[发明专利]一种液芯耦合表面等离子体共振成像分析仪

说明书

技术领域

本发明属于测试仪器技术领域，特别涉及一种表面等离子体共振成像分析仪。

背景技术

表面等离子体共振是一种免标记、原位实时的界面分析技术。表面等离子体共振的发生条件随传感膜-介质界面上样品折射率的变化而改变。因此通过表面等离子体共振分析，可获得传感膜表面样品的折射率及厚度信息，可对传感膜表面的物理与化学反应进行监测与分析，如果将靶分子键合在传感膜表面，则可进行特异性分子相互作用分析。基于表面等离子体共振技术已经发展了表面等离子体共振及表面等离子体共振成像两类分析系统，均已广泛应用于化学、生物、医学、物理、材料等领域。尤其是表面等离子体共振成像，与生物芯片技术相结合，将传感膜表面修饰不同探针分子阵列，能够对待测样品中的目标物实现高通量的检测或筛选。近年随着基因组学、蛋白质组学等各种生物分子组学的深入研究，表面等离子体共振成像越来越受到重视，被认为是一种很有潜力的高通量生化分析方法。

目前的表面等离子体共振及表面等离子体共振成像系统大多是基于克莱舒曼（Kretschmann）结构来激发表面等离子体共振，其总体结构示意图如图1所示。克莱舒曼（Kretschmann）结构一般基于一等腰棱镜1，传感膜2设置在等腰棱镜1的底面3上，光激发元件4位于等腰棱镜1的第一腰面5一侧，从光激发元件4出射的激发光6从等腰棱镜1的第一腰面5射入棱镜1，在底面3上发生全反射，反射光7从第二腰面8射出等腰棱镜1，由位于等腰棱镜1的第二腰面8一侧的光检测元件9检测。光激发元件4与光检测元件9的光轴相交于等腰棱镜1的底面3的中心点处。当进行光激发角度扫描时，光激发元件4与光检测元件9同时绕等腰棱镜1的底面3的中心点进行相对或相反的转动。

这种基于棱镜的表面等离子体共振及表面等离子体共振成像系统存在一些缺点：

1.棱镜的形状固定，激发光线不能始终与棱镜的入射面垂直，同样反射光线也不能始终与棱镜的出射面垂直，当光激发角度改变时，由于光折射效应，激发光斑位置会发生偏移，引起光分布发生变化，从而影响分析效果；而且还会带来光激发角度的校正问题。

2.为了降低成本、方便使用，传感膜多制备于基片上，再通过粘结油贴于棱镜的底面上，粘结油的操作容易产生气泡，从而影响成像质量和分析效果。

3.激发光线和棱镜的入射面、反射光线和棱镜的出射面不能始终保持垂直，棱镜、粘接油与基片的折射率难以理想匹配，将带来多界面的反射干扰问题。

上述所有问题，除了会带来角度校正的麻烦，还会严重影响表面等离子体共振及表面等离子体共振成像系统的分析质量。

因此若能构建一种新型的表面等离子体共振成像分析仪，克服上述缺点，将是非常重要且有意义的。

发明内容

本发明的目的在于提出一种液芯耦合表面等离子体共振成像分析仪，在工作时，光学系统位置固定，只需旋转传感芯片，即可实现光激发角度的扫描，能够保证激发光线与反射光线与光学窗口始终保持垂直，进而表面等离子体共振激发光斑位置始终不变，并且具有无需进行激发光角度校正、无需使用粘结油、减少多界面反射干扰等优点。

本发明通过如下技术方案实现：

一种液芯耦合表面等离子体共振成像分析仪，其特征在于，所述分析仪包括旋转扫描机构、液芯耦合表面等离子体共振单元、固定光学系统、电气控制系统和上位机，所述液芯耦合表面等离子体共振单元设置于所述旋转扫描机构之上，由其带动绕中心轴旋转；所述固定光学系统提供一束激发光，并检测所述液芯耦合表面等离子体共振单元的反射光；

根据本发明，所述激发光与反射光的光轴均与所述中心轴垂直相交。当表面等离子体共振激发光角度改变时，所述激发光与反射光始终垂直入射或出射于所述液芯耦合表面等离子体共振单元。

根据本发明，所述旋转扫描机构包括一可绕中心轴旋转的旋转平台、一所述液芯耦合表面等离子体共振单元的固定架、一光激发角度读数器。

根据本发明，所述旋转扫描机构还包括一制动元件和一传送所述制动元件动力以驱动所述旋转平台转动的传动机构。

根据本发明，所述固定架位于所述旋转平台上，用于固定所述液芯耦合表面等离子体共振单元并带动其绕所述中心轴旋转。所述光激发角度读数器用于读取光激发角度，即所述旋转平台的旋转角度。

根据本发明，所述液芯耦合表面等离子体共振单元为一通过液体实现表面等离子体共振的形态可变的光学耦合元件。

根据本发明，所述液芯耦合表面等离子体共振单元包括一硬质腔体、一软质套管、一光学窗口元件和一传感芯片及传感芯片固定件。进一步地，还包括光学透明的液体和一样品流通池。