本发明专利技术属生物传感器技术领域，具体为一种全自动高通量光学生物传感装置。该装置包括：斜入射光反射差成像单元、样品和液体处理单元、系统控制和数据采集处理单元。斜入射光反射差成像单元包括单色光发生器、扩束器、起偏器、偏振调制器、相移器、透镜、机械平移台、成像透镜、检偏器和光电探测器；样品和液体处理单元包括生物芯片、流体腔、缓冲溶液泵、样品溶液泵、选择阀和切换阀；系统控制和数据采集处理单元包括放大电路、交流微弱信号探测器和电子计算机。本装置能够对生物芯片进行高通量、原位、实时和快速检测，全自动运行，检测效率高，在生命科学研究、高通量药物筛选、临床诊断、食品与环境安全检测等领域具有广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属生物传感器
，具体涉及一种光学生物传感装置。
技术介绍
生物分子相互作用是生命现象发生的基础，分析生物分子相互作用，对于揭示生命过程的分子机制、研宄生命现象发生发展的基本规律具有十分重要的意义。20世纪90年代末迅速发展起来的基因组学、蛋白质组学、代谢组学等组学研宄，分别通过基因、蛋白质和代谢产物水平上的整体分析来研宄和探索生命的现象和本质。针对这些复杂的生物体系，首先要解决的重大问题是高通量分析生物分子相互作用。所以，发展高通量检测生物分子相互作用的新方法和新装置，是生命科学领域取得重大进展和突破的关键。荧光检测生物芯片是目前常用的高通量、高灵敏度的检测方法，但是荧光标记检测无法检测亲和力为0.l-?μΜ的化合物，荧光标记物造成一定的假阳性和假阴性，此外标记过程费时费力。无标记光学生物传感技术能够有效克服上述问题，表面等离子共振仪是应用最广泛的光学生物传感技术，具有无标记和高灵敏度的特点，但其芯片价格昂贵，且检测通量不高。发展高通量无标记光学生物传感技术仍是生命科学领域的重要研宄方向。斜入射光反射差技术是近年来发展起来的高灵敏的光学检测方法，具有灵敏度高、无损伤、原位实时测量等突出特点。本专利技术人与合作者发展了原位实时监测激光分子束外延生长的斜入射光反射差法，已获得授权专利技术和技术专利共两项(专利号:ZL03153938.6 ；Ζ103276452.9)。本专利技术人与合作者发展了斜入射光反射差成像技术，采用光扫描和生物芯片扫描相结合的方式快速成像，实现了生物芯片的快速高通量检测，具体见参考文献Y.Y.Fei et al, Review of Scientific Instruments, 79, 013708 (2008) ο另外，专利技术专利(ZL201010128589.5)采用生物芯片沿两个方向扫描成像，成像时间较长，初步实现了高通量。到目前为止，斜入射光反射差成像技术发展迅速，已经能够实现高通量成像；但是基于斜入射光反射差成像技术，结合生物芯片技术以及液体控制技术，实现全自动、无标记、高通量、实时测量的光学生物传感装置，仍然是一个挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够全自动、高通量、无标记、实时测量的光学生物传感装置。本专利技术提供的光学生物传感装置，基于斜入射光反射差成像技术，结合生物芯片技术和液体控制技术，为生命科学研宄、药物筛选等领域提供全自动、高通量、无标记、实时测量的有效手段。本专利技术提供的光学生物传感装置，包括:斜入射光反射差成像单元，样品和液体处理单元，系统控制和数据采集处理单元，其中: 所述斜入射光反射差成像单元，用于对生物芯片进行无标记、原位成像； 所述样品和液体处理单元，用于控制光学生物传感装置中液体的替换与流动； 所述系统控制和数据采集处理单元，用于控制光学生物传感装置的自动运行，并用于信号的滤波、放大、采集和处理。本专利技术中，所述的斜入射光反射差成像单元，具体包括:单色光发生器1，反射镜，扩束器3，起偏器5，偏振调制器6，相移器7，透镜8，成像透镜9，检偏器1，狭缝11，光电探测器12，生物芯片17，流体腔19，三维手动调节台20，机械平移台21，其中: 单色光发生器I和扩束器3，用于产生并扩展准直的单色光；按照光路的要求，在单色光发生器I输出光的前方光路中安放一块反射镜2，或者顺序安放两块反射镜2和4 ;起偏器5，位于扩束器3后面，用于将入射光变换为偏振光； 偏振调制器6，位于起偏器5后面，用于在两个互相垂直的方向上引入周期性变化的相位差，从而周期性改变入射光的偏振状态； 相移器7，位于偏振调制器6后面，用于在两个互相垂直的方向上产生一个可以调节的相位差，从而改变偏振光的偏振状态； 生物芯片17放置于能够提供液体环境的的流体腔19中； 透镜8，在相移器7后面，用于将入射光聚焦在生物芯片17后表面，并使聚焦光沿y方向具有一定的空间分布，从而实现一维光扫描； 成像透镜9，位于反射光路上，用于将生物芯片17前表面的反射光、后表面的反射光以及多次反射光进行空间分离； 检偏器10，位于成像透镜9后面，用于改变反射光的偏振态； 狭缝11，位于检偏器10后面，允许生物芯片17后表面的反射光通过，阻挡其余所有的反射光； 光电探测器12，位于狭缝11后面，用于接收生物芯片17后表面的反射光，并将光信号转化为电信号； 机械平移台21，与流体腔19通过三维手动调节台20连接，用于沿X方向机械扫描，结合y方向光扫描，从而实现生物芯片17的二维扫描。本专利技术中，所述的样品和液体处理单元，具体包括:样品流体泵26，第一选择阀25，切换阀23，缓冲溶液泵24，第二选择阀22，其中: 样品流体泵26与第一选择阀25连接，第一选择阀25与切换阀23连接，用于清洗注射器、吸取样品、将样品储存在注射器中并将一定体积的样品以一定的速率注入流体腔19中；缓冲溶液泵24和切换阀23连接，切换阀23再与第二选择阀22连接，用于吸取缓冲溶液、将缓冲液储存在注射器中并将一定体积的缓冲溶液以一定的速率注入流体腔19 ； 本专利技术中，所述的系统控制和数据采集处理单元，具体包括:放大电路13，第一交流微弱信号探测器14，第二交流微弱信号探测器15，电子计算机16，其中: 放大电路13用于过滤信号中的直流信号，并放大交流信号；第一交流微弱信号探测器14与放大电路13电连接，第二交流微弱信号探测器15与放大电路13电连接，用于测量放大电路输出信号中的微弱交流信号； 电子计算机16用于整个系统的自动控制和数据采集与处理；电子计算机16中的数据采集卡与第一交流微弱信号探测器14和第二交流微弱信号探测器15电连接，电子计算机16发出指令开始数据采集，并同时接收数据；电子计算机16与相移器7、透镜8和机械平移台21的控制台电连接，电子计算机16与第一交流微弱信号探测器14、第二交流微弱信号探测器15、样品溶液泵26、缓冲溶液泵24、第一选择阀25、切换阀23和第二选择阀22电连接，控制系统中上述部件的自动运行，并接收各部件的状态反馈信息。在上述技术方案中，入射光可以依次经过起偏器5、偏振调制器6、相移器7、生物芯片17、检偏器10和光电探测器12。在上述技术方案中，入射光可以依次经过起偏器5、偏振调制器6、生物芯片17、相移器7、检偏器10和光电探测器12。在上述技术方案中，:入射光可以依次经过起偏器5、生物芯片17、相移器7、偏振调制器6、检偏器10和光电探测器12。在上述技术方案中，入射光可以依次经过起偏器5、生物芯片17当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种全自动高通量光学生物传感装置，其特征在于，包括：斜入射光反射差成像单元，样品和液体处理单元，系统控制和数据采集处理单元，其中：所述斜入射光反射差成像单元，用于对生物芯片进行无标记、原位成像；所述样品和液体处理单元，用于控制光学生物传感装置中液体的替换与流动；所述系统控制和数据采集处理单元，用于控制光学生物传感装置的自动运行，并用于信号的滤波、放大、采集和处理。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：费义艳，朱湘东，吉姆·兰德里，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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