一種微透鏡(或微透鏡陣列)成像檢測板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微透鏡(或微透鏡陣列)成像檢測板，包括一塊厚度為3～5毫米的透明板，板面上設(shè)有一個或多個梯形凹孔，梯形凹孔內(nèi)均設(shè)有一個上部為一半球，下部為一圓柱體的柱形微透鏡，柱形微透鏡由PMMA有機玻璃材料與設(shè)有梯形凹孔的透明板一起通過精密注塑成型。本發(fā)明的柱形微透鏡的成像特征是，當(dāng)往透明板的梯形凹孔注入液體或其它介質(zhì)使之浸沒柱形微透鏡時，在平行光照射下，由于光的折射作用，其像是外緣為一黑環(huán)的圓形圖像；黑環(huán)的外半徑R為柱形微透鏡的半徑，黑環(huán)的內(nèi)半徑r與浸沒液體的折射率n1，柱形微透鏡的折射率n2以及柱形微透鏡的高度h成一種理論關(guān)系，利用它可通過監(jiān)測黑環(huán)內(nèi)半徑r的數(shù)值，確定該液體或介質(zhì)的實時折射率。
【專利說明】
一種微透鏡(或微透鏡陣列)成像檢測板
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光學(xué)檢測裝置，具體涉及一種微透鏡(或微透 鏡陣列)成像檢測板。
【背景技術(shù)】
[0002] 溶液或介質(zhì)的折射率是非常重要的光學(xué)特性，它同時又是溶液濃度、溫度等的函 數(shù)，所以監(jiān)測溶液折射率的實時變化，具有重要作用。特別是在許多抗原抗體溶液中，當(dāng)發(fā) 生抗原抗體反應(yīng)時，其溶液折射率會按一定規(guī)律隨時間發(fā)生變化，所以，通過監(jiān)測抗原抗體 溶液在反應(yīng)前后的折射率變化，可定性定量確定被測樣品中抗原或抗體的量。但是，這種測 定對折射率測量技術(shù)要求較高，一是不能對抗原抗體溶液產(chǎn)生干擾作用，二是同時能快速 (快于每秒測一個折射率數(shù)值)跟蹤測定溶液折射率的變化，三是最好能測溶液中的局部微 區(qū)的折射率。
[0003] 現(xiàn)有的折射率測量技術(shù)如阿貝折射率計等都不能在不干擾樣品溶液情況下，實時 快速監(jiān)測其溶液局部微區(qū)的折射率隨時間的瞬態(tài)變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明專利為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便的微 透鏡(或微透鏡陣列)成像檢測板，它可在不干擾樣品溶液情況下實時快速監(jiān)測其局部微區(qū) 的折射率隨時間的瞬態(tài)變化。特別適合用于監(jiān)測抗原抗體溶液在抗原抗體反應(yīng)前后的折射 率變化情況，從而定性定量確定樣品中的抗原或抗體;其優(yōu)點是所需樣品量很少(幾微升到 幾十微升），檢測過程簡單快捷，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種微透鏡(或微透鏡陣列）成像檢測板，包括一塊 透明板，所述透明板厚度為3~5毫米，板面上設(shè)有一個或多個梯形凹孔，所述梯形凹孔內(nèi)， 均設(shè)有一個上部為一半球，下部為一圓柱體的柱形微透鏡，柱形微透鏡的半徑為〇. 1~1 .〇 毫米，高度為0.2~2.5毫米，其透明度要求>90%，光潔度要求為20~40。
[0006] 本發(fā)明所述的微透鏡(或微透鏡陣列)成像檢測板，其特征還在于，
[0007] 所述柱形微透鏡由PMMA有機玻璃材料與設(shè)有梯形凹孔的透明板一起通過精密注 塑成型。
[0008] 所述柱形微透鏡或用其它透明材料制成粘置于透明板的梯形凹孔內(nèi)。
[0009] 所述透明板或采用多個梯形凹孔與柱形微透鏡的組合設(shè)置制成同時檢測多個樣 品的微透鏡陣列成像檢測板。
[0010] 所述梯形凹孔梯面斜角為68度，其作用是使梯形凹孔孔內(nèi)水溶液的液面不會因液 體表面附加壓強的作用而成為弧面，保持液面為平面而保證柱形微透鏡成像質(zhì)量。
[0011] 所述整個成像檢測板制成后需要經(jīng)過親水性處理，用以防止樣品尤其是臨床樣品 對檢測板的分子吸附而影響檢測效果。
[0012] 本發(fā)明微透鏡(或微透鏡陣列）成像檢測板，所述柱形微透鏡的成像特征是，當(dāng)往 透明板的梯形凹孔注入液體或其它介質(zhì)使之浸沒柱形微透鏡時，在入射平行光照射下，由 于光的折射作用，其像是外緣為一黑環(huán)的圓形圖像;黑環(huán)的外半徑R為柱形微透鏡的半徑， 黑環(huán)的內(nèi)半徑r與浸沒液體的折射率m，柱形微透鏡的折射率11 2以及柱形微透鏡的高度h成 如下理論關(guān)系：
[0014] 其中，k = m/n2，a為照明光投射到微透鏡圓形表面的入射角；
[0015] 根據(jù)所述黑環(huán)的內(nèi)半徑r與浸沒液體的折射率m，柱形微透鏡的折射率n2,入射角 α，柱形微透鏡的高度h等參數(shù)的理論關(guān)系，能夠通過監(jiān)測黑環(huán)內(nèi)半徑r的數(shù)值，由式（1)來確 定該浸沒液體或介質(zhì)的實時折射率m。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明微透鏡(或微透鏡陣列)成像檢測板可在不干擾樣品溶液 情況下快速實時監(jiān)測其局部微區(qū)的折射率隨時間的瞬態(tài)變化。特別適合用于監(jiān)測抗原抗體 溶液在抗原抗體反應(yīng)前后的折射率變化情況，從而定性定量確定樣品中的抗原或抗體。其 優(yōu)點是所需樣品量很少(幾微升到幾十微升），檢測過程簡單快捷。且通過采用微透鏡陣列， 可同時一次檢測多個樣品。
【附圖說明】
[0017] 圖la和圖lb是本發(fā)明微透鏡成像檢測板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2a和圖2b為微透鏡所成像示意圖；
[0019] 圖3a和圖3b為本發(fā)明實施例3中所述微透鏡4X4陣列成像檢測板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖中，1.透明板，2.梯形凹孔，3.柱形微透鏡。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0022] -種微透鏡(或微透鏡陣列）成像檢測板，如圖la和圖lb所示，包括一塊透明板1， 透明板1厚度為3~5毫米，板面上設(shè)有一個或多個梯形凹孔2,梯形凹孔2內(nèi)，均設(shè)有一個上 部為一半球，下部為一圓柱體的柱形微透鏡3,柱形微透鏡3的半徑為0.1~1.0毫米，高度為 0.2~2.5毫米，其透明度要求>90%，光潔度要求為20~40。
[0023]本發(fā)明的柱形微透鏡3由PMMA有機玻璃材料與設(shè)有梯形凹孔2的透明板1 一起通過 精密注塑成型，或用其它透明材料制成柱形微透鏡3粘置于透明板1的梯形凹孔2內(nèi)；梯形凹 孔2的梯面斜角為68度，其作用是使梯形凹孔2孔內(nèi)水溶液的液面不會因液體表面附加壓強 的作用而成為弧面，保持液面為平面而保證柱形微透鏡成像質(zhì)量。
[0024]本發(fā)明整個成像檢測板制成后需要經(jīng)過親水性處理，用以防止樣品尤其是臨床樣 品對檢測板的分子吸附而影響檢測效果。
[0025] 本發(fā)明透明板1或采用多個梯形凹孔2與柱形微透鏡3的組合設(shè)置制成同時檢測多 個樣品的微透鏡陣列成像檢測板。
[0026] 本發(fā)明的微透鏡(或微透鏡陣列)成像檢測板，柱形微透鏡3的成像特征是，當(dāng)往透 明板1的梯形凹孔2注入液體或其它介質(zhì)使之浸沒柱形微透鏡3時，在入射平行光的照射下， 由于光的折射作用，其像是外緣為一黑環(huán)的圓形圖像，如圖2a、圖2b所示;其中，m為浸沒液 體的折射率，n2為柱形微透鏡的折射率，h為柱形透鏡的高度，柱形微透鏡邊緣(R)為黑環(huán)的 外半徑，亮斑邊緣B點為黑環(huán)的內(nèi)半徑r。
[0027]黑環(huán)的內(nèi)半徑r與浸沒液體的折射率m，柱形微透鏡的折射率n2以及柱形微透鏡的 高度h成如下理論關(guān)系：
[0029] 其中，k = m/n2，a為照明光投射到微透鏡圓形表面的入射角；
[0030] 根據(jù)黑環(huán)的內(nèi)半徑r與浸沒液體的折射率m，柱形微透鏡的折射率n2,入射角α，柱 形微透鏡的高度h等參數(shù)之間的理論關(guān)系，能夠通過監(jiān)測黑環(huán)內(nèi)半徑r的數(shù)值，由式(1)來確 定該浸沒液體或介質(zhì)的實時折射率m。
[0031] 實施例
[0032] 實施例1
[0033] 如圖la和圖lb所示，一種帶兩個微透鏡的成像檢測板，可同時檢測兩個樣品，整個 成像檢測板的透明板1厚度為3.5毫米，梯形凹孔2底部的厚度為0.25毫米，分別置于兩個梯 形凹孔2內(nèi)的兩個柱形微透鏡3半徑為0.5毫米，高度為1.0毫米;兩個柱形微透鏡3與兩孔的 透明板1 一起，整體由PMMA有機玻璃材料通過精密注塑成型而制成，其透明度>90 %，光潔度 40;采用由聚酯-聚醚-有機硅三元共聚物組成的多功能親水處理劑DP-9993進行親水性處 理(室溫下浸泡24小時）。
[0034] 使用此雙微透鏡成像檢測板作溶液折射率檢測時，將被測溶液分別注入透明板1 的兩個梯形凹孔2,其量以剛浸沒微透鏡為宜，然后以顯微成像裝置測定微透鏡所成像的R， r，等參數(shù)，利用式(1)得出溶液折射率。
[0035] 在測定抗原抗體反應(yīng)時，先將臨床樣品或抗原溶液注入梯形凹孔浸沒微透鏡，以 顯微成像裝置測定此時的R，r等參數(shù)，利用式（1)得出臨床樣品溶液折射率。然后把等量抗 體溶液滴入，以顯微成像裝置在前20秒內(nèi)每秒測定一次R，r等參數(shù)，利用式（1)得出溶液折 射率。然后在隨后的1 〇〇秒中每1 〇秒測一次，利用滴入抗體溶液后1 〇到1 〇〇秒間溶液的折射 率平均值，確定抗原抗體反應(yīng)后（即抗體滴入后)溶液折射率與僅為臨床樣品或抗原樣品時 的折射率差值，便可確定是否有抗原抗體反應(yīng)以及抗原的量。
[0036] 實施例2
[0037] 與實施例1不同的是，實施例2中的微透鏡成像檢測板的柱形微透鏡3是一玻璃微 透鏡，粘置于梯形凹孔2內(nèi)，其特征是，柱形微透鏡半徑為0.375毫米，高度為0.85毫米;透明 板1為PMMA有機玻璃板，厚度為3毫米，梯形凹孔2底部的厚度與實施例1參數(shù)相同，其它處理 與檢測成像的過程與實施例1相同。
[0038] 實施例3
[0039] 與實施例1不同的是，實施例3中的微透鏡成像檢測板有16個微透鏡，成一4 X 4陣 列，如圖3a和圖3b所示，16個柱形微透鏡3分別置于16個梯形凹孔2內(nèi)，該微透鏡陣列成像檢 測板透明板1厚度為3毫米，柱形微透鏡3半徑為0.5毫米，高度為1.5毫米，柱形微透鏡3與多 孔透明板1 一起，整體由PMMA有機玻璃材料通過精密注塑成型而制成，其透明度>90%，光潔 度40,梯形凹孔底部的厚度為0.25毫米。其它處理與成像檢測過程與實施例1相同，不同的 是此檢測板可同時檢測16個樣品。
[0040]上述實施方式只是本發(fā)明的幾個實例，不是用來限制發(fā)明的實施與權(quán)利范圍，凡 依據(jù)本發(fā)明申請專利保護范圍所述的內(nèi)容做出的等效變化和修飾，均應(yīng)包括在本發(fā)明申請 專利范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種微透鏡（或微透鏡陣列）成像檢測板，包括一塊透明板（I)，其特征在于，所述透 明板（1)厚度為3~5毫米，板面上設(shè)有一個或多個梯形凹孔(2)，所述梯形凹孔(2)內(nèi)，均設(shè) 有一個上部為一半球，下部為一圓柱體的柱形微透鏡（3)，柱形微透鏡(3)的半徑為O . 1~ 1.0 毫米，高度為0.2~2.5毫米，其透明度要求>90 %，光潔度要求為20~40。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微透鏡(或微透鏡陣列）成像檢測板，其特征在于，所述柱形微 透鏡(3)由PMM有機玻璃材料與設(shè)有梯形凹孔(2)的透明板(1)一起通過精密注塑成型。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微透鏡(或微透鏡陣列）成像檢測板，其特征在于，所述柱 形微透鏡(3)或用其它透明材料制成粘置于透明板(1)的梯形凹孔(2)內(nèi)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微透鏡(或微透鏡陣列）成像檢測板，其特征在于，所述透明板 (1)或采用多個梯形凹孔(2)與柱形微透鏡(3)的組合設(shè)置制成同時檢測多個樣品的微透鏡 陣列成像檢測板。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微透鏡(或微透鏡陣列）成像檢測板，其特征在于，所述梯形凹 孔(2)梯面斜角為68度，其作用是使梯形凹孔(2)孔內(nèi)水溶液的液面不會因液體表面附加壓 強的作用而成為弧面，保持液面為平面而保證柱形微透鏡成像質(zhì)量。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微透鏡(或微透鏡陣列）成像檢測板，其特征在于，所述整個成 像檢測板制成后需要經(jīng)過親水性處理，用以防止樣品尤其是臨床樣品對檢測板的分子吸附 而影響檢測效果。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微透鏡(或微透鏡陣列）成像檢測板，所述柱形微透鏡(3)的成 像特征是，當(dāng)往透明板(1)的梯形凹孔(2)注入液體或其它介質(zhì)使之浸沒柱形微透鏡(3)時， 在入射平行光照射下，由于光的折射作用，其像是外緣為一黑環(huán)的圓形圖像;黑環(huán)的外半徑 R為柱形微透鏡的半徑，黑環(huán)的內(nèi)半徑r與浸沒液體的折射率m，柱形微透鏡的折射率n2以及 柱形微透鏡的高度h成如下理論關(guān)系：(I) 其中，k=m/n2，a為照明光投射到微透鏡圓形表面的入射角； 根據(jù)所述黑環(huán)的內(nèi)半徑r與浸沒液體的折射率m，柱形微透鏡的折射率n2，入射角α，柱 形微透鏡的高度h等參數(shù)的理論關(guān)系，能夠通過監(jiān)測黑環(huán)內(nèi)半徑r的數(shù)值，由式（1)來確定該 浸沒液體或介質(zhì)的實時折射率m。
【文檔編號】G01N21/41GK106018343SQ201610423773
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】黃耀熊, 何江
【申請人】暨南大學(xué)