專利名稱：一種用于液相微流分析系統的spr檢測器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及材料分析檢測領域，尤其涉及一種應用于液相微流分析系統的新型檢測器。
背景技術：
SPR(英文全稱surface ρlasmon resonance)是表面等離子體共振的簡稱。光在玻璃與金屬界面處發(fā)生全反射時產生的倏逝波會引發(fā)金屬表面的自由電子產生表面等離子(surface plasmon, SP)，當表面等離子與倏逝波的頻率和波數相同時，就會產生表面等離子共振。這種現象會使反射光的強度突然降低，并且對金屬薄膜表面介質的折射率非常敏感。自從1983年Liedberg等將SI3R技術用于IgG蛋白質與其抗原的相互反應測定之后， sra技術以其靈敏度高、所需試樣少、樣品無需標記及檢測速度快等特點被廣泛用于生化、 醫(yī)療、食品、環(huán)境等監(jiān)測領域，成為傳感器研究領域的熱點。液相微流分析系統包括應用于生化領域溶液成分分析各種分離技術，這些分離技術主要有毛細管液相色譜、納升級液相色譜、毛細管電泳及微流控芯片等，它們是藥物分析、環(huán)境分析、生化分析和工業(yè)分析最常用的分離技術。作為液相微流分析系統“眼睛”的檢測器，是分析儀器的重要部件，其性能的好壞直接影響到分析儀器的檢測限、靈敏度等性能指標。目前常用的檢測器，主要有電導檢測器、安培檢測器，紫外_可見光檢測器、熒光檢測器和電化學檢測器等，這些檢測器雖然具有高靈敏度，低檢測限的優(yōu)點，但它們都有選擇性強、通用性差的缺點。而通用性較強的示差折光檢測器，則存在靈敏度低，池體積較大，即所需樣品量較多等問題，一般只能用于常規(guī)液相檢測體系如普通高效液相色譜(流量為Iml/ min)或流動注射分析器中。sra檢測技術是一種新型的光電檢測技術。具有檢測靈敏度高、抗電磁干擾性能好、樣品消耗量少等特點。SH 傳感器對其表面的介質非常敏感，流經傳感器表面流體折射率微小的變化(10_6 I(T8RIU)，就能引起傳感器輸出的變化，其測量過程樣品消耗不大于 Iul0
發(fā)明內容本實用新型提供了一種通用性強、靈敏度高、微量進樣、小型且價廉的應用于液相微流分析系統的sra檢測器，該檢測器基于表面等離子共振(SPR)技術，通過檢測目標溶液折射率實現對樣品的分析，綜合了示差折光檢測器通用性強和其它檢測器靈敏度高的優(yōu)點，同時通過對傳感器表面的修飾，可以實現特定物質的特異性檢測。一種用于液相微流分析系統的sra檢測器，包括sra傳感器、微型流通池、信號處理電路、數據采集電路、內置USB通信接口電路的微控制器和。所述的微型流通池與sra傳感器貼合設置，當待測溶液由微型流通池導流經sra傳感器時，SPR傳感器將待測溶液的折射率轉化為電信號，并由信號處理電路對sra傳感器輸出的電信號實現放大、濾波處理，最后微控制器控制數據采集電路將與待測溶液折射率相對應的電信號轉化為數字信號，并通
3過內置的USB通信接口上傳至計算機端用戶程序，進行運算處理之后存儲，并顯示于計算機端用戶程序界面。所述的SPR傳感器包括LED光源、平行光準直光路、偏振片、匯聚光路、圓柱形棱鏡及CCD探測器，圓柱形棱鏡的矩形表面鍍有金屬膜。LED光源發(fā)出的光束，經平行光準直光路準直為平行光，并由偏振片提取P偏振光，最后經由匯聚光路轉化為楔形光多角度入射到圓柱形棱鏡與金屬膜的交界面處中線處，產生的反射光入射到CCD探測器，CCD探測器輸出反映流經金屬膜表面溶液折射率的SI^R光譜信號。所述的金屬膜為金膜或金銀復合膜。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開有空氣槽及U型槽。所述的U型槽的兩個接口分別連接有毛細管，形成輸入通道和輸出通道，為測量對象溶液提供流路接口。微型流通池的正面緊貼金屬膜表面，空氣槽內的空氣可作為標準折射率校正傳感器，被測對象溶液由輸入通道流入，并由U型槽導流經金屬膜表面，從而實現溶液折射率的Sra光譜信號測量，最后由輸出通道排出。本實用新型的sra檢測器通過在金屬膜表面上修飾對不同待測物質敏感的生物敏感膜，可以實現樣品中特定物質的高靈敏檢測，成為特異性檢測器。當只有一個通道修飾生物敏感膜，另外一個通道不修飾生物敏感膜，則兩個通道可分別作為測量通道和參比通道，實現參比方式測量，以提高檢測器的測量靈敏度。本實用新型的sra檢測器以微細加工技術及PDMS材料制作微型流通池，集成了高靈敏sra傳感器、高性能的信號處理電路、智能化數據采集終端及高速通信接口電路等技術，可實現特異性方式及參比方式的測量，具有通用性好、靈敏度高、微量進樣、小型和性價比高等優(yōu)點。

圖ι為本實用新型sra檢測器的結構示意框圖；圖2為本實用新型的貼合設置的微型流通池與sra傳感器的結構示意圖；圖3為本實用新型的微型流通池的結構示意圖；圖4為本實用新型的微型流通池的A-A向結構示意圖；圖5為本實用新型SPR檢測器在液相微流分析系統應用的示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種用于液相微流分析系統的sra檢測器，包括sra傳感器、微型流通池11、信號處理電路、置USB通信接口 2電路的微控制器1(CY68013)和計算機及用戶程序。微型流通池11與sra傳感器貼合設置，當待測溶液由微型流通池導流經sra傳感器時，SPR傳感器將待測溶液的折射率轉化為電信號，并由信號處理電路實現對sra傳感器輸出的電信號放大、濾波處理，最后微控制器ι通過數據采集電路將與待測溶液折射率相對應的電信號轉化為數字信號，并通過內置的USB通信接口 2上傳至計算機端用戶程序，進行運算處理之后存儲，并顯示于計算機端用戶程序界面。如圖2所示，SI3R傳感器包括LED光源3、平行光準直光路4、偏振片5、匯聚光路6、 圓柱形棱鏡7和CCD探測器8，圓柱形棱鏡7矩形表面鍍有金屬膜9。LED光源3發(fā)出的光
4束，經平行光準直光路4準直為平行光，并由偏振片5提取ρ偏振光，最后經由匯聚光路6 轉化為楔形光多角度入射到圓柱形棱鏡7與金屬膜9的交界面處中線處，產生的反射光入射到CCD探測器8，CCD探測器8輸出反映流經金屬膜9表面溶液折射率的SI5R光譜信號。如圖3、圖4所示，微型流通池11由PDMS材料制作，微型流通池11上設有空氣槽 15及U型槽10。U型槽10的兩個接口分別連接有毛細管，形成輸入通道13和輸出通道14， 為測量對象溶液提供流路接口。微型流通池11的正面16緊貼金屬膜9表面，空氣槽15內的空氣可作為標準折射率校正傳感器，被測對象溶液由輸入通道13流入，并由U型槽10導流經金屬膜9表面，從而實現溶液折射率的SI^R光譜信號測量，最后由輸出通道14排出。U 型槽10的容積決定了流通池的體積，微型流通池11同時可用于保護SI^R傳感器的金屬膜不被硬物劃傷。在金屬膜9表面，可根據被測對象的不同，修飾不同生物敏感膜12，可以實現樣品中特定物質的高靈敏檢測，成為特異性檢測器。當只有一個通道修飾生物敏感膜，另外一個通道不修飾生物敏感膜，則兩個通道可分別作為測量通道和參比通道，實現參比方式測量， 以提高檢測器的測量靈敏度。如圖5所示，實際使用時，將待測溶液由毛細管連接到SI3R檢測器的微型流通池11 的輸入通道13，待測溶液流經金屬膜9表面(或經生物修飾的生物膜表面)從輸出通道14 流出。金膜表面溶液組分的變化、特異性吸附引起的濃度變化通過sra傳感器實時轉換為光譜信號，通過對該信號的分析即可實現檢測。通過計算機端的用戶程序可對SPR傳感器中的LED光源3的亮度和CXD探測器8 的積分時間進行控制；當樣品由微型流通池導流經過sra傳感器表面時，sra傳感器的CCD 探測器8就會輸出與樣品折射率有相對應的SPR光譜信號；該信號經信號處理電路放大濾波之后，由微控制器控制數據采集電路將該電信號轉換成相應的數字信號；計算機端用戶程序通過USB通信接口獲取檢測器的數據，進行運算處理之后存儲，顯示于計算機端用戶程序界面。用戶程序通過對SI^R光譜信號的分析，實現目標物的檢測分析。
權利要求1.一種用于液相微流分析系統的SI^R檢測器，其特征在于所述的SI^R檢測器包括SPR 傳感器、微型流通池、信號處理電路、數據采集電路和內置USB通信接口的微控制器；所述的sra傳感器與微型流通池貼合設置；所述的sra傳感器將待測溶液的折射率轉化為電信號；所述的信號處理電路連接sra傳感器和數據采集電路，用于將sra傳感器輸出的電信號實現放大、濾波處理；所述的數據采集電路連接信號處理電路和微控制器，用于將放大、濾波處理后的電信號轉化為數字信號；所述的微控制器內置USB通信接口，用于控制數據采集電路將電信號轉化為數字信號，并通過內置的USB通信接口將數字信號上傳至計算機。
2.如權利要求ι所述的sra檢測器，其特征在于所述的sra傳感器包括LED光源、 平行光準直光路、偏振片、匯聚光路、圓柱形棱鏡、CCD探測器，所述的圓柱形棱鏡矩形表面鍍有金屬膜，LED光源發(fā)出的光束，經平行光準直光路準直為平行光，并由偏振片提取ρ偏振光，最后經由匯聚光路轉化為楔形光多角度入射到圓柱形棱鏡與金屬膜的交界面處中線處，產生的反射光入射到CCD探測器，CCD探測器輸出反映流經金屬膜表面溶液折射率的 SPR光譜信號。
3.如權利要求1所述的SI^R檢測器，其特征在于所述的微型流通池上設有空氣槽及U 型槽；U型槽的兩個接口分別連接有毛細管，形成輸入通道和輸出通道；微型流通池的正面緊貼金屬膜表面。
4.如權利要求ι所述的sra檢測器，其特征在于在檢測器的金屬膜表面上修飾有生物敏感膜。
專利摘要本實用新型公開了一種應用于液相微流分析系統的SPR檢測器，包括SPR傳感器、微型流通池、信號處理電路、數據采集電路和內置USB通信接口的微控制器及電路，微型流通池與SPR傳感器貼合設置；所述的SPR傳感器包括LED光源、平行光準直光路、偏振片、匯聚光路、圓柱形棱鏡及CCD探測器，圓柱形棱鏡的矩形表面鍍有金屬膜。同時通過在該檢測器的金膜表面修飾上對待測物質敏感的生物敏感膜，可以實現樣品中是否含有某種微量、痕量物質的高靈敏檢測，具有其他檢測器所達不到的功能。本實用新型的SPR檢測器應用于液相微流分析系統中，具有通用性強、靈敏度高、微量進樣、小型且價廉等優(yōu)點。
文檔編號G01N21/41GK201984033SQ201020694930
公開日2011年9月21日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權日2010年12月31日
發(fā)明者王曉萍, 詹舒越, 酈雅平, 陳惠濱 申請人:浙江大學