括安装在基座11上的载台10、棱镜托架9、契合于棱镜8 的流通池30、压块5、压块耦合架6、拉杆17及拉杆调节装置，棱镜托架9安装在载台10的 滑动导轨上，拉杆17下端由螺钉31连接固定于压块耦合架6，所述拉杆调节装置含有弹簧 7、弹簧卡位帽18、固定螺帽19、安装在拉杆17上端的顶板16、升降调节凸轮15，弹簧7、弹 簧卡位帽18依次套装在拉杆17的下部，水平支板20、固定螺帽19由下至上依次套装在弹 簧卡位帽18外侧，水平支板20 —端固定在支撑板3上，升降调节凸轮15通过凸轮转轴27 安装于前支板13上，且使其与顶板16相匹配的调节拉杆17的升降，前支板13安装在水平 支板20上，凸轮转轴27 —端设置有调节手柄14，调节升降调节凸轮15、弹簧卡位帽18及 固定螺帽19的相对位置，能使流通池30与棱镜托架9中的三棱镜8紧密契合，在升降调节 凸轮15下方设置有凸轮支撑块28，该支撑块28 —端固定安装在前支板13上，在凸轮支撑 块28下方设置有导向块29 ；所述激光器调节单元包括激光器载架1及载架转轴2，激光器 载架1安装在该载架转轴2 —端，其另一端则活动安装于支撑板3上的纵向导槽4中；所述 CXD调节单元包括CXD托架12、托架转轴21及轴柄23，CXD托架12上设有托架导槽24，轴 柄23 —端活动安装于该托架导槽24中，该轴柄23另一端安装在托架转轴21 —端，该托架 转轴21另一端活动安装于支撑板上的横向导槽22中，且托架导槽24与支撑板上的横向不 相平行；所述激光器调节单元、CCD调节单元对称地分布在棱镜托架9的两侧，调节两者的 位置关系可使激光器、传感器芯片和CXD之间形成所需要的光路通道。流通池30是由耐腐 蚀的弹性材料制成的三通道流通池。压块5呈“工”字形，且与压块耦合架6契合地封压住 流通池30。在载台10、棱镜托架9的同一侧面设置有限位板25。上述光学sra生物传感器多自由度调整机构的各部件动作关系①顺时针转动调节手柄14 (转90° )，调节手柄14通过凸轮转轴27，带动升降调 节凸轮15顺时针转动，顶起顶板16，从而提升拉杆17，逆时针转动调节手柄14 (转90° )， 调节手柄14通过凸轮转轴27，带动升降调节凸轮15也逆时针转动，拉杆17在其下部弹簧 的作用下，上下滑动；②调节弹簧卡位帽18，可调节弹簧7的压力，从而调节流通池30与三棱镜8之间 的压力。当调整到适当的压力后，旋紧固定螺帽19。上述光学sra生物传感器多自由度调整机构的操作使用方法①顺时针转动调节手柄14 (转90° )，提升拉杆17，使流通池30处于上部位置；②水平置装有三棱镜8的棱镜托架9放置载台10上，然后沿着载台10上的导向 轨道向前缓慢平推，直到轻触到载台10端部的限位板25 ；③逆时针转动调节手柄14 (转90° )，拉杆17下降，流通池30与三棱镜8之间压紧接 触，如果流通池30与三棱镜8之间的压紧力不合适，可以按照上述方法调节两者之间的压力；④转动调节激光器载架1和CXD托架12，使光路透过三棱镜8后达到合适位置，然 后旋紧螺丝，固定位置。
权利要求
1.一种光学表面等离子共振生物传感器多自由度调整机构，包括激光器调节单元、生 物芯片组件、CCD调节单元、支撑板及安装支撑板的基座，其特征在于，所述生物芯片组件调 整单元从下至上包括安装在所述基座上的载台、棱镜托架、契合于棱镜的流通池、压块、压 块耦合架、拉杆及拉杆调节装置，所述棱镜托架安装在所述载台上，所述拉杆下端连接固定 于所述压块耦合架，所述拉杆调节装置含有弹簧、弹簧卡位帽、固定螺帽、安装在拉杆上端 的顶板、升降调节凸轮，所述弹簧、弹簧卡位帽依次套装在所述拉杆的下部，所述水平支板、 固定螺帽由下至上依次套装在所述弹簧卡位帽外侧，且该水平支板一端固定在所述支撑板 上，所述升降调节凸轮通过凸轮转轴安装于前支板上，且使其与所述顶板相匹配调节拉杆 的升降，所述前支板安装在所述水平支板上，所述凸轮转轴一端设置有调节手柄，调节所述 升降调节凸轮、弹簧卡位帽及固定螺帽的相对位置，能使流通池与棱镜托架中的三棱镜紧 密契合；所述激光器调节单元包括激光器载架及载架转轴，所述激光器载架安装在该载架 转轴一端，其另一端则活动安装于所述支撑板上的纵向/横向导槽中；所述CCD调节单元包 括CCD托架、托架转轴及轴柄，所述CCD托架上设有托架导槽，所述轴柄一端活动安装于该 托架导槽中，该轴柄另一端安装在所述托架转轴一端，该托架转轴另一端活动安装于所述 支撑板上的横向/纵向导槽中，且使所述托架导槽与所述支撑板上的横向/纵向导槽不相 平行；所述激光器调节单元、CCD调节单元对称地分布在所述棱镜托架的两侧，调节两者的 位置关系可使激光器、生物芯片组件和CCD之间形成一定的光路通道。
2.根据权利要求1所述光学表面等离子共振生物传感器多自由度调整机构，其特征在 于，在所述载台、棱镜托架的同一侧面设置有限位板。
3.根据权利要求1所述光学表面等离子共振生物传感器多自由度调整机构，其特征在 于，在所述升降调节凸轮下方设置有凸轮支撑块，该支撑块一端固定安装在所述前支板上。
4.根据权利要求3所述光学表面等离子共振生物传感器多自由度调整机构，其特征在 于，在所述凸轮支撑块下方设置有导向块。
5.根据权利要求1所述光学表面等离子共振生物传感器多自由度调整机构，其特征在 于，所述棱镜托架安装于所述载台的滑动导轨上。
6.根据权利要求1所述光学表面等离子共振生物传感器多自由度调整机构，其特征在 于，所述压块呈“工”字形，且与压块耦合架契合地封压住流通池。
7.根据权利要求1所述光学表面等离子共振生物传感器多自由度调整机构，其特征在 于，所述流通池是由耐腐蚀的弹性材料制成的三通道流通池。
全文摘要
本发明涉及一种光学SPR生物传感器多自由度调整机构。其包括激光器调节单元、生物芯片组件、CCD调节单元、支撑板及安装支撑板的基座，激光器调节单元、CCD调节单元对称地分布在所述棱镜托架的两侧，调节两者的位置关系可使激光器、生物芯片组件和CCD之间形成一定的光路通道。本发明结构设计精巧，定位准确方便调整激光器、生物芯片组件和CCD三者之间光路的一致性；方便调节流通池与生物芯片组件之间的压力；流通池提升与复位后，能够保持流通与生物芯片组件准确定位；解决了仅更换带有玻璃基板的生物芯片而引起的调试困难、折射率难以匹配的问题，提高了生物传感器的分析精度，同时也大幅度降低光学SPR传感器的使用维护成本。
文档编号G01N21/41GK102095684SQ201110006729
公开日2011年6月15日 申请日期2011年1月13日 优先权日2011年1月13日
发明者耿全岭, 胡建东, 胡枫江, 赵媛媛, 闫万峰, 陈阳 申请人:河南农业大学