一种THZ-SPRi生物传感系统及其负反馈算法技术方案

本发明专利技术公开了一种THZ‑SPRi生物传感系统及其负反馈算法，包括：太赫兹发射模块、传感模块、太赫兹探测模块以及信号显示模块；传感模块设置在太赫兹发射模块与太赫兹探测模块之间，太赫兹发射模块包括太赫兹发射器和设置在太赫兹发射器与传感模块之间的可调滤波器，信号显示模块分别与太赫兹探测器、可调滤波器连接，传感模块包括金属膜、生物传感芯片以及棱镜，金属膜设置在棱镜上，生物传感芯片偶联在金属膜上，太赫兹发射器发射的太赫兹光束从棱镜射入传感模块，并从棱镜折射出来。运用太赫兹表面等离子共振成像传感技术来实现对生物组织检测，在生物传感方面具有高灵敏、高通量及快速检测等性能，解决了目前SPRi传感技术存在成像速度慢的技术问题。

A thz-spri biosensor system and its negative feedback algorithm

The invention discloses a THz \u2011 spri biosensor system and its negative feedback algorithm, which comprises a terahertz emission module, a sensing module, a terahertz detection module and a signal display module; the sensing module is arranged between a terahertz emission module and a terahertz detection module, and the terahertz emission module comprises a terahertz transmitter and a terahertz transmitter and a sensing module The adjustable filter and signal display module are respectively connected with terahertz detector and adjustable filter. The sensing module includes metal film, biosensor chip and prism. The metal film is set on the prism, and the biosensor chip is coupled on the metal film. The terahertz beam emitted by the terahertz transmitter enters the sensing module from the prism and refracts from the prism. THz surface plasmon resonance imaging technology is used to detect biological tissue. It has high sensitivity, high throughput and fast detection performance in biosensor, which solves the technical problem of low imaging speed in spri sensor technology.

【技术实现步骤摘要】
一种THZ-SPRi生物传感系统及其负反馈算法
本专利技术涉及光学传感的
，尤其涉及一种THZ-SPRi生物传感系统及其负反馈算法。
技术介绍
太赫兹波(TeraHertz，THz)是一种特定波段的电磁辐射，它主要位于微波和红外辐射之间，一般指频率在0.1-10THZ范围的电磁波，波长范围为0.3-3mm，随着超快激光技术不断的成熟和商业化，众多的太赫兹脉冲辐射和探测方法被相继研究出来，由于太赫兹辐射具有宽光谱、窄脉宽、无损性、相干性、惧水性、透视性、指纹吸收谱等诸多特性，确定了它在众多工业、军事和基础研究领域都存在着巨大的发展空间。SPR传感技术以其免标记、高时间分辨率、非入侵性、高灵敏度等优点已经成为探索分子间相互作用的重要工具，并且被广泛应用于生化分析、药物研发等领域。随着生物技术的发展，人们越来越需要能够同时对多样品经行检测的高通量传感手段。SPRi则是将传感技术与成像技术结合，提高了SPR传感通量，可以实现同时对多样品进行高通量检测。SPRi传感技术已经广泛应用于检测异性亲和力、大分子的动力学结合过程。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种THZ-SPRi生物传感系统及其负反馈算法，运用太赫兹表面等离子共振成像传感技术来实现对生物组织检测，在生物传感方面具有高灵敏、高通量及快速检测等性能，解决了目前SPRi传感技术存在成像速度慢的技术问题。为实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种THZ-SPRi生物传感系统，包括：太赫兹发射模块、传感模块、太赫兹探测模块以及信号显示模块；所述传感模块设置在所述太赫兹发射模块与所述太赫兹探测模块之间，所述太赫兹发射模块包括太赫兹发射器和设置在所述太赫兹发射器与所述传感模块之间的可调滤波器，所述信号显示模块分别与所述太赫兹探测器、所述可调滤波器连接，所述传感模块包括金属膜、生物传感芯片以及棱镜，所述金属膜设置在所述棱镜上，所述生物传感芯片偶联在所述金属膜上，所述太赫兹发射器发射的太赫兹光束从所述棱镜射入所述传感模块，并从所述棱镜折射出来。进一步地，所述太赫兹发射模块还包括设置在所述可调滤波器与所述传感模块之间的起偏器，所述太赫兹探测模块包括太赫兹探测器和设置在所述太赫兹探测器与所述传感模块之间的检偏器。进一步地，所述太赫兹发射模块还包括孔径光阑，所述孔径光阑设置在所述太赫兹发生器与所述可调滤波器之间。进一步地，所述太赫兹发射器与所述孔径光阑之间设置有第一透镜，所述孔径光阑与所述可调滤波器之间设置有所述第一透镜。进一步地，所述检偏器与所述太赫兹探测器之间设置有第二透镜，所述检偏器与所述传感模块之间设置有所述第二透镜。进一步地，所述传感模块还包括设置在所述金属膜上的流通池、与所述流通池连通的注入管以及与所述流通池连接的蠕动泵。进一步地，本专利技术第二方面提供一种THZ-SPRi生物传感系统的负反馈算法，包括步骤：S1：设定扫描次数为n，并对所述传感模块进行大范围扫描，获得初始共振波长λ0；S2：选择扫描范围从λ0-x～λ0+x，并对所述传感模块进行扫描；S3：判断所述传感模块的折射率是否发生变化，若是，则转至S4，若否，则转至S2；S4：通过变化的折射率确定新的共振波长λi；S5：判断i﹥n是否成立，若成立，转至S6，若不成立，则转至S51；S51:选择扫描范围从λi-x～λi+x，并对所述传感模块进行扫描；S52:判断所述传感模块的折射率是否发生变化，若是，则转至S4，若否，则转至S51；S6：在一系列共振波长λ0～λi中取出最小共振波长设为λmin，取出最大共振波长设为λmax，则得到共振波长的范围为λmin-x～λmax+x。本专利技术提供一种THZ-SPRi生物传感系统，有益效果在于：太赫兹发射器发射的太赫兹光束经过棱镜射入传感模块中，并从所述棱镜折射出来；当金属膜上的生物样品和生物传感芯片上修饰的分子相互作用时，会引起传感模块的折射率变化，折射率变化的信号由信号显示模块显示，通过接收到的信号处理对可调滤波器进行负反馈式调制，控制扫描光谱的范围，从而实现快速扫描式生物传感。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种THZ-SPRi生物传感系统的结构示意框图；图2为本专利技术一种THZ-SPRi生物传感系统的负反馈算法的流程示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：11、太赫兹发射器；12、可调滤波器；13、起偏器；14、孔径光阑；15、第一透镜；21、金属膜；22、棱镜；23、流通池；24、注入管；31、太赫兹探测器；32、检偏器；33、第二透镜；40、信号显示模块。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，为一种THZ-SPRi生物传感系统，包括：太赫兹发射模块、传感模块、太赫兹探测模块以及信号显示模块40；传感模块设置在太赫兹发射模块与太赫兹探测模块之间，太赫兹发射模块包括太赫兹发射器11和设置在太赫兹发射器11与传感模块之间的可调滤波器12，信号显示模块40分别与太赫兹探测器31、可调滤波器12连接，传感模块包括金属膜21、生物传感芯片以及棱镜22，金属膜21设置在棱镜22上，生物传感芯片偶联在金属膜21上，太赫兹发射器11发射的太赫兹光束从棱镜22射入传感模块，并从棱镜22折射出来。在本专利技术中，太赫兹发射器11发射的太赫兹光束经过棱镜22射入传感模块中，并从棱镜22折射出来；当金属膜21上的生物样品和生物传感芯片上修饰的分子相互作用时，会引起传感模块的折射率变化，折射率变化的信号由信号显示模块40显示，通过接收到的信号处理对可调滤波器12进行负反馈式调制，控制扫描光谱的范围，从而实现快速扫描式生物传感。本技术方案运用太赫兹表面等离子共振成像传感技术来实现对生物组织检测，减少对生物组织的损坏，在生物传感方面具有高灵敏、高通量及快速检测等性能，解决了目前SPRi传感技术存在成像速度慢的技术问题。进一步地，太赫兹发射模块还包括设置在可调滤波器12与传感模块之间的起偏器13，太赫兹探测模块包括太赫兹探测器31和设置在太赫兹探测器31与传感模块之间的检偏器32，通过起偏器13获得偏振光，偏振光在金属膜21上与生物样品发生spri效应，反射出的太赫兹光束由检偏器32检验是否为偏振光，最后被太赫兹探测器31接收。优选地，太赫兹发射模块还包括孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种THZ-SPRi生物传感系统，其特征在于，包括：太赫兹发射模块、传感模块、太赫兹探测模块以及信号显示模块；/n所述传感模块设置在所述太赫兹发射模块与所述太赫兹探测模块之间，所述太赫兹发射模块包括太赫兹发射器和设置在所述太赫兹发射器与所述传感模块之间的可调滤波器，所述信号显示模块分别与所述太赫兹探测器、所述可调滤波器连接，所述传感模块包括金属膜、生物传感芯片以及棱镜，所述金属膜设置在所述棱镜上，所述生物传感芯片偶联在所述金属膜上，所述太赫兹发射器发射的太赫兹光束从所述棱镜射入所述传感模块，并从所述棱镜折射出来。/n

【技术特征摘要】
1.一种THZ-SPRi生物传感系统，其特征在于，包括：太赫兹发射模块、传感模块、太赫兹探测模块以及信号显示模块；
所述传感模块设置在所述太赫兹发射模块与所述太赫兹探测模块之间，所述太赫兹发射模块包括太赫兹发射器和设置在所述太赫兹发射器与所述传感模块之间的可调滤波器，所述信号显示模块分别与所述太赫兹探测器、所述可调滤波器连接，所述传感模块包括金属膜、生物传感芯片以及棱镜，所述金属膜设置在所述棱镜上，所述生物传感芯片偶联在所述金属膜上，所述太赫兹发射器发射的太赫兹光束从所述棱镜射入所述传感模块，并从所述棱镜折射出来。


2.根据权利要求1所述的THZ-SPRi生物传感系统，其特征在于，所述太赫兹发射模块还包括设置在所述可调滤波器与所述传感模块之间的起偏器，所述太赫兹探测模块包括太赫兹探测器和设置在所述太赫兹探测器与所述传感模块之间的检偏器。


3.根据权利要求2所述的THZ-SPRi生物传感系统，其特征在于，所述太赫兹发射模块还包括孔径光阑，所述孔径光阑设置在所述太赫兹发生器与所述可调滤波器之间。


4.根据权利要求3所述的THZ-SPRi生物传感系统，其特征在于，所述太赫兹发射器与所述孔径光阑之间设置有第一透镜，所述孔径光阑与所述可调滤波器之间设置有所述第一透镜。


5...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭晓，阳维维，袁玉峰，宋军，屈军乐，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44