[发明专利]多通道无线级联表面等离子共振谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种高通量、高灵敏度危害因子分析测量设备，特别是关于一种多通道无线级联表面等离子共振谱仪。

背景技术

表面等离子共振谱仪(Surface Plasmon Resonance，SPR)，也称分子相互作用谱仪，作为一种超灵敏快速检测技术，在生命科学、药物筛选、食品安全等领域广泛用于分子相互作用研究，呈现出巨大的应用前景。SPR 检测过程无需标记样品，保持了分子活性，且检测过程方便快捷，具有高灵敏、高精度等特点，被国外大型仪器公司普遍看好，并已开始进行大规模研发。

现有 SPR 仪器主要采用单通道或双通道检测模式，无法满足高通量检测需求，然而在食品安全、检验检疫、消费品安全、生物安全等领域，样品数量巨大且日益增长，样品浓度、组成千差万别，因此，迫切需要能实现样品的快速筛查与超灵敏确认检测的多通道、超灵敏、高通量的新型SPR 谱仪。同时，由于具体应用场合的差异，对仪器检测吞吐量的要求也有不同，为了满足不同用户的需求，节约成本，应该研制一种能方便灵活配置通道数，并且可以分布式采集，集中管理的SPR 谱仪，实现仪器规模的客户化灵活定制。

SPR 仪器的光学传感系统主要有棱镜和光纤两种，各有优势。其中棱镜类SPR 系统开发时间最早，研究较多，为BIAcore 等系列所采用，主要优点是精度很高，但测试费用较高、难集成；而光纤类SPR，即将SPR 传感器中的耦合器件改成采用光纤，虽然精度有所降低，但是体积微小、测试样品价格低廉、易集成。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有 SPR 仪器主要采用单通道或双通道检测模式，无法满足高通量检测需求，提出了一种多通道无线级联表面等离子共振谱仪。该仪器采用分布式采集，集中管理的框架结构，采用无线级联方式突破了空间的限制，配置方便灵活。可以根据用户的具体需求进行仪器规模（通道数）的个性化定制。同时，对于每一独立模块，每个检测通道可根据具体应用需求选配棱镜或光纤传感组件其中的一组；并使用分时复用的光纤光谱检测系统进行多通道同时光谱检测，在保证测试性能的同时，极大降低了仪器成本。本仪器具有高通量、超灵敏、低成本的特点。

本发明的技术解决方案为：一种多通道无线级联表面等离子共振谱仪，其特征在于：包括独立的8通道表面等离子共振谱无线检测模块，和用于无线数据接收、数据处理与控制的主控计算机；其中，根据具体应用需要，8通道表面等离子共振谱无线检测模块可任意配置1~12组，主控计算机对区域内的8通道表面等离子共振谱无线检测模块自动识别，最多可组成96通道的表面等离子共振谱仪，实现96个样本的同时高通量分析；所述的8通道表面等离子共振谱无线检测模块，包括微流控系统、表面等离子传感系统、分时复用的光纤光谱检测系统、自动控制系统及无线传输模块。 

所述的表面等离子传感系统包括光源、棱镜传感组件和光纤传感组件，采用波长调制方式，每个检测通道可根据具体应用需求选配棱镜或光纤传感组件其中的一组。

所述的表面等离子传感系统的光源为卤钨光源；棱镜传感组件为柱形棱镜，其横截面为等腰三角形，底面镀有平面的金属反射膜；光纤传感组件由一条或多条光纤分别连接光源单元、光纤传感单元及光传感器。

所述的微流控系统的核心为微流控样品池，负责样品和流动相混合溶液的传送，精确控制样本池内流体的流速和稳定性。

所述的无线传输模块，采用IEEE 802.11的Wi-Fi无线通讯协议。

分时复用的光纤光谱检测系统采用8-1多通道光开关进行光路切换，8通道共用同一个光谱检测系统，光传感器为CCD探测器。自动控制系统分别与其他各个子系统相连，根据测试流程的要求控制各个组件协同工作。无线传输模块负责信号的传输，包括检测数据的发送和主机命令的接收，采用Wi-Fi (IEEE 802.11)无线通讯协议。

与现有技术相比，本发明的优点：（1）该仪器采用分布式采集，集中管理的框架结构，以8通道表面等离子共振谱无线检测模块为基本单元，采用无线级联方式突破了空间的限制，配置方便灵活。可以根据用户的具体需求进行仪器规模（通道数）的个性化定制，最多可以组成96通道的表面等离子共振谱仪，可实现96个样本的同时高通量分析。（2）采用分时复用的光纤光谱检测系统，通过 8-1多通道光开关进行光路切换，使8个测量通道共用同一个光谱检测系统，在保证仪器性能的同时大大降低了仪器成本。

附图说明

图1  多通道无线级联表面等离子共振谱仪连接简图。