[发明专利]光激发彩色表面等离子体共振成像仪

说明书

技术领域

本发明涉及表面等离子体共振、彩色成像原理，属表面动态监测和二维点阵芯片成像技术，具体地说涉及一种光激发彩色表面等离子体共振成像仪。

技术背景

表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance)简称SPR，是一种物理光学现象。当一束平面p-偏振光透过高折射率玻璃介质入射到与其紧密连接的金属膜和低折射率介质的界面时，在入射角或波长为某一合适值的条件下，表面等离子体与入射光消失波的频率和波数相同，二者将发生共振，入射光被吸收，反射光能量急剧下降，反射光强度达到最低值。这时的入射角、入射波长分别被称为共振角和共振波长。由于共振角或共振波长对紧靠在金属薄膜表面的介质(样品)折射率的变化非常敏感，基于这一原理，根据样品折射率性质的不同，可以实现对样品的实时和无损的光检测。由于SPR技术具有实时监测反应动态过程、分析样品不需要纯化、生物样品无需标记、灵敏度较高、无背景干扰等特点，在生物科学领域应用中具有无可比拟的优势。

随着生物技术的飞速发展，特别是人类基因组和蛋白质组计划的实施，大量的生物信息需要高通量且能够实时监测的分析技术来进行检测。为了提高分析通量和分析速度，国际和国内将SPR的优势和微阵列高通量技术有机结合起来，开展了基于SPR原理的成像研究，即SPR成像，目前已有专利报道。通过制作微通道和微阵列结构的芯片，使样品分析能力和速度都大大提高。然而当前SPR成像仪仅监测单波长反射光强度的变化(灰度值)，或简称单波长黑白SPRI。该方法简单，但只有角度调节一种模式。对于多波长和波段用于SPR成像，仅有一篇文献，是关于超薄有机固体膜性质的研究，且只简单涉及到定性分析。到目前为止，尚未见有任何专利报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种表面等离子体共振成像检测仪，改单波长SPR成像为多波长和波段SPR成像，以获取并提供更丰富的样品实验信息，同时使实验结果更易分析判断、实验检测更加人性化。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是以波长询测表面等离子体共振原理为基础，结合彩色图像记录技术，构建表面彩色信号产生、记录、存储、处理和再现的系统。据此设计研制了一种多功能光激发彩色表面等离子体共振成像仪，采用角度-波长共轭双调方法增加仪器的可优化参数，实现了不同性质的样品成像后色彩的变化，使得反应信息更为丰富。仪器主要由光源、入射光角度调制系统、样品分析系统、温控系统、检测系统、数据采集管理系统组成。

详细地说，本发明提供的光激发彩色表面等离子体共振成像仪，主要由光源、入射光角度调制系统、样品分析系统、温控系统、检测系统、数据采集管理系统组成；其中：

一样品分析系统，其两侧分别设置一连续波入射光和一反射光检测器；该反射光检测器连接一数据采集管理系统；

样品分析系统中样品池两侧设有样品进样管路和出样管路，一微量泵通过进样管路和样品池相通控制进样的流速和流量；样品池两端固定在一水平台上，池体朝下，与传感膜的膜表面用垫圈密封，传感膜底面与一棱镜背面粘连；传感膜的表面具有自由电子层的高电导物质；

连续波入射光照射通过棱镜激发传感膜表面等离子体而产生共振，直接导致反射光的色彩发生变化。从棱镜射出的反射光进入检测系统，并由电信号传输到数据采集管理系统进行数据处理，实现定性定量分析。

所述的光激发彩色表面等离子体共振成像仪，其中入射光经过一入射光角度调节系统射入样品分析系统，该入射光调节系统为一光学反射镜固定在一角度可调的反射镜支架上。

所述的光激发彩色表面等离子体共振成像仪，其中入射光为卤钨灯、氙灯、能斯特灯、硅碳棒灯或发光二极管发出的白光或复色光，经过一光束扩展器或光束压缩器进行调制。如果入射光为非偏振光，需在光束扩展器或光束压缩器前加设p-型偏振光起偏器。

所述的光激发彩色表面等离子体共振成像仪，其中棱镜为无机光学玻璃、化学合成光学树脂塑料或具透光性液体材料制成。

所述的光激发彩色表面等离子体共振成像仪，其中反射光检测器为彩色CCD(电荷耦合器)、彩色CMOS(互补型金属氧化物半导体)图像传感器、电荷注入检测器、光电倍增管或照相机。作为反射光纠偏器的透镜与其同光轴地固定在一旋转支架上，组成检测系统，以对反射光进行校正和调焦。

所述的光激发彩色表面等离子体共振成像仪，其中样品分析系统中的样品池的池体上方与一温控系统的散热管路相连接，该散热管路连接一冷却液容器，该冷却液容器连接一温控调节器的温控电路。