[发明专利]一种基于离心力测试单分子力谱装置

说明书

技术领域

本发明涉及单分子力谱测量领域，尤其是涉及一种基于离心力对单分子力谱并行高通量测量的装置，具体地说，是一种利用离心力同时对多个微球产生作用力从而观察微球上连接的分子在该作用力下长度变化或者与其它种类分子作用距离变化的装置。

背景技术

现在单分子力谱装置主要包括：光镊、磁镊以及原子力显微镜等。光镊是通过聚焦光束形成梯度力光阱，从而对光阱中的微球产生作用力；磁镊通过磁铁产生磁场梯度，从而对磁珠产生作用力；进而对连接在微球(磁珠)上的分子进行拉伸。原子力显微镜利用探针针尖粘附分子对其进行拉伸力谱测试。然而光镊、原子力显微镜以及通用的磁镊只能对单个分子进行测量，不能获得具有统计意义的实验结果。近年来，全息光镊装置以及特殊的磁镊能够同时对两个或者几个分子进行同时测量，但是其应用十分有限。因此，一种能够对高通量单分子进行并行测量的装置是必要的。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种全新的单分子力谱测试装置，装置简单，操作方便，且能够对多个单分子进行并行测试，同时可以施加作用力的范围非常宽泛，适合多种不同单分子并行高通量测量。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于离心力测试单分子力谱装置，包括显微镜和与分子样品一端相连接的微球，所述分子样品的另一端与分子衬底的正面相连接，所述分子衬底垂直固定于旋转机械臂上方，所述分子衬底正面的旋转机械臂上依次设置有显微镜、相机、光电旋转连接器、电光转换器和配重，分子衬底背面的旋转机械臂上设置有光源，所述旋转机械臂下方设置有旋转平台。

所述显微镜的物镜正对着微球和光源。

所述显微镜为光学显微镜。

所述微球的直径为1微米到25微米。

所述微球由硅球、聚苯乙烯微球或磁珠其中的一种或多种构成。

所述光源为LED灯。

所述相机为以太网相机。

所述分子衬底为玻片。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1、本发明中的分子衬底上可以同时设置很多个与分子样品相连接的微球，并通过旋转平台同时对微球施加离心力，对微球产生的离心力相同，具有非常高的同一性。

2、本发明中旋转平台对分子样品施加的作用力范围可以从皮牛级到纳牛级。

3、本发明中的装置能实时跟踪测量微球位置并记录，因此可以快速准确的并行测试单分子力谱。

4、本发明装置整体结构简单，使用时操作简便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图标记：1-光源 2-分子衬底 3-微球 4-显微镜 5-相机 6-光电旋转连接器 7-电光转换器 8-配重 9-旋转机械臂 10-旋转平台

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

如图1所示，一种基于离心力测试单分子力谱装置，包括显微镜4和与分子样品一端相连接的微球3，显微镜4是光学显微镜，用以对微球3进行放大并成像在相机5上，微球3为直径1微米到25微米的硅球、聚苯乙烯微球或磁珠其中的一种或几种构成；分子样品的另一端与分子衬底2的正面相连接，分子衬底2垂直固定于旋转机械臂9的上方，旋转机械臂9的下方固定在旋转平台10上，旋转平台10为高速旋转平台，旋转平台10上设置有控制器，用以通过软件控制其旋转，提供离心力。

位于分子衬底2正面的旋转机械臂9上依次固定连接有显微镜4、相机5、光电旋转连接器6、电光转换器7和配重8，相机5为以太网相机，用以观察记录分子样品的成像；光电旋转连接器6，用以解决旋转部件间光信号与电信号的传输，保证光信号和电信号不因旋转而中断；电光转换器7将相机5所得到的电信号转换为光信号通过光纤进行传输，同时将光纤中的光信号转换为电信号并通过以太网传输到计算机上，配重8用于调节系统动态平衡。

分子衬底2背面的旋转机械臂9上固定设置有光源1，光源1为LED灯，发射高能红光LED光，显微镜4的物镜正对着微球3和光源1，光源1的光线照射在微球3上，方便观察记录。

本发明的具体使用方法如下：通过控制软件控制高速旋转平台10以一定转速旋转，为系统提供离心力；通过以太网相机5观察微球3在施加离心力后在分子衬底2表面三维运动并以一定时间间隔记录图像，从而可以确定每隔一定时间微球3在分子衬底2的表面位置，由此可以推断出当高速旋转平台10旋转后产生离心力后，即分子受到恒定作用力后，其随时间变化的形变过程或者不同类分子间的相互作用距离变化过程。通过控制高速旋转平台10的转速，即可产生不同大小的离心力，从而可以对分子样品产生不同大小的恒定作用力或随时间特定变化的作用力。