專利名稱：多通道無線級聯(lián)表面等離子共振譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高通量、高靈敏度 危害因子分析測量設(shè)備，特別是關(guān)于一種多通道無線級聯(lián)表面等離子共振譜儀。
背景技術(shù)：
表面等離子共振譜儀(Surface Plasmon Resonance, SPR),也稱分子相互作用譜儀，作為ー種超靈敏快速檢測技術(shù)，在生命科學、藥物篩選、食品安全等領(lǐng)域廣泛用于分子相互作用研究，呈現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。SPR檢測過程無需標記樣品，保持了分子活性，且檢測過程方便快捷，具有高靈敏、高精度等特點，被國外大型儀器公司普遍看好，并已開始進行大規(guī)模研發(fā)?，F(xiàn)有SPR儀器主要采用單通道或雙通道檢測模式，無法滿足高通量檢測需求，然而在食品安全、檢驗檢疫、消費品安全、生物安全等領(lǐng)域，樣品數(shù)量巨大且日益增長，樣品濃度、組成千差萬別，因此，迫切需要能實現(xiàn)樣品的快速篩查與超靈敏確認檢測的多通道、超靈敏、高通量的新型SPR譜儀。同時，由于具體應(yīng)用場合的差異，對儀器檢測吞吐量的要求也有不同，為了滿足不同用戶的需求，節(jié)約成本，應(yīng)該研制ー種能方便靈活配置通道數(shù)，并且可以分布式采集，集中管理的SPR譜儀，實現(xiàn)儀器規(guī)模的客戶化靈活定制。SPR儀器的光學傳感系統(tǒng)主要有棱鏡和光纖兩種,各有優(yōu)勢。其中棱鏡類SPR系統(tǒng)開發(fā)時間最早，研究較多，為BIAcore等系列所采用，主要優(yōu)點是精度很高，但測試費用較高、難集成；而光纖類SPR，即將SPR傳感器中的耦合器件改成采用光纖，雖然精度有所降低，但是體積微小、測試樣品價格低廉、易集成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有SPR儀器主要采用單通道或雙通道檢測模式，無法滿足高通量檢測需求，提出了ー種多通道無線級聯(lián)表面等離子共振譜儀。該儀器采用分布式采集，集中管理的框架結(jié)構(gòu)，采用無線級聯(lián)方式突破了空間的限制，配置方便靈活?？梢愿鶕?jù)用戶的具體需求進行儀器規(guī)模(通道數(shù))的個性化定制。同吋，對于每一獨立模塊，每個檢測通道可根據(jù)具體應(yīng)用需求選配棱鏡或光纖傳感組件其中的一組；并使用分時復(fù)用的光纖光譜檢測系統(tǒng)進行多通道同時光譜檢測，在保證測試性能的同時，極大降低了儀器成本。本儀器具有高通量、超靈敏、低成本的特點。本發(fā)明的技術(shù)解決方案為ー種多通道無線級聯(lián)表面等離子共振譜儀，其特征在于包括獨立的8通道表面等離子共振譜無線檢測模塊，和用于無線數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理與控制的主控計算機；其中，根據(jù)具體應(yīng)用需要，8通道表面等離子共振譜無線檢測模塊可任意配置廣12組，主控計算機對區(qū)域內(nèi)的8通道表面等離子共振譜無線檢測模塊自動識別，最多可組成96通道的表面等離子共振譜儀，實現(xiàn)96個樣本的同時高通量分析；所述的8通道表面等離子共振譜無線檢測模塊，包括微流控系統(tǒng)、表面等離子傳感系統(tǒng)、分時復(fù)用的光纖光譜檢測系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)及無線傳輸模塊。
所述的表面 等離子傳感系統(tǒng)包括光源、棱鏡傳感組件和光纖傳感組件，采用波長調(diào)制方式，每個檢測通道可根據(jù)具體應(yīng)用需求選配棱鏡或光纖傳感組件其中的一組。所述的表面等離子傳感系統(tǒng)的光源為鹵鎢光源；棱鏡傳感組件為柱形棱鏡，其橫截面為等腰三角形，底面鍍有平面的金屬反射膜；光纖傳感組件由一條或多條光纖分別連接光源単元、光纖傳感単元及光傳感器。所述的微流控系統(tǒng)的核心為微流控樣品池，負責樣品和流動相混合溶液的傳送，精確控制樣本池內(nèi)流體的流速和穩(wěn)定性。所述的無線傳輸模塊，采用IEEE 802. 11的Wi-Fi無線通訊協(xié)議。分時復(fù)用的光纖光譜檢測系統(tǒng)采用8-1多通道光開關(guān)進行光路切換，8通道共用同一個光譜檢測系統(tǒng)，光傳感器為CCD探測器。自動控制系統(tǒng)分別與其他各個子系統(tǒng)相連，根據(jù)測試流程的要求控制各個組件協(xié)同工作。無線傳輸模塊負責信號的傳輸，包括檢測數(shù)據(jù)的發(fā)送和主機命令的接收，采用Wi-Fi (IEEE 802. 11)無線通訊協(xié)議。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(1)該儀器采用分布式采集，集中管理的框架結(jié)構(gòu)，以8通道表面等離子共振譜無線檢測模塊為基本単元，采用無線級聯(lián)方式突破了空間的限制，配置方便靈活。可以根據(jù)用戶的具體需求進行儀器規(guī)模(通道數(shù))的個性化定制，最多可以組成96通道的表面等離子共振譜儀，可實現(xiàn)96個樣本的同時高通量分析。(2)采用分時復(fù)用的光纖光譜檢測系統(tǒng)，通過8-1多通道光開關(guān)進行光路切換，使8個測量通道共用同一個光譜檢測系統(tǒng)，在保證儀器性能的同時大大降低了儀器成本。


圖I多通道無線級聯(lián)表面等離子共振譜儀連接簡圖。圖2 8通道表面等離子共振譜無線檢測模塊框圖。圖3單通道SPR傳感檢測系統(tǒng)連接示意圖。以上附圖中的標號名稱I. 8通道表面等離子共振譜無線檢測模塊，2.主控計算機，11.自動控制系統(tǒng)，12.無線傳輸模塊，13. SPR傳感系統(tǒng)，14.微流控系統(tǒng)，15.分時復(fù)用光纖光譜檢測系統(tǒng)，131.棱鏡傳感組件，132.光纖傳感組件，1311.棱鏡傳感組件光源，1312.透鏡1，1313.透鏡2，1314.偏振片，1315.棱鏡，1316.金屬反射膜，1317.透鏡3，1318.光纖，1321.光纖傳感組件光源，1322. P型偏振片，1323. Y型光纖耦合器，1324.耦合器接頭，1325.傳感光纖，1326.終端反射式光纖表面等離子傳感器探頭，151. 8-1光開關(guān)，152.狹縫，153.光柵，154. C⑶探測器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進ー步描述
實施例I :
參見附圖I所示，ー種多通道無線級聯(lián)表面等離子共振譜儀，由獨立的8通道表面等離子共振譜無線檢測模塊l(8-channel-SPR)若干臺，和主控計算機2構(gòu)成，采用Wi-Fi (IEEE802. 11)無線通訊方式進行數(shù)據(jù)雙向傳輸。其中,8-channel-SPR無線檢測模塊I負責多通道樣本的高通量檢測，并將檢測數(shù)據(jù)實時通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至主控計算機，同時接受主控計算機的控制指令；主控計算機2用于無線數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理與集中控制。根據(jù)具體應(yīng)用需要，8-channel-SPR無線檢測模塊可任意配置f 12臺，主控計算機可以對區(qū)域內(nèi)的8-channel-SPR模塊自動識別，最多可組成96通道的表面等離子共振譜儀，可實現(xiàn)96個樣本的同時高通量分析。該儀器采用分布式采集，集中管理的框架結(jié)構(gòu)，采用無線級聯(lián)方式突破了空間的限制，配置方便靈活，可滿足不同規(guī)模應(yīng)用。實施例2:
參見圖2所示，8通道表面等離子共振譜無線檢測模塊由8個獨立的檢測通道構(gòu)成，除了自動控制系統(tǒng)11，無線傳輸模塊12和分時復(fù)用光纖檢測系統(tǒng)15為8個通道共用之外，其他微流控系統(tǒng)14和SPR傳感系統(tǒng)13均為每個通道獨立ー套。微流控系統(tǒng)14的核心為微流控樣品池,負責樣品和流動相混合溶液的傳送,精確控制樣本池內(nèi)流體的流速和穩(wěn)定性。SPR傳感系統(tǒng)13對樣本池內(nèi)的樣本進行檢測分析，采用波長調(diào)制方式，根據(jù)具體應(yīng)用需求選配棱鏡傳感組件131或光纖傳感組件132，打破了棱鏡感測單元或光纖感測單元單獨使用的界線，適用于濃度差異大的樣品在線檢測分析。SPR傳感系統(tǒng)13所獲得的光學信號進入分時復(fù)用光纖檢測系統(tǒng)15，分時復(fù)用光纖檢測系統(tǒng)15通過ー個8-1的光關(guān)開關(guān)實現(xiàn)多通道檢測信號的切換，利用同一套光譜檢測裝置實現(xiàn)對8個通道同時檢測，在不降低系統(tǒng)性能的情況下大大降低儀器成本。自動控制系統(tǒng)11分別于其他各個子系統(tǒng)相連，根據(jù)測試流程的要求控制各個組件協(xié)同工作。無線傳輸模塊12負責信號的傳輸，包括檢測數(shù)據(jù)的發(fā)送和主機命令的接收，采用Wi-Fi (IEEE 802. 11)無線通訊協(xié)議。實施例3:
參見圖3所示，單通道SPR傳感檢測系統(tǒng)包括棱鏡傳感組件131、光纖傳感組件132和分時復(fù)用光纖檢測系統(tǒng)15等部分，其中，棱鏡傳感組件131和光纖傳感組件132根據(jù)用戶需要選配其一。棱鏡傳感組件光源1311和1321.光纖傳感組件光源1321使用鹵鎢光源；棱鏡傳感組件131采用柱形棱鏡1315，其橫截面為等腰三角形，底面鍍有平面的金屬反射膜1316，腰面分別鍍有入射高反射膜和出射高反射膜，棱鏡出射光線經(jīng)過透鏡1317聚焦后耦合入光纖1318，然后進入分時復(fù)用光纖檢測系統(tǒng)15 ;光纖傳感組件132包括光源1321經(jīng)P型偏振片1322與Y型光纖稱合器1323的輸入端相連，Y型光纖稱合器的輸出端通過率禹 合器接頭1324連接于傳感光纖1325，該傳感管線1325末端是終端反射式光纖傳感器探頭1326，通過Y型光纖耦合器1323實現(xiàn)終端反射光纖的信號向分時復(fù)用光纖檢測系統(tǒng)15傳輸。分時復(fù)用光纖檢測系統(tǒng)15包括8-1光開關(guān)151，狹縫152，光柵153，CXD探測器154。
權(quán)利要求
1.ー種多通道無線級聯(lián)表面等離子共振譜儀，其特征在于包括獨立的8通道表面等離子共振譜無線檢測模塊，和用于無線數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理與控制的主控計算機；其中，根據(jù)具體應(yīng)用需要，8通道表面等離子共振譜無線檢測模塊可任意配置f 12組，主控計算機對區(qū)域內(nèi)的8通道表面等離子共振譜無線檢測模塊自動識別，最多可組成96通道的表面等離子共振譜儀，實現(xiàn)96個樣本的同時高通量分析；所述的8通道表面等離子共振譜無線檢測模塊，包括微流控系統(tǒng)、表面等離子傳感系統(tǒng)、分時復(fù)用的光纖光譜檢測系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)及無線傳輸模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多通道無線級聯(lián)表面等離子共振譜儀，其特征在于表面等離子傳感系統(tǒng)包括光源、棱鏡傳感組件和光纖傳感組件，采用波長調(diào)制方式，每個檢測通道可根據(jù)具體應(yīng)用需求選配棱鏡或光纖傳感組件其中的一組。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多通道無線級聯(lián)表面等離子共振譜儀，其特征在于表面等離子傳感系統(tǒng)的光源為鹵鎢光源；棱鏡傳感組件為柱形棱鏡，其橫截面為等腰三角形，底面鍍有平面的金屬反射膜；光纖傳感組件由一條或多條光纖分別連接光源単元、光纖傳感単元及光傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多通道無線級聯(lián)表面等離子共振譜儀，其特征在于微流控系統(tǒng)的核心為微流控樣品池，負責樣品和流動相混合溶液的傳送，精確控制樣本池內(nèi)流體的流速和穩(wěn)定性。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多通道無線級聯(lián)表面等離子共振譜儀，其特征在于所述的無線傳輸模塊，采用IEEE 802. 11的Wi-Fi無線通訊協(xié)議。
全文摘要
一種多通道無線級聯(lián)表面等離子共振譜儀，其特征在于包括獨立的8通道表面等離子共振譜無線檢測模塊(8-channel-SPR)若干臺，和用于無線數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理與控制的主控計算機一臺。其中，8-channel-SPR模塊可任意配置1~12臺，主控計算機可以對區(qū)域內(nèi)的8-channel-SPR模塊自動識別，最多可組成96通道的表面等離子共振譜儀，實現(xiàn)96個樣本的同時高通量分析。該儀器采用分布式采集，集中管理的框架結(jié)構(gòu)，采用無線級聯(lián)方式突破了空間的限制，配置方便靈活，可滿足不同規(guī)模應(yīng)用。同時，每個獨立的8-channel-SPR包括微流控系統(tǒng)、SPR傳感系統(tǒng)、分時復(fù)用的光纖光譜檢測系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)及無線傳輸模塊等五部分，可快速完成海量樣品檢測，具有超靈敏度、高通量、低成本等特點。
文檔編號G01N21/55GK102645419SQ201210110728
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者周鵬, 王利兵, 蘇榮欣 申請人:王利兵