本发明专利技术公开了基于智能手机的便携式表面等离子体共振生化检测装置、及其便携式手机配件和应用，具体地说，利用光栅耦合的表面等离子体共振的光学技术和生物传感原理，设计开发体积微小便携式的手机传感器，包括：依照光路顺序连接的一智能手机的闪光灯，一偏光片，一滤光镜（仅光路校准时使用），一光栅耦合的金属纳米结构传感芯片，一衍射光盘和同一智能手机的CCD相机系统。本发明专利技术的生物传感器具有设备结构简单，操作方便，智能化程度高，成本低等特点，解决了设备的微型化，并有助于实现家庭个性化诊疗。本发明专利技术实现了检测内毒素（LPS）的检测限为32.5ng/ml。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种便携式生化检测装置。具体地说，利用光栅耦合的表面等离子体 共振（SPR)的光学技术和生物传感的原理，设计开发基于智能手机的便携式生化检测装置， 同时提供一种基于智能手机的便携式生化检测装置的便携式手机配件，从而实现生物分子 的检测，属于生化传感检测
技术介绍
近年来，随着生物科学、信息科学和材料科学发展成果的推动，生物传感器在化学 工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及家庭医疗等方面得到了深度重视和广泛应用。 但目前，生物传感器的应用仍面临困难和挑战，主要包括：制备活性强、选择性高、稳定性好 的生物传感元件；提高检测器和信号转换器的使用寿命；开发微型便携式生物传感器；实 现可实时分子检测的传感器以及具有智能互联网特性的生物传感器等。 因此，低成本、高灵敏、简易便携的生物传感器是目前亟待开发的设备。基于表面 等离子体共振（SPR)的光学检测原理的生化检测装置越来越受到人们的青睐。目前已有部 分体积较小易于携带的表面等离子体共振生化检测设备，但是这些设备依然需要连接电脑 来实现数据读取和处理。而另一方面，现有的智能手机具有高分辨率摄像头、闪光灯、触摸 屏和强大的CPU等配件，可以实现理想的光学传感和数据存储和处理功能，因此，有必要对 此进行利用，以研发便携的表面等离子体共振生化检测设备。 内毒素是革兰氏隐形细菌细胞壁中的一种成分，又叫脂多糖，由特异性多糖、核心 多糖和脂类A组成，借疏水键与外膜相连。LPS对动物体有正反两方面的作用：一方面，它 是动物机体的免疫刺激剂，可增强机体的免疫抵抗力；另一方面，LPS为受细菌感染的宿主 带来热源反应等毒害作用，并使病原菌躲避动物体补体的攻击，使病原菌成功感染宿主。当 LPS注入动物和人体内时，可以引起严重的热源反应，会引起休克、发烧、白细胞减少、高血 糖、血管内血凝固以及其它生物效应，严重者会导致死亡。LPS易在针管等注射器以及饮用 水中出现。因此，实现LPS的定量检测在给药安全，食品安全等领域发挥着重要的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种基于智能手机 的便携式表面等离子体共振生化检测装置，以解决传统SPR生物传感器技术复杂、成本高、 设备庞大等缺点，同时也解决了当前SPR传感检测设备的微型化，并逐步走向家庭的个性 化诊断。 本专利技术的第二个目的是提供一种上述基于智能手机的便携式表面等离子体共振 生化检测装置的便携式手机配件，通过该便携式手机配件能够将普通的智能手机结合数据 处理的应用软件就能实现SPR传感检测。 本专利技术的第三个目的是提供一种基于智能手机的便携式表面等离子体共振生化 检测装置的应用。 为实现本专利技术的第一个目的，本专利技术的技术方案是一种基于智能手机的便携式表 面等离子体共振生化检测装置，其特征在于包括有智能手机和便携式手机配件，该智能手 机包括有光学图像传感器、闪光灯、触控显示屏和中央处理器，所述的便携式手机配件包括 有与智能手机可拆卸固定配合的配件框体，该配件框体内设置有依次同轴于闪光灯的入射 光路上的偏光片和滤光镜（仅光路校准时使用），在滤光镜后端沿着闪光灯的入射光路还 设置有光栅耦合的等离子体共振传感芯片，该闪光灯的入射光与等离子体共振传感芯片存 在入射角（Θ )，闪光灯的入射光在等离子体共振传感芯片上反射所形成的反射光入射到光 学图像传感器上，所述的等离子体共振传感芯片与光学图像传感器之间的反射光光路上还 设置有衍射分光光栅；所述的便携式手机配件中还包括有样品支架，等离子体共振传感芯 片固定在样品支架上； 光学图像传感器根据等离子体共振传感芯片射入到其内的反射光获得表面等离子体 共振光谱图，智能手机根据该表面等离子体共振光谱图结合标准表面等离子体共振光谱图 进行比对数据分析，获得生化检测数据。 进一步设置是等离子体共振传感芯片包括纳米金属层和基底，该基底通过以下工 序制备：基底材料为镧玻璃、BK7玻璃、普通玻璃或塑料基底的一种，在该基底材料上加工 一层或几层有机材料，有机材料是紫外光固化聚合物N0A72、N0A73、N0A65的一种或者几 种，经过有纳米结构的聚二甲基硅氧烷（PDMS)的印压，并利用波长范围为300~380nm的紫 外光照射2~5h后取掉PDMS，形成的光栅周期范围是400~900nm，深度是20~IOOnm 0 进一步设置是所述的等离子体共振传感芯片的纳米金属层通过蒸镀加工于基底 上，蒸镀的第一层是2nm的铬金属，第二层金属材料是金、银、铜中的一种或者两种，总厚度 为 60 ~80nm。 进一步设置是所述的衍射分光光栅为刻有等距光栅条纹的透光片。 为实现本专利技术的第二个目的，该便携式手机配件包括有与智能手机可拆卸固定配 合的配件框体，该配件框体内设置有依次同轴设置于智能手机闪光灯的入射光路上的偏光 片和滤光镜(仅光路校准时使用），在滤光镜的后端沿着智能手机闪光灯的入射光路还设置 有光栅耦合的等离子体共振传感芯片，该智能手机闪光灯的入射光与等离子体共振传感芯 片存在入射角（Θ )，智能手机闪光灯的入射光在等离子体共振传感芯片上反射所形成的反 射光入射到智能手机的光学图像传感器上，所述的等离子体共振传感芯片与光学图像传感 器之间的反射光路上还设置有衍射分光光栅。 本专利技术的第三个目的是将其用于内毒素（LPS)含量的检测，包括以下步骤： (1) 将样品支架上放入反光镜片，记录智能手机闪光灯的自身反射率光谱图Ic ( λ )，并 保存在手机软件中备用； (2) 将修饰过特异性受体的等离子体共振传感芯片固定在样品支架上，事先用水冲洗 吹干，插入到配件框体的对应位置，记录样品的反射率光谱图（I 1 ( λ ))，并通过手机软件计 算样品的SPR光谱图R =I1 (λ)/Ι。（λ)，拟合光谱曲线得到SPR反射率最小值对应的波 长（共振波长）为λ 1; (3) 其中检测样品，用水相溶剂分别配制不同浓度的内毒素（LPS)溶液，将不同浓度的 LPS标准溶液按照由低到高浓度顺序分别进行以下操作：在检测每个浓度的内毒素（LPS) 之前，先将内毒素（LPS)标准溶液滴在等离子体共振传感芯片表面(修饰有特异性结合LPS 的多肽分子)静置20min，接着用水冲洗吹干后固定在样品支架上并插入配件框体对应位置 中检测，记录反射率光谱并保存不同浓度标准溶液的色带谱图，得到不同浓度内毒素 （LPS ) 标准溶液的SPR共振波长为λ n，n代表不同浓度的内毒素（LPS)标准溶液； 其中所述水相溶剂均为同一种溶剂，水相溶剂为去离子水、超纯水、蒸馏水、PBS缓冲溶 液或磷酸盐缓冲溶液中的一种或两种； (4)利用SPR反射率光谱图，计算各浓度内毒素（LPS)标准溶液结合芯片表面后的共振 波长为λη，相对共振波长波长位移值为Δ λ，Δ λ = λ n- A1，然后以Δ λ为纵坐 标，以内毒素（LPS)标准溶液的浓度为横坐标绘制标准曲线，得出检测内毒素（LPS)的检测 限。该标准曲线可以保存在手机软件中作为实际样品检测分析使用。 本专利技术与现有技术相比所具备的优点是： 本专利技术的生物传感器设备结构简单，不需额外的光源和复杂的光学器件，利用智能手 机的闪光灯作为光源系统，同一智能手机的C本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于智能手机的便携式表面等离子体共振生化检测装置，其特征在于包括有智能手机和便携式手机配件，该智能手机包括有光学图像传感器、闪光灯、触控显示屏和中央处理器，所述的便携式手机配件包括有与智能手机可拆卸固定配合的配件框体，该配件框体内设置有同轴于闪光灯入射光路上的偏光片，在偏光片后端沿着闪光灯的入射光路还设置有光栅耦合的等离子体共振传感芯片，该闪光灯的入射光与等离子体共振传感芯片存在入射角（θ），闪光灯的入射光在等离子体共振传感芯片上反射所形成的反射光入射到光学图像传感器上，所述的等离子体共振传感芯片与光学图像传感器之间的反射光路上还设置有衍射分光光栅；所述的便携式手机配件中还包括有样品支架，等离子体共振传感芯片固定在样品支架上；光学图像传感器根据等离子体共振传感芯片射入到其内的反射光获得表面等离子体共振光谱图，智能手机根据该表面等离子体共振光谱图结合标准表面等离子体共振光谱图进行比对数据分析，获得生化检测数据。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王毅，张庆文，
申请(专利权)人：温州生物材料与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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