CN104849481A - 一种全自动高通量光学生物传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

一种全自动高通量光学生物传感装置

技术领域

本发明属生物传感器技术领域，具体涉及一种光学生物传感装置。

背景技术

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、研究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、代谢组学等组学研究，分别通过基因、蛋白质和代谢产物水平上的整体分析来研究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0.1-1μM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究方向。

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。本发明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，已获得授权发明和实用新型专利共两项（专利号：ZL03153938.6；Z103276452.9）。本发明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)。另外，发明专利（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。

发明内容

本发明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。

本发明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，为生命科学研究、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。

本发明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。

本发明中，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10，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1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1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。

本发明中，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；

本发明中，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、偏振调制器6、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、相移器7、生物芯片17、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、相移器7、偏振调制器6、生物芯片17、检偏器10和光电探测器12。

在上述技术方案中，所述的偏振调制器6是可以对偏振进行调制的光学器件。

在上述技术方案中，所述的偏振调制器6为光弹调制器、电光相位调制器、旋转波片或旋转反射面。

在上述技术方案中，所述的相移器7是可以在两个互相垂直的方向上产生可调节的相位差的光学器件。

在上述技术方案中，所述的相移器7为泡克尔斯盒、克尔盒、液晶相位延迟器、波片、巴比涅补偿器、索雷补偿器或贝雷克补偿器。

在上述技术方案中，所述的起偏器5和检偏器10为可以将任意状态的光变换成线偏振光的偏振器件。

在上述技术方案中，所述的起偏器5和检偏器10为偏振棱镜、散射型偏振器或二向色性线性偏振器。

在上述技术方案中，所述的透镜8为可以将入射光聚焦并进行线扫描或者将入射光聚焦成线的透镜。

在上述技术方案中，所述的透镜8为远心透镜与扫描振镜、扫描场镜与扫描振镜或柱透镜。

在上述技术方案中，所述的光电探测器12为可以将光信号转化为电信号的光电转换元件。

在上述技术方案中，所述的光电探测器12为线形光电二极管、光电二极管阵列、电荷藕合器件图像传感器或互补金属氧化物半导体图像传感器。

在上述技术方案中，所述的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为能够检测微弱的交流信号的电子测量设备。

在上述技术方案中，所述的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为锁相放大器、频谱分析器或示波器。

在上述技术方案中，生物芯片17是固定生物样品的载体。

在上述技术方案中，生物芯片17中的载体可以是硅片、玻璃片、玻璃珠、塑料片、塑料珠、凝胶、尼龙膜等固相介质。

在上述技术方案中，生物芯片17中的生物样品可以是蛋白、氨基酸、多肽、小分子、脂等。

在上述技术方案中，流体腔19为能够固定生物芯片17并为其提供流动液体环境的具有微量容积的容器。

在上述技术方案中，流体腔19为具有一个大流动室的流体腔或具有多个并列小流动室的流体腔。

在上述技术方案中，机械平移台21为能够沿x方向扫描、可重复精度高的机械平移台。

在上述技术方案中，机械平移台21为步进电机驱动、直流伺服电机驱动的电动机械平移台。

在上述技术方案中，机械平移台21为有编码器的平移台或没有编码器的平移台。

在上述技术方案中，样品溶液泵26和缓冲溶液泵24为能够提供恒定液体流动速度的液体泵。

在上述技术方案中，样品溶液泵26和缓冲溶液泵24为注射泵或蠕动泵。

在上述技术方案中，第一选择阀25为可以进行不同试剂间选择切换的多通道液体阀门，第二选择阀22为可以进行不同流动室间选择切换的多通道液体阀门。

在上述技术方案中，第一选择阀25和第二选择阀22为6通道电动选择阀或10通道电动选择阀。

在上述技术方案中，切换阀23为可以提供多种流动分配组合的液体阀门。

在上述技术方案中，切换阀23为2位6通道的电动切换阀。

在上述技术方案中，单色光发生器1由连续光谱光源与分光器件组成，或由单色发光器件组成。

在上述技术方案中，所述分光器件为光谱仪或滤光片，所述单色发光器件为激光器或发光二极管。

本发明相对于已有技术具有以下优点：

本发明的装置结合斜入射光反射差快速成像技术、生物芯片技术和液体控制技术，能够实现生物芯片的全自动、高通量、高灵敏、无标记、原位实时检测，提高了检测效率，减少了人工操作时间和人为误差。本发明的装置具有简单易操做的特点，能够检测蛋白质与蛋白质、蛋白质与小分子、小分子与病毒、小分子与细菌等生物分子间的相互作用，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。

附图说明

图1是本发明的全自动高通量光学生物传感装置示意图。

图2是采用本发明装置获得的含约一万个蛋白样品的生物芯片的相位信号图像。

图3是采用本发明装置获得的蛋白与抗体间相互作用的实时曲线。

图中标号：

1---单色光发生器；                     2,4---反射镜；                        3---扩束器；

5---起偏器；                          6---偏振调制器；                   7---相移器；

8---透镜；                              9---成像透镜；                       10----检偏器；

11----狭缝；                          12----光电探测器；               13----放大电路；

14---交流微弱信号探测器；       15--交流微弱信号探测器      16---电子计算机；

17---生物芯片；                           18---生物样品；                            19---流体腔；

20---三维手动调节台；        21---机械平移台；                 22,25---选择阀；

23---切换阀；                        24---缓冲溶液泵；                 26---样品溶液泵。

具体实施方式

下面结合附图及实施例进一步描述本发明：

实施例1：

按图1所示，制作一台本发明的全自动高通量光学生物传感装置。单色光发生器1采用输出偏振光的波长为632.8nm的氦氖激光器；激光器的输出光经过扩束器3扩展为准直光，扩束器3的扩束倍数为3倍；该准直光经过透光轴沿p偏振方向的起偏器5；偏振调制器6采用光弹调制器，沿45 o放置，可以对偏振状态进行高频（50KHz）调制，调制幅度设置为1.8，以获得最佳灵敏度；出射光随后经过相移器7，该相移器7采用零级二分之一波片，其快轴沿p偏振方向，以快轴为旋转轴旋转二分之一波片能够在p偏振分量和s偏振分量之间引入可调节的相位差；出射光随后被透镜8聚焦，透镜8通过扫描场镜与振镜来实现，扫描场镜焦距是5cm，将入射光以65o入射角（在空气与生物芯片17的界面上的入射角）聚焦到生物芯片17的下表面，扫描场镜结合振镜能够实现入射光在y方向的快速线扫描；反射光依次经过成像透镜9和检偏器10，其中成像透镜9采用单个物镜透镜，检偏器10的透光轴与p偏振方向成45o；狭缝11选择通过生物芯片17下表面的反射光；光电探测器12接收生物芯片17下表面反射光，光电探测器12采用将光信号转换为电信号的线形光电探测器；电信号随后被自制放大电路13过滤直流信号，并放大交流信号；交流信号随后被交流微弱信号探测器14测量基频（50KHz）和交流微弱信号探测器15测量倍频（100KHz）信号，基频和倍频信号被电子计算机16采集并存储，用于后续的数据分析。

生物芯片17放置于能够提供液体环境的具有一个大流动室的流体腔19中，生物芯片17的下表面点印生物样品18，生物样品是1万个蛋白分子；生物样品18处于流体腔19中，能够在液体环境中与检测生物分子相互作用；流体腔19通过三维手动调节台20与机械平移台21连接，三位手动调节台由z轴平移台、方位角调节台和俯仰角调节台共同组成；机械平移台21是扫描范围为5cm、直流伺服电机驱动的、具有编码器的沿x方向扫描的电动平移台；流体腔19中的液体流动与控制由液体泵和液体阀门来实现，其中样品溶液泵26和缓冲溶液泵24都是注射泵，选择阀25是6通道电动选择阀，切换阀23是2位6端口切换阀，选择阀22是10通道电动选择阀，样品和液体处理单元支持每次连续分析5个样品和9个流体腔；样品溶液泵26、选择阀25和切换阀能够实现选择吸取一种样品溶液并储存于注射器中，缓冲溶液泵24和切换阀能够吸取缓冲溶液并储存于注射器中，计算机软件控制切换阀23和选择阀22，能够将一定体积的样品溶液或者缓冲溶液以一定的速率注入流体腔19中，可以快速替换流体腔19中的溶液，也可以保持样品溶液或者缓冲溶液以恒定的速率缓慢流过流体腔19。

生物芯片17放置于流体腔19中后，缓冲溶液泵24将缓冲溶液注入流体腔19中清洗生物芯片17，使没有固定在载玻片表面的生物样品18脱离表面；沿着快轴方向旋转二分之一波片7使基频信号的幅度达到最大值，此值即为基频信号最大值；继续旋转二分之一波片，将其固定在使基频信号接近零值且使光近垂直入射的位置，实时基频信号与基频信号最大值的比值就是测量的相位信号；使用y方向光扫描和x方向机械扫描对生物芯片17成像；采用自编软件在生物芯片的图像上，建立实时测量的取样位置文件，设置样品溶液泵26选择的样品种类、样品体积、注入速率等参数，设置缓冲溶液泵24吸取的缓冲溶液的体积、注入速率等参数，设置成像分辨率、数据采集速率等参数，设置实时测量过程中取样点的位置和数据采集速率等参数。运行软件，依次自动完成成像、实时测量、成像三个过程，即一个完整的实验过程；按照实验的需要可以依次运行多组实验过程。在实时测量中，系统依次自动完成如下操作：样品溶液泵26清洗样品注射器并取样，缓冲溶液泵24取样；开始实时采集实验数据，同时将缓冲溶液快速注入流体腔19中，随后缓冲溶液以恒定速率在流体腔19中缓慢流动；5分钟后，将样品溶液快速注入流体腔19中，然后样品溶液以恒定速率在流体腔19中缓慢流动；30分钟后，缓冲溶液快速注入流体腔19中替换样品溶液，随后以恒定的速率在流体腔19中缓慢流动；30分钟后，停止注入缓冲溶液并同时停止数据采集。实时数据反映了生物分子间相互作用的快慢，反应后的图像与反应前的图像的差值图像反映了生物样品与检测样品间的反应。根据实验的目的，按需要重复上述步骤，可以依次实现生物芯片的阻断以及多种生物样品与生物芯片的反应。

图2是采用全自动生物传感装置，高通量测量包含约一万个蛋白样品的生物芯片的相位信号图像。

图3是采用全自动生物传感装置，测量蛋白与抗体间相互作用的实时曲线。

实施例2：

按实施例1实施，起偏器5的透光轴与p偏振方向成45o；偏振调制器6采用0o放置的光弹调制器，调制幅度选设定为2.6，使基频和倍频信号的系数相同；相移器7放在成像透镜9后面；透镜8，使用柱透镜替代扫描场镜与振镜，透镜焦距为5cm；光电探测器12，使用包含152个光电二极管的二极管阵列替代线形光电二极管；流体腔19，采用具有多个并列小流动室的流体腔代替具有单一大流动室的流体腔；机械平移台21，采用步进电机驱动的、没有编码器的平移台代替直流伺服电机驱动的、具有编码器的电动平移台；样品溶液泵26和缓冲溶液泵24，使用蠕动泵代替注射泵；生物芯片17，选用点印低聚糖样品的生物芯片来检测病毒、细菌或蛋白质与低聚糖间的相互作用。

物芯片17放置于流体腔19中后，缓冲溶液泵24将缓冲溶液注入流体腔19中清洗生物芯片17，使没有固定在载玻片表面的生物样品18脱离表面；以快轴为旋转轴旋转二分之一波片7，使基频信号接近零值。实时的基频信号与被频信号的比值就是测量的相位信号；使用y方向光扫描和x方向机械扫描对生物芯片17成像；采用自编软件在生物芯片的图像上，建立实时测量的取样位置文件，设置样品溶液泵26选择的样品种类、样品体积、注入速率等参数，设置缓冲溶液泵24吸取的缓冲溶液的体积、注入速率等参数，设置成像分辨率、采用速率等参数，设置实时测量过程中取样点的位置和采用速率等参数。运行软件，依次自动完成成像、实时测量、成像三个过程，即一个完整的实验过程；按照实验的需要可以依次运行多组实验过程。在实时测量中，系统依次自动完成如下操作：样品溶液泵26清洗样品注射器并取样，缓冲溶液泵24取样；开始实时采集实验数据，同时将缓冲溶液快速注入流体腔19中，随后缓冲溶液以恒定速率在流体腔19中缓慢流动；5分钟后，将样品溶液快速注入流体腔19中，然后样品溶液以恒定速率在流体腔19中缓慢流动；30分钟后，样品溶液快速注入流体腔19中替换样品溶液，随后以恒定的速率在流体腔19中缓慢流动；30分钟后，停止注入缓冲溶液同时停止数据采集。实时数据反映了生物分子间相互作用的快慢，反应后的图像与反应前的图像的差值图像反映了生物样品与检测样品间的反应。根据实验的目的，按需要重复上述步骤，可以依次实现生物芯片的阻断以及多种生物样品与生物芯片的反应。

Claims (16)

1. 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。

2. 根据权利要求1所述的全自动高通量光学生物传感装置，其特征在于：

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（10），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（1）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（1）输出光的前方光路中安放一块反射镜，或者顺序安放两块反射镜；

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；

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）；

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。

3. 根据权利要求2所述的全自动高通量光学生物传感装置，其特征在于光路为：入射光依次经过起偏器（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）；或者，

入射光依次经过起偏器（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）；或者，

入射光依次经过起偏器（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）；或者，

入射光依次经过起偏器（5）、生物芯片（17）、偏振调制器（6）、相移器（7）、检偏器（10）和光电探测器（12）；或者，

入射光依次经过起偏器（5）、相移器（7）、生物芯片（17）、偏振调制器（6）、检偏器（10）和光电探测器（12）；或者，

入射光依次经过起偏器（5）、相移器（7）、偏振调制器（6）、生物芯片（17）、检偏器（10）和光电探测器（12）。

4. 根据权利要求2所述的全自动高通量光学生物传感装置，其特征在于：所述的偏振调制器（6）为光弹调制器、电光相位调制器、旋转波片或旋转反射面。

5. 根据权利要求2所述的全自动高通量光学生物传感装置，其特征在于：所述的相移器（7）为泡克尔斯盒、克尔盒、液晶相位延迟器、波片、巴比涅补偿器、索雷补偿器或贝雷克补偿器。

6. 根据权利要求2所述的全自动高通量光学生物传感装置，其特征在于：所述的起偏器（5）和检偏器（10）为偏振棱镜、散射型偏振器或二向色性线性偏振器。

7. 根据权利要求2所述的全自动高通量光学生物传感装置，其特征在于：所述的透镜（8）为远心透镜与扫描振镜、扫描场镜与扫描振镜或柱透镜。

8. 根据权利要求2所述的全自动高通量光学生物传感装置，其特征在于：所述的光电探测器（12）为线形光电二极管、光电二极管阵列、电荷藕合器件图像传感器或互补金属氧化物半导体图像传感器。

9. 根据权利要求2所述的全自动高通量光学生物传感装置，其特征在于：所述的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）为锁相放大器、频谱分析器或示波器。

10. 根据权利要求2所述的全自动高通量光学生物传感装置，其特征在于：生物芯片（17）中的生物样品是蛋白、氨基酸、多肽、小分子或脂。

11. 根据权利要求2所述的全自动高通量光学生物传感装置，其特征在于：流体腔（19）为具有一个大流动室的流体腔，或具有多个并列小流动室的流体腔。

12. 根据权利要求2所述的全自动高通量光学生物传感装置，其特征在于：机械平移台（21）为步进电机驱动、直流伺服电机驱动的电动机械平移台。

13. 根据权利要求12所述的全自动高通量光学生物传感装置，其特征在于：机械平移台（21）为有编码器的平移台或没有编码器的平移台。

14. 根据权利要求2所述的全自动高通量光学生物传感装置，其特征在于：第一选择阀（25）为可以进行不同试剂间选择切换的多通道液体阀门，第二选择阀（22）为可以进行不同流动室间选择切换的多通道液体阀门；第一选择阀（25）和第二选择阀（22）为6通道电动选择阀或10通道电动选择阀。

15. 根据权利要求2所述的全自动高通量光学生物传感装置，其特征在于：切换阀（23）为2位6通道的电动切换阀。

16. 根据权利要求2所述的全自动高通量光学生物传感装置，其特征在于：单色光发生器（1）由连续光谱光源与分光器件组成，或由单色发光器件组成；所述分光器件为光谱仪或滤光片，所述单色发光器件为激光器或发光二极管。