[发明专利]基于智能手机的便携式表面等离子体共振生化检测装置、及其便携式手机配件和应用

权利要求书

1.一种基于智能手机的便携式表面等离子体共振生化检测装置，其特征在于包括有智能手机和便携式手机配件，该智能手机包括有光学图像传感器、闪光灯、触控显示屏和中央处理器，所述的便携式手机配件包括有与智能手机可拆卸固定配合的配件框体，该配件框体内设置有同轴于闪光灯入射光路上的偏光片，在偏光片后端沿着闪光灯的入射光路还设置有光栅耦合的等离子体共振传感芯片，该闪光灯的入射光与等离子体共振传感芯片存在入射角（θ），闪光灯的入射光在等离子体共振传感芯片上反射所形成的反射光入射到光学图像传感器上，所述的等离子体共振传感芯片与光学图像传感器之间的反射光路上还设置有衍射分光光栅；所述的便携式手机配件中还包括有样品支架，等离子体共振传感芯片固定在样品支架上；

光学图像传感器根据等离子体共振传感芯片射入到其内的反射光获得表面等离子体共振光谱图，智能手机根据该表面等离子体共振光谱图结合标准表面等离子体共振光谱图进行比对数据分析，获得生化检测数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的便携式表面等离子体共振生化检测装置，其特征在于：所述的配件框体相对于偏光片和等离子体共振传感芯片之间可插拔设置有与闪光灯入射光路同轴的滤光镜。

3.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的便携式表面等离子体共振生化检测装置，其特征在于：等离子体共振传感芯片包括纳米金属层和基底，该基底通过以下工序制备：基底材料为镧玻璃、BK7玻璃、普通玻璃或塑料基底的一种，在该基底材料上加工一层或几层有机材料，有机材料是紫外光固化聚合物NOA72、NOA73、NOA65的一种或者几种，经过有纳米结构的聚二甲基硅氧烷（PDMS）的印压，并利用波长范围为300～380nm的紫外光照射2～5h后取掉PDMS，形成的光栅周期范围是400～900nm，深度是20～100nm。

4.根据权利要求3所述的一种基于智能手机的便携式表面等离子体共振生化检测装置，其特征在于：所述的等离子体共振传感芯片的纳米金属层通过蒸镀加工于基底上，蒸镀的第一层是2nm的铬金属，第二层金属材料是金、银、铜中的一种或者两种，总厚度为60～80nm。

5.根据权利要求1-4之一所述的一种基于智能手机的便携式表面等离子体共振生化检测装置，其特征在于：所述的衍射分光光栅为刻有等距光栅条纹的透光片。

6.一种基于智能手机的便携式表面等离子体共振生化检测装置的便携式手机配件，其特征在于：该便携式手机配件包括有与智能手机可拆卸固定配合的配件框体，该配件框体内设置有同轴于智能手机闪光灯的入射光路上的偏光片，在偏光片的后端沿着闪光灯的入射光路还设置有光栅耦合的等离子体共振传感芯片，该智能手机闪光灯的入射光与等离子体共振传感芯片存在入射角（θ），智能手机闪光灯的入射光在等离子体共振传感芯片上反射所形成的反射光入射到智能手机的光学图像传感器上，所述的等离子体共振传感芯片与光学图像传感器之间的反射光光路上还设置有衍射分光光栅。

7.一种如权利要求1所述的基于智能手机的便携式表面等离子体共振生化检测装置的应用，其特征在于：将其用于内毒素（LPS）含量的检测。

8.根据权利要求1所述的基于智能手机的便携式表面等离子体共振生化检测装置的应用，其特征在于包括以下步骤：

（1）将样品支架上放入反光镜片，记录智能手机闪光灯的自身反射率光谱图I₀(λ)，并保存在手机软件中备用；

（2）将修饰过特异性受体的等离子体共振传感芯片固定在样品支架上，事先用水冲洗吹干，插入到配件框体的对应位置，记录样品的反射率光谱图（I₁(λ)），并通过手机软件计算样品的SPR光谱图R=I₁(λ)/I₀(λ)，拟合光谱曲线得到SPR反射率最小值对应的波长(共振波长)为λ₁；

（3）其中检测样品，用水相溶剂分别配制不同浓度的内毒素（LPS）溶液，将不同浓度的内毒素（LPS）标准溶液按照由低到高浓度顺序分别进行以下操作：在检测每个浓度的内毒素（LPS）之前，先将内毒素（LPS）标准溶液滴在等离子体共振传感芯片表面，用于修饰有特异性结合LPS的多肽分子，静置20min，接着用水冲洗吹干后固定在样品支架上并插入配件框体中检测，记录反射率光谱并保存不同浓度标准溶液的色带谱图，得到不同浓度内毒素（LPS）标准溶液的SPR共振波长为λ_n，n代表不同浓度的内毒素（LPS）标准溶液；

其中所述水相溶剂均为同一种溶剂，水相溶剂为去离子水、超纯水、蒸馏水、PBS缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液中的一种或两种；

（4）利用SPR反射率光谱图，计算各浓度内毒素（LPS）标准溶液结合芯片表面后的共振波长为λ_n，相对共振波长λ₁的波长位移值为Δλ，Δλ=λ_n-λ₁，然后以Δλ为纵坐标，以内毒素（LPS）标准溶液的浓度为横坐标绘制标准曲线，得出检测内毒素（LPS）的检测限。