[实用新型]一种基于手机的角度调制型SPR检测装置

说明书

本实用新型提出一种基于手机的角度调制型SPR检测装置，包括调制模块、检测模块、接收模块，调制模块包括第一透镜，调制模块用于收集手机屏幕发出的光并改变光的方向，以此光作为基于手机的角度调制型SPR检测装置的入射光，检测模块包括检测池、金属层、主棱镜，金属层设置在检测池上，主棱镜设置在金属层上，接收模块包括第二透镜、反射镜，入射光依次经过第一透镜、主棱镜、第二透镜、反射镜，第二透镜用于汇聚入射光，反射镜用于将入射光反射至手机摄像头。通过具体的光路设计，使手机屏幕发出的光能够用于SPR检测，从而使基于手机的角度调制型SPR检测装置适用于不同型号的手机，提高基于手机的角度调制型SPR检测装置的通用性。

技术领域

本实用新型涉及传感器研究领域，特别是一种基于手机的角度调制型SPR检测装置。

背景技术

表面等离子体共振(Surface Plasmons Resonance，SPR)是一种物理光学现象，是用于表征表面折射率系数改变的一种光学技术，利用SPR技术可以实时观测分子之间的相互作用、薄膜形成等表面现象。表面等离子体(SP)指的是沿着金属和电介质间表面传播的电磁波。当两种介质界面之间存在几十纳米的金属薄膜时，由全反射产生的倏逝波的P偏振分量进入金属薄膜，与金属薄膜中自由电子相互作用从而产生表面等离子体，在入射角或波长为某一适当值的情况下，表面等离子体与倏逝波发生共振，光能被吸收，使得反射光能量急剧下降。

SPR检测技术作为一种高精度、免标记、可实时响应的检测手段，已经被广泛应用于生命科学、生物学、药物学、分析化学等研究领域。由于SPR检测技术具有能够实时检测生物分子间相互作用、方便快捷、分辨率高于传统方法、无需标记样品、样品需要量少等特点，SPR检测技术广泛应用于蛋白质组学、细胞信号传导、受体/配体、抗体/抗原分子垂钓、免疫识别、癌症研究和新药筛选等生命科学领域，用于实时动态监测蛋白质/蛋白质、蛋白质/核酸、新药分子/靶蛋白等生物分子的相互作用过程。

从传感器结构上讲SPR传感器有三种耦合方式，分别是棱镜耦合、光纤耦合和光栅耦合，其中基于棱镜耦合方式的Kretschmann传感器结构由于具有制作简单、使用方便、传感芯片容易制备等优点，因此被广泛采用。从检测方式上讲SPR传感器有四种调制类型，分别是角度调制、波长调制、相位调制和强度调制。角度调制的原理是通过改变入射光与法线之间的角度并测量不同角度下对应的光强，可以得到一条角度扫描曲线，角度扫描曲线中光强最低点对应的角度称为SPR共振角，这个SPR共振角的大小与被测样品表面折射率系数的变化成正比。

传统的SPR测量仪器性能优良，具有非常高的检测精度和检测通道数，但仪器体积庞大，结构复杂且仪器价格高昂，其实际应用经常受到各种限制。近年来，个人智能手机的出现和普及为小型化便携式SPR检测仪器的发展提供了一种新途径。智能手机自身配备有多种传感器和接口，如多核处理器、前后高清摄像头和大面积触摸屏等，因而具有高清的图像采集和处理能力，以及优秀的人机交互界面。这些集成的功能模块使智能手机适用于光学信号的快速检测分析，可利用其进行光学和电学信号的传感和测量，实现集信号检测、数据处理和结果分析于一体的测量平台。此外，智能手机一般都具备开放性的操作系统，这些开放性的系统使开发者和用户能够在手机平台上根据应用的需求自主开发和安装应用程序，配合一定的传感器件设计，可以扩展智能手机的检测功能及应用，这样的检测设备能够有效提高系统的便携性和控制系统的成本。

现有技术中基于智能手机的SPR检测技术一般利用手机自带的闪光灯作为光源，或者通过手机的高清摄像头和高速处理器对光学信号进行采集、处理和分析。