專利名稱：光學(xué)spr生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)SPR生物傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光學(xué)SPR生物芯片、 傳感器與微流池的耦合裝置。
背景技術(shù)：
自從Nylander和GILiedberg于1982年首次將表面等離子體共振(SPR)傳感 技術(shù)用于氣體檢測和生物傳感器中，20多年來，SPR傳感技術(shù)在實(shí)現(xiàn)方式、儀 器開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域拓展上都獲得了飛速的發(fā)展。SPR生物傳感器的機(jī)理是將生 物分子的識別膜固定在SPR傳感器Au膜表面，分子識別膜捕捉被測的分析物， 導(dǎo)致傳感器Au膜表面的折射率變化，因此無需標(biāo)記分子就可直接進(jìn)行測試，實(shí) 現(xiàn)非破壞性的實(shí)時在線檢測。它是將高靈敏度的表面等離子體傳感技術(shù)與低能 量消耗的光纖傳輸技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，能夠?qū)鞲衅鞅砻娲郎y樣品的微小變 化作出靈敏的響應(yīng)，適用于研究傳感器表面敏感層中物質(zhì)與樣品溶液的生物及 化學(xué)反應(yīng),從而定量測定樣品溶液中的微量生物和化學(xué)物質(zhì)。近年來，光學(xué)SPR 生物分析儀的便攜化和微型化是一個新興的研究熱點(diǎn)，已研制的便攜式光學(xué)SPR 生物分析儀均需要整體更換光學(xué)SPR生物傳感器。光學(xué)SPR生物傳感器由一套 光學(xué)檢測系統(tǒng)和生物傳感器本體構(gòu)成，生物傳感器表面生長了 50nm的Au膜和 生物耦聯(lián)膜。生物傳感器表面的50nm金膜和生物敏感膜是SPR生物傳感器的關(guān) 鍵，在實(shí)際應(yīng)用中，生物敏感膜受感測次數(shù)而功能退化，不能對被測樣品產(chǎn)生 正確的信號響應(yīng)。但現(xiàn)有的SPR生物傳感器中的Au膜、生物耦聯(lián)膜(生物芯片)
與傳感器是不可分離的，這時就需要將生物傳感器一起更換，而生物傳感器的價格通常很昂貴，整體更換，則換勢必增加用戶的使用維護(hù)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池 的耦合裝置，利用本裝置可快速方便地更換生物芯片(Au膜、生物耦聯(lián)膜)，可 以大幅度降低光學(xué)SPR傳感器的使用維護(hù)成本。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝置，包括微流池承載單元、 芯片載臺、移動載臺、基座及支撐架，所述芯片載臺活動對接在移動載臺之上， 移動載臺活動對接于基座上；所述支撐架固定在基座上，該支撐架上設(shè)有調(diào)節(jié) 微流池承載單元位置的位移機(jī)構(gòu)；所述生物芯片置于芯片載臺的承載面上，對 應(yīng)于芯片載臺中的傳感器；所述微流池承載單元包括殼體、設(shè)置在殼體內(nèi)的池 體托架、彈性支撐、緊固件、推壓件和一端穿出殼體頂面的調(diào)節(jié)螺栓，微流池 嵌合于池體托架中的安置孔內(nèi)，池體托架通過彈性支撐懸掛在殼體底面窗口的 上方，且使微流池以直線方向進(jìn)、出殼體底面窗口，所述緊固件封壓在微流池 上方，該緊固件上設(shè)置有分別與微流池進(jìn)樣口、出樣口相對應(yīng)的、且對外連通 進(jìn)樣系統(tǒng)、排樣系統(tǒng)的通道，推壓件置于緊固件之上，該推壓件對接于其上方 的調(diào)節(jié)螺栓，池體托架、緊固件、推壓件均與殼體內(nèi)壁滑動配合；調(diào)節(jié)微流池 承載單元中的調(diào)節(jié)螺栓及移動載臺的相對位置，能使微流池與芯片載臺上的生 物芯片緊密契合。
在所述芯片載臺的承載面上設(shè)有通氣槽，易于取放生物芯片。 在所述芯片載臺的承載面的對應(yīng)部位設(shè)有限位凸臺， 一是對生物芯片的限制 卡位，二是限制微流池承載單元的殼體下降幅度，防止生物芯片被殼體砸碎或 擠破。所述芯片載臺與活移動載臺之間以凸臺、凹槽契合對接。
在所述微流池承載單元中還設(shè)置有限制推壓件下壓幅度的限位銷，避免微流 池過緊的擠壓生物芯片，致其破碎。
所述池體托架橫截面為近似倒"幾"字形。
所述緊固件為"工"字狀，且與池體托架契合地封壓住微流池。
所述推壓件橫截面呈"n"形。
所述微流池由耐腐蝕的彈性材料(如軟質(zhì)PVC、彈性硅膠等)制成的三通道 微流池。
所述位移機(jī)構(gòu)由導(dǎo)槽、匹配于導(dǎo)槽的導(dǎo)軌、緊固導(dǎo)軌的定位銷或定位螺栓 及導(dǎo)軌上的拉稈構(gòu)成，微流池承載單元與該導(dǎo)軌對應(yīng)固定連接。 本發(fā)明具有積極有益的效果-
1. 本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精巧，定位準(zhǔn)確水平定位可使生物芯片與微流池上下 準(zhǔn)確對應(yīng)，微流池承載單元中的自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以使微流池與芯片載臺上的 生物芯片緊密貼合而不破損芯片，且受力均勻，提高儀器測定的準(zhǔn)確性及重現(xiàn)
性；
2. 操作使用(更換芯片)簡便，不要求實(shí)驗(yàn)人員具有很高的操作技巧；
3. 不需更換傳感器本體，僅需更換生物傳感器芯片，而生物傳感器芯片是 可以再生的，因此可以大幅度降低SPR傳感器的使用維護(hù)成本。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明專利進(jìn)一步說明
圖1為一種光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝置的立體結(jié)構(gòu)示 意圖2為圖1中芯片載臺的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中所示的芯片載臺的側(cè)面視圖； 圖4為圖1所示耦合裝置的側(cè)面視圖5為一種光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝置中微流池承載 單元的正面剖視圖6為一種微流池的俯視圖7為一種微流池的立體示意圖8為一種微流池緊固件的立體示意圖9為一種推壓件的立體示意圖IO為一種移動載臺的立體示意圖11為一種支撐架的立體示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1 一種光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝置,參見圖1 至圖ll，包括微流池承載單元l、芯片載臺2、移動載臺3、基座4及支撐架8， 在芯片載臺2的承載面上的對應(yīng)部位分別設(shè)有設(shè)有通氣槽15、限位凸臺13，該 芯片載臺2與活移動載臺3之間以凸臺18、凹槽37契合對接，移動載臺3通過 導(dǎo)軌38活動對接于基座4上的導(dǎo)槽中；支撐架8固定在基座4上，該支撐架8 上設(shè)有調(diào)節(jié)微流池承載單元1位置的位移機(jī)構(gòu)，該位移機(jī)構(gòu)由導(dǎo)槽39、匹配于 導(dǎo)槽39的導(dǎo)軌10、緊固導(dǎo)軌10的定位銷或定位螺栓9及導(dǎo)軌10上的拉稈11 構(gòu)成，微流池承載單元1與該導(dǎo)軌10對應(yīng)固定連接；生物芯片20置于芯片載 臺1的承載面上，對應(yīng)于芯片載臺2中的傳感器13，傳感器13安置在芯片載臺 2上的傾斜槽14中，其一端部分突出芯片載臺的承載面，在芯片載臺2的內(nèi)側(cè) 斜面16上固定有傳感器13的信號轉(zhuǎn)接電路板17，所采集的相關(guān)信息通過傳輸 線6送至相應(yīng)的接受機(jī)構(gòu)；微流池承載單元1包括殼體28、設(shè)置在殼體28內(nèi)的橫截面為近似倒"幾"字形的池體托架23、彈簧22、"工"字狀緊固件24、橫 截面呈"n"形的推壓件25、 一端穿出殼體28頂面的調(diào)節(jié)螺栓26和限制推壓 件25下壓幅度的限位銷27 (帶帽螺栓穿過推壓件25上的螺孔36螺接于殼體 28上)，由耐腐蝕的彈性PVC材料制成的三通道微流池21嵌合于池體托架23中 的安置孔33內(nèi)，池體托架23通過彈性支撐22懸掛在殼體28底面窗口的上方， 且使微流池21以直線方向進(jìn)、出殼體28底面窗口，所述緊固件24封壓在微流 池21上方，即嵌合于池體托架23的凹槽32中，與池體托架23契合地封壓住 微流池20。該緊固件24上設(shè)置有分別與微流池進(jìn)樣口、出樣口相對應(yīng)的通道 34、 35，以相應(yīng)的導(dǎo)管(圖中未畫出)通過該通道34、 35分別連通微流池的進(jìn) 樣口、出樣口，該導(dǎo)管對外穿過殼體上的側(cè)窗19連通相應(yīng)的進(jìn)樣系統(tǒng)、排樣系 統(tǒng)，推壓件25置于緊固件24之上，該推壓件25對接于其上方的調(diào)節(jié)螺栓26， 所述池體托架23、緊固件24、推壓件25均與殼體28內(nèi)壁滑動配合；調(diào)節(jié)微流 池承載單元1中的調(diào)節(jié)螺栓26及移動載臺3的相對位置(可通過調(diào)節(jié)螺栓5調(diào) 節(jié)移動載臺3的位置)，能使微流池21與芯片載臺2上的生物芯片20緊密契合。 在需要更換生物芯片20時，先松開微流池承載單元1中的調(diào)整旋鈕12 (調(diào) 節(jié)螺栓26連接該調(diào)整旋鈕12)，再松開固定螺栓9，向上拉動拉桿ll，使微流 池承載單元1離開芯片載臺2—定距離，保持位置不動，并旋緊固定螺栓9，固 定流池承載單元1的位置，將芯片載臺2從移動載臺3上取下，取下需要更換 的生物芯片，再將新的生物芯片放置在芯片載臺2的承載面上，根據(jù)定位裝置 (傳感器13凸出承載面部分和限位凸臺7構(gòu)成直角定位)將生物芯片放置到合 適的位置，再將芯片載臺2連同生物芯片重新放置到移動載臺3上，松開固定 螺栓9，向下移動拉桿ll，將微流池承載單元l放下，旋緊固定螺栓9，旋緊調(diào) 整旋鈕12，使微流池21與芯片載臺2上的生物芯片20緊密契合。實(shí)施例2 —種光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝置，與實(shí)施例1
基本相同，不同之處在于所述移動載臺由橫向移動載臺和縱向移動構(gòu)成，兩 者之間以凸臺、凹槽契合滑動對接，該移動載臺可以帶動芯片載臺進(jìn)行橫向移 動和縱向移動。
實(shí)施例3 —種光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝置，與實(shí)施例1 基本相同，不同之處在于調(diào)節(jié)微流池承載單元1位置的位移機(jī)構(gòu)與微流池承
載單元1之間通過齒輪契合傳動。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝置，其特征在于，它包括微流池承載單元(1)、芯片載臺(2)、移動載臺(3)、基座(4)及支撐架(8)，所述芯片載臺(1)活動對接在移動載臺(3)之上，移動載臺(3)活動對接于基座(4)上；所述支撐架(8)固定在基座(4)上，其上設(shè)有調(diào)節(jié)微流池承載單元(1)位置的位移機(jī)構(gòu)；所述生物芯片(20)置于芯片載臺(1)的承載面上，對應(yīng)于芯片載臺(2)中的傳感器(13)；所述微流池承載單元(1)包括殼體(28)、設(shè)置在殼體(28)內(nèi)的池體托架(23)、彈性支撐(22)、緊固件(24)、推壓件(25)和一端穿出殼體(28)頂面的調(diào)節(jié)螺栓(26)，微流池(21)嵌合于池體托架(23)中的安置孔內(nèi)，池體托架(23)通過彈性支撐(22)懸掛在殼體(28)底面窗口的上方，且使微流池(21)以直線方向進(jìn)、出殼體(28)底面窗口，所述緊固件(24)封壓在微流池(21)上方，該緊固件(24)上設(shè)置有分別與微流池進(jìn)樣口、出樣口相對應(yīng)的、且對外連通進(jìn)樣系統(tǒng)、排樣系統(tǒng)的通道(34)，推壓件(25)置于緊固件(24)之上，該推壓件(25)對接于其上方的調(diào)節(jié)螺栓(26)，所述池體托架(23)、緊固件(24)、推壓件(25)均與殼體(28)內(nèi)壁滑動配合；調(diào)節(jié)微流池承載單元(1)中的調(diào)節(jié)螺栓(26)及移動載臺(3)的相對位置，能使微流池(21)與芯片載臺(2)上的生物芯片(20)緊密契合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝置， 其特征在于，在所述芯片器載臺(2)的承載面上設(shè)有通氣槽(15)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝 置，其特征在于，在所述芯片載臺(2)的承載面的對應(yīng)部位設(shè)有限位凸臺或限 位樁(13)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝置， 其特征在于，所述芯片載臺(2)與活移動載臺(3)之間以凸臺(18)、凹槽(37) 契合對接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝置， 其特征在于，在所述微流池承載單元(1)中還設(shè)置有限制推壓件(25)下壓幅 度的限位銷(27)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝置， 其特征在于，所述池體托架(23)橫截面為近似倒"幾"字形。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝置， 其特征在于，所述緊固件(24)為"工"字狀，且與池體托架(23)契合地封 壓住微流池(20)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝置， 其特征在于，所述推壓件(25)橫截面呈"n"形。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝置， 其特征在于，所述微流池(21)是由耐腐蝕的彈性材料制成的三通道微流池。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝置， 其特征在于，所述位移機(jī)構(gòu)由導(dǎo)槽(39)、匹配于導(dǎo)槽(39)的導(dǎo)軌(10)、緊 固導(dǎo)軌(10)的定位銷或定位螺栓(9)及導(dǎo)軌(10)上的拉稈(11)構(gòu)成，微 流池承載單元(1)與該導(dǎo)軌(10)對應(yīng)固定連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)SPR生物芯片、傳感器與微流池的耦合裝置。其包括微流池承載單元、芯片載臺、移動載臺、基座及支撐架，芯片載臺活動對接在移動載臺之上，移動載臺活動對接于基座上；支撐架固定在基座上，其上設(shè)有調(diào)節(jié)微流池承載單元位置的位移機(jī)構(gòu)；生物芯片置于芯片載臺的承載面上，對應(yīng)于相應(yīng)的傳感器；調(diào)節(jié)微流池承載單元和移動載臺的相對位置，能使微流池與芯片載臺上的生物芯片緊密契合。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精巧，可使生物芯片與微流池上下對應(yīng)準(zhǔn)確，自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可使微流池力道均勻的貼合于生物芯片緊密而不破損芯片；芯片更換快速簡便，無需很高的操作技巧；僅需更換可再生的生物傳感器芯片，可大大降低SPR傳感器的使用維護(hù)成本。
文檔編號G01N21/00GK101539570SQ200910064760
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者崧 付, 昂 吳, 偉 李, 李偉華, 胡建東, 瑋 賈 申請人:河南農(nóng)業(yè)大學(xué)