发明公布-202211623462X-一种基于SPR的便携式微纳振荡成像检测装置及方法.pdf

(19)国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN115825015A
(43)申请公布日2023.03.21
(21)申请号202211623462.X
(22)申请日2022.12.16
(71)申请人浙江大学
地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘
路866号
(72)发明人张芬妮马金标徐嘉豪刘光
杨德红方滢刘笑音刘清君
(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公
司33200
专利代理师邱启旺
(51)Int.Cl.
G01N21/552(2014.01)
G01N21/01(2006.01)

权利要求书3页说明书10页附图12页
(54)发明名称
一种基于SPR的便携式微纳振荡成像检测装
置及方法
(57)摘要
本发明公开了一种基于SPR的便携式微纳振
荡成像检测装置及方法，该装置包括SPR光学成
像模块、信号检测控制模块、微样流路控制模块、
电场调制模块、一体化封装模块；SPR光学成像模
块中，准直偏振光源以特定SPR角与微型棱镜耦
合，反射光被微型或无透镜的CMOS图像传感器采
集用以大视场高灵敏成像；信号检测控制模块用
于温度控制并获取图像传感器和电场调制模块
的时间戳；微样流路控制模块用以微量样品的流
路控制与切换，增加检测稳定性；电场调制模块
用于给不同材质、形状及尺寸微纳米振子施加振
荡动力，进行信号放大以增强检测灵敏性；一体
化封装模块用于系统的小型化封装，并减少环境
温度变化、外界杂光、机械振动及气流扰动带来
的干扰，增加系统稳定性。
CN115825015A
CN115825015A权利要求书1/3页

1.一种基于SPR的便携式微纳振荡成像检测装置，其特征在于，包括SPR光学成像模块、
信号检测控制模块、微样流路控制模块、电场调制模块、一体化封装模块；
所述SPR光学成像模块包括准直偏振光源、微型棱镜、成像芯片、图像传感器，所述准直
偏振光源以特定的SPR角与所述微型棱镜耦合，所述成像芯片设置在所述光学棱镜上方，所
述图像传感器与所述微型棱镜集成用以反射光采集，所述图像传感器采用微透镜或无透镜
的CMOS图像传感器；
所述信号检测控制模块用于温度控制并获取所述图像传感器和电场调制模块的时间
戳实现相位同步；
所述微样流路控制模块包括微流控芯片，所述微流控芯片设置在所述成像芯片上方，
用以微量样品的流路控制与切换，增加检测稳定性；
所述电场调制模块与所述成像芯片和微样流路控制模块电连接，用于给不同材质、形
状及尺寸的微纳振子施加振荡动力，以进行信号放大以增强检测灵敏性；
所述一体化封装模块包括哑光密闭外壳、成像底座、基座，所述哑光密闭外壳用于装置
的封装，所述基座设置在所述哑光密闭外壳内的底部，所述成像底座设置在所述基座上，所
述成像底座中设置V型卡槽，所述微型棱镜设置在所述V型卡槽中；
其中所述微纳振子材质为带有电荷的粒子，所述微纳振子形状为球状、棒状或片状，所
述微纳振子的直径尺寸范围为500nm～5μm。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述SPR光学成像模块中，所述成像芯片
为微纳振子阵列功能化成像芯片，采用生物分子自组装模式构建微纳振子阵列，SPR成像空
间分辨率为5～10μm，时间分辨率为10ms。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号检测控制模块包括温度控制器、
数据采集卡，所述温度控制器用以调控环境温度，所述数据采集卡用以获取所述图像传感
器和电场调制模块的时间戳，以实现相位同步。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微样流路控制模块还包括进样泵、切
换阀，所述微流控芯片包括进样口、电极孔、电极缺口、反应腔、出样孔、芯片卡槽、固定孔，
所述芯片卡槽用于所述成像芯片的固定，所述进样口设置3～5个，与所述进样泵和切换阀
连接实现不同样品的运输及切换，设置反应腔用于样品进行反应，反应腔体积为50～300μ
L，所述电极孔用以将对电极连接样品，所述电极缺口用以将工作电极连接成像芯片，所述
固定孔用于与所述基座固定连接，所述进样泵控制进样流速在50～500μL/min。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电场调制模块包括电路板、电源，所述
电源为所述SPR光学成像模块、信号检测控制模块、微样流路控制模块、电场调制模块供电，
所述电路板用于通过微流控芯片向样品输出正弦及其他波形交流电调制，交流电调制电压
峰峰值电压可调范围为‑2～2Vpp，频率可调范围为0.1～20Hz。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述V型卡槽两端分别设置有竖直支架，所
述竖直支架内侧均设置有斜面卡槽，所述支架上设置有微型棱镜取放缺口，以便于所述微
型棱镜的取放，所述斜面卡槽与所述V型卡槽的深度均为2～4mm。
7.根据权利要求1所