[发明专利]基于多色上转换编码荧光技术的生物传感器

权利要求书

1.一种基于多色上转换编码荧光技术的生物传感器，其特征在于，主要由样品扫描平台、信号激发系统、信号采集系统、信号处理与整机控制软件组成；其中，样品扫描平台由样本阵列和二维扫描平台组成；信号激发系统由微球编码激光器、报告基团信号激光器、激光聚焦透镜组成，其中微球编码激光器用于激发编码微球的上转换荧光信号，信号采集与处理后得到微球的编码信息，报告基团信号激光器用于激发待检测物质的通用报告基团的荧光信号，其荧光强度能够反映出待检测物质的浓度；信号采集系统由信号聚焦/准直镜、滤光片轮、滤光片轮控制电机、光电倍增管、放大电路、模数转换器组成；信号处理与整机控制软件装载于微控制器与微机中；

上述部件的位置关系如下：

整个传感器为上下结构，样品扫描平台位于最上方，信号激发系统位于样品扫描平台的下方两侧，信号采集系统处于样品扫描平台的正下方，装载有信号处理与整机控制软件的微控制器与微机可在任意位置；其中，最上面的是样品阵列，它放置在二维扫描平台的卡槽中；卡槽位于聚焦/准直镜的焦平面上，正被测量的微球则位于聚焦/准直镜的焦点上；微球编码激光器与报告基团信号激光器对称地放置在二维扫描平台下方的左右两侧，且它们的出射光以相同角度斜入射到样品上；激光聚焦透镜由一个透镜或透镜组构成，分别置于两个激光器正前方，保证有足够小的光斑照射在样品微球上；两个激光器的焦点与聚焦/准直镜的焦点重合；信号聚焦/准直镜与滤光片轮在二维扫描平台的正下方，用来聚焦、收集荧光信号；滤光片轮置于信号聚焦/准直镜的平行光路中，放置在其上的多块滤光片均垂直于平行光路的光轴；滤光片轮控制电机与滤光片轮连接，控制滤光片轮的旋转；光电倍增管的信号采集窗口在信号聚焦/准直镜焦平面位置处；光电倍增管将采集到的微弱光信号放大为电流信号后传递给放大电路，放大电路将电流信号进一步放大并将其转换为电压信号后传递给模数转换器，模数转换器将此模拟信号转换为数字信号后交由微控制器处理；放大电路、模数转换器与微控制器制作在一块电路板上；微控制器最终将信号预处理后传递给微机做最终的处理。

2.根据权利要求1所述的多色上转换编码荧光技术的生物传感器，其特征在于，所述样品阵列由多个微球组成，微球内部封装有待测上转换荧光材料。

3.根据权利要求1所述的多色上转换编码荧光技术的生物传感器，其特征在于，所述二维扫描平台由两个步进电机、两个导轨及卡槽平台构成，这两个电机分别沿着两个导轨方向带动卡槽平台做二维机械运动，实现激光光束相对样品阵列的二维扫描运动。

4.根据权利要求1所述的多色上转换编码荧光技术的生物传感器，其特征在于，所述微球编码激光器与报告基团信号激光器均为半导体激光器，它们出射光中心波长有所差别。

5.根据权利要求1所述的多色上转换编码荧光技术的生物传感器，其特征在于，所述激光聚焦透镜采用双透镜或者单透镜结构，对激光器出射光聚焦后使其光斑尺寸略小于微球直径。

6.根据权利要求1所述的多色上转换编码荧光技术的生物传感器，其特征在于，所述信号聚焦/准直镜为多透镜组合而成的透镜组。

7.根据权利要求1所述的多色上转换编码荧光技术的生物传感器，其特征在于，所述滤光片轮控制电机是一个步进电机，用来控制滤光片轮的转动；所述滤光片轮上安装有多个窄带滤光片。

8.根据权利要求1所述的多色上转换编码荧光技术的生物传感器，其特征在于，所述光电倍增管为侧窗型光电倍增管，所述放大电路由高精度低漂移运算放大器组成。

9.根据权利要求1所述的多色上转换编码荧光技术的生物传感器，其特征在于，所述模数转换器为单独模块，或者为微控制器内部自带模数转换器。