利用光刻技術(shù)在設(shè)計好的芯片基底250的成像區(qū)域蒸鍍厚度為2納米的鉻薄膜，以增加金薄膜與芯片基底250的附著度，然后，再蒸鍍厚度為50納米的金薄膜，為了對病毒進(jìn)行大視野實時在線成像觀測，設(shè)計的金薄膜區(qū)域為直徑等于100 μ m的圓形成像區(qū)域，該成像區(qū)域與顯微物鏡的視野一致。在其它實施方式中，也可以直接將所述金薄膜鍍在所述芯片基底250的成像區(qū)域上。
[0042]另外，每一個成像區(qū)域可以完成一次病毒檢測，芯片基底250上可以集成多個成像區(qū)域，可以降低檢測成本。具體地，可使用軟光刻技術(shù)在3mm厚度的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)上制備出通道，然后加入厚度為10ym的彈性體墊圈，與芯片基底250 —起組裝成微流體通道。芯片基底250上的每個成像區(qū)域擁有獨立的微流體通道，當(dāng)一個成像區(qū)域使用完畢后，通過平移臺移動到下一個成像區(qū)域進(jìn)行再次檢測。若使病毒有效捕獲在金薄膜上，需將微流體通道的流量控制在lOOyL/min以下，設(shè)計微流體通道的尺寸為1mmxlOO UmxlOO μπι(長x寬x高)。將裝配好的微流體通道放入可拆卸的芯片基底的固定架中，通上水管及相應(yīng)電路，并與微流體泵280連接，即可得到完整的微流體芯片系統(tǒng)。通過有效控制微流體通道的流量，即可實現(xiàn)病毒在線捕獲。
[0043]所述微流體泵280用于將過濾后的所述待檢測液泵到所述金薄膜上，所述金薄膜表面制備病毒抗體用于特異性捕獲所述待檢測液中的病毒。由于表面等離激元具有倏逝波特性，在靠近金薄膜表面的位置處激發(fā)場最強(qiáng)，為了對病毒進(jìn)行有效成像，需要將病毒有效結(jié)合在金薄膜表面。本方法中采用抗原-抗體結(jié)合的方法將病毒捕獲至金薄膜表面，即，在金薄膜上制備相應(yīng)的病毒抗體，對病毒進(jìn)行特異性的吸附，實現(xiàn)對病毒的定性檢測。病毒芯片上可以制備不同抗體，實現(xiàn)對多種病毒的在線檢測。
[0044]去除了泥沙、細(xì)菌等大顆粒后，待檢測液會通過微流體泵送入芯片基底上進(jìn)行病毒捕獲。芯片基底是微流體芯片系統(tǒng)的核心部件，待檢測液中的病毒被特異性抗體捕獲在芯片基底上的金薄膜表面的特定成像區(qū)域后，便于對準(zhǔn)該成像區(qū)域的顯微物鏡會對病毒進(jìn)行實時成像觀測。
[0045]所述光源210用于發(fā)出光。在本實施方式中，所述光源的波長為633納米。
[0046]所述線偏振器220和薄膜分束器230，用于將光進(jìn)行擴(kuò)束整形，以P偏振態(tài)聚焦到油浸物鏡240的后焦平面，再斜入射到所述芯片基底250的成像區(qū)域上，在所述金薄膜表面激發(fā)表面等離激元，所述表面等離激元沿金薄膜表面?zhèn)鞑?，與所述待檢測液的病毒產(chǎn)生散射。
[0047]所述油浸物鏡240還用于收集所述表面等離激元散射轉(zhuǎn)化為光信號與反射光，所述CCD260對所收集的光進(jìn)行成像。作為可見光激發(fā)表面等離激元的逆過程，表面等離激元界面散射在傳播過程中可以轉(zhuǎn)化為光信號，因此，反射光中包含了表面等離激元散射信號，使用CCD對反射光成像，并對成像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以實現(xiàn)對表面等離激元散射成像。
[0048]所述處理器290對成像信息進(jìn)行采集、處理和分析，獲得病毒的信息。一旦檢測到成像信息，數(shù)據(jù)會被采集并進(jìn)行處理與分析。采集到的數(shù)據(jù)會經(jīng)過降噪及背景去除，然后對成像病毒顆粒進(jìn)行計數(shù)等處理，實現(xiàn)對病毒的定量測量。
[0049]為了降低背景噪聲對信號的影響，所述通過CCD260對包含有表面等離激元散射信號的反射光進(jìn)行成像，具體包括:用CCD260測量無任何納米物質(zhì)的反射光作為背景光斑；用CCD260測量有所述納米物質(zhì)的反射光作為當(dāng)前光斑；將所述背景光斑與所述當(dāng)前光斑相減，進(jìn)行數(shù)據(jù)平均降噪處理，除去反射光斑的背景噪聲及CCD260的噪聲，增強(qiáng)散射場與背景的對比度，獲得所述納米物質(zhì)引起表面等離激元散射場。
[0050]通過上述裝置，當(dāng)待檢測液中的病毒時，病毒會被病毒抗體吸附到金薄膜表面，以與所述金薄膜表面激發(fā)表面等離激元產(chǎn)生散射，所述表面等離激元散射轉(zhuǎn)化為光信號與反射光一起被油浸物鏡收集，再通過CCD對收集的光進(jìn)行成像，通過處理即可獲得病毒的信息，從而快速地進(jìn)行病毒檢測，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的檢測方法成本高、檢測性能不穩(wěn)定，檢測速度慢、靈敏度低，不可直接對低濃度的病毒樣品進(jìn)行檢測的技術(shù)問題。
[0051]盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0052]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種利用表面等離激元散射成像檢測病毒的方法，其特征在于，所述方法包括: 在芯片基底的成像區(qū)域上鍍金薄膜； 在金薄膜表面制備病毒抗體； 對待檢測液進(jìn)行過濾； 通過微流體泵將過濾后的所述待檢測液泵到所述金薄膜上，所述病毒抗體特異性捕獲所述待測液中的病毒； 光器發(fā)出的光經(jīng)過擴(kuò)束整形后，以P偏振態(tài)聚焦到油浸物鏡的后焦平面； 調(diào)節(jié)入射光在油浸物鏡的后焦平面上的位置，使入射光斜入射到所述芯片基底的成像區(qū)域上，在所述金薄膜表面激發(fā)表面等離激元，所述表面等離激元沿金薄膜表面?zhèn)鞑?，與所述待檢測液的病毒產(chǎn)生散射； 所述表面等離激元散射轉(zhuǎn)化為光信號與反射光一起被所述油浸物鏡收集，通過CCD對所收集的光進(jìn)行成像； 對成像信息進(jìn)行采集、處理和分析，獲得病毒的信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對待檢測液進(jìn)行過濾，具體包括: 采用活性炭濾芯對所述待檢測液進(jìn)行過濾； 采用微孔過濾膜對粗過濾后的所述待檢測液進(jìn)行過濾。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括: 定期檢測純水通過所述過濾器的透過量； 判斷所述透過量是否小于一預(yù)設(shè)值； 若是，則更換所述活性炭濾芯和所述微孔過濾膜。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過CCD對所收集的光進(jìn)行成像，包括: 用CCD測量無任何病毒的反射光作為背景光斑； 用CCD測量有所述病毒的反射光作為當(dāng)前光斑； 將所述背景光斑與所述當(dāng)前光斑相減，獲得所述病毒引起表面等離激元散射場。
5.一種利用表面等離激元散射成像檢測病毒的裝置，其特征在于，所述裝置包括: 過濾器，用于對待檢測液進(jìn)行過濾； 芯片基底，所述芯片基底上鍍有金薄膜； 微流體泵，用于將過濾后的所述待檢測液泵到所述金薄膜上，在所述金薄膜表面制備病毒抗體用于特異性捕獲所述待檢測液中的病毒； 光器，用于發(fā)出光； 油浸物鏡； 線偏振器和薄膜分束器，用于將光進(jìn)行擴(kuò)束整形，以P偏振態(tài)聚焦到油浸物鏡的后焦平面，再斜入射到所述芯片基底的成像區(qū)域上，在所述金薄膜表面激發(fā)表面等離激元，所述表面等離激元沿金薄膜表面?zhèn)鞑?，與所述待檢測液的病毒產(chǎn)生散射； 所述油浸物鏡還用于收集所述表面等離激元散射轉(zhuǎn)化的光信號和反射光； CCD，對所收集的光進(jìn)行成像； 處理器，對成像信息進(jìn)行采集、處理和分析，獲得病毒的信息。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述芯片基底和所述金薄膜之間鍍設(shè)有鉻薄膜。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述過濾器包括活性炭濾芯和微孔過濾膜。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種利用表面等離激元散射成像檢測病毒的方法和裝置，所述方法包括：在芯片基底的成像區(qū)域上鍍金薄膜；在金薄膜表面制備病毒抗體；對待檢測液進(jìn)行過濾；通過微流體泵將過濾后的所述待檢測液泵到所述金薄膜上；所述病毒抗體特異性捕獲所述待檢測液中的病毒；光器發(fā)出的光經(jīng)過擴(kuò)束整形后，以p偏振態(tài)聚焦到油浸物鏡的后焦平面；調(diào)節(jié)入射光在油浸物鏡的后焦平面上的位置，使入射光斜入射到所述芯片基底的成像區(qū)域上，在所述金薄膜表面激發(fā)表面等離激元，所述表面等離激元沿金薄膜表面?zhèn)鞑ィc所述待檢測液的病毒產(chǎn)生散射。
【IPC分類】G01N21-47
【公開號】CN104792735
【申請?zhí)枴緾N201410751018
【發(fā)明人】路鑫超, 劉虹遙, 陳魯
【申請人】中國科學(xué)院微電子研究所
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2014年12月9日