CN108279454A - 一次性spr检测的镀金棱镜组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一次性SPR检测镀金棱镜，包括金属薄膜和反射棱镜，反射棱镜所有表面均为透光表面，反射棱镜设有用于承载检测液的检测表面，金属薄膜附着并固定于反射棱镜检测表面，反射棱镜由注塑成型的高分子透光材料制成。加工和制造成本显著降低，可作为一次性的检测仪器耗材，使用完毕后可以直接丢弃，更换便捷、速度快，有效提高SPR检测的效率。

Description

一次性SPR检测的镀金棱镜组件

技术领域

本发明涉及生物检测技术领域，具体为一种一次性SPR检测的镀金棱镜组件。

背景技术

表面等离子共振(SPR)是一种物理光学现象。在两种不同折射率(refractiveindex)的透明介质交界面上(如玻璃和水)，当一束光线从高折射率介质入射到低折射率介质，光线将发生折射和反射。当入射角增大到某一特定值时，折射角等于90°，此时光沿着与界面相切的方向射出，此时的入射角称为临界角。如果入射角超过临界角，则入射光线将不会进入另一介质，而全部被反射回入射介质中，发生全内反射。

实际上，尽管全部入射光被反射，一种叫渐逝波的电磁场会穿过界面渗透到低折射率介质中，能量呈指数衰减。若在界面处镀上一层金属薄膜(一般镀金膜或银膜)，则金属薄膜表面的自由电子受入射光激发而产生电荷振荡，进而形成表面等离子体。调整光的入射角或波长到某一适当值时，表面等离子体与渐逝波的频率和波数相等，二者便发生能量耦合，形成表面等离子共振。共振时界面处的全反射条件将被破坏，入射光能量被转移到表面等离子体波中，从而导致反射光强度在传播中急剧下降，呈现衰减全反射现象。其中使反射光完全消失的入射光角度称为共振角(SPR angle)。共振角会随着金属薄膜表面的介质折射率的改变而改变，而折射率的变化与结合在金属表面的分子的质量成正比。因此通过分析共振角，就可以得到分子间相互作用的信息。

SPR传感技术具有无需标记、对表面特性和物质变化敏感，实时、快速和易于实现自动化等特点。该技术已被广泛应用于生命科学，临床诊断，药物筛选，食品安全，环境监测等领域，检测对象包括蛋白、核酸、激素、毒素、农药、细胞、微生物等。

目前，专利号为CN201611182877.2公开了一种手持式SPR检测仪及检测生物样本的方法，手持式SPR生物检测仪包括壳体，壳体内设有光入射组件、光接收组件和用于接收光入射组件发出的光线并将其反射至光接收组件的光反射组件，光反射组件包括反射棱镜、位于反射棱镜的反射面上的传感芯片，传感芯片包括基板以及镀金玻璃片，基板上设有加样槽、负压室以及用于将加样槽与负压室相连通的样品流道。

如图5所示，其光反射组件内的反射棱镜3，市场上这个反射棱镜3多是以三棱镜为主，材质选用的都是玻璃材质，该玻璃都要经过比较严格的加工，切割将玻璃三棱镜的表面切成光整平面，成本较高，不能作为一次性耗材。

使用时需要在该反射棱镜3的上表面滴加少量的匹配液2（要求其折射率与玻璃的折射率相近），再盖上镀金10的玻片1，玻片上会集成响应的检测的反应物；该玻片1也要经过加工，成本也高；或者在该结构上表面加一层折射率相近的具有一定弹性和粘性的薄层2，使用时将镀金10的玻片1压上；匹配液或薄层2的作用都是为了防止在镀金玻片1和棱镜3之间空气的影响。

目前，该反射棱镜和镀金玻片的使用存在如下几点缺陷：

1.当一种样品检测完毕后，首先需要更换镀金玻片1，需要用酒精擦掉匹配液2，再加上新的匹配液2；就算是用薄层2，也会存在薄层2的使用次数的有限性和易损坏性，以及容易受到外界灰尘的影响；因此更换过程较为麻烦，耗费一定的时间和精力。

2.反射棱镜3和镀金玻片1都是以玻璃进行精加工的方式获得，成本高。

3.为了对重复利用这些材料，因此在使用上述手持式SPR检测仪检测样品时，需要另外的携带酒精、棉花及匹配液等，导致背负附属品较多，因此手持式SPR检测仪携带较为方便，而其对应的附属品则造成了使用者的不便。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种一次性SPR检测的镀金棱镜组件，加工和制造成本显著降低，可作为一次性的检测仪器耗材，使用完毕后可以直接丢弃，更换便捷、速度快，有效提高SPR检测的效率。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种一次性SPR检测镀金棱镜，包括金属薄膜和反射棱镜，反射棱镜所有表面均为透光表面，反射棱镜设有用于承载检测液的检测表面，所述金属薄膜附着并固定于反射棱镜检测表面，所述反射棱镜由注塑成型的高分子透光材料制成。

与现有技术相比，采用了上述技术方案的一次性SPR检测的镀金棱镜组件， 具有如下有益效果：

一、将金属薄膜直接镀在反射棱镜表面，不存在金属薄膜的更换，无需玻片与反射棱镜之间涂刷匹配液或薄层，极大的简化了SPR检测仪使用时金属薄膜的更换，压缩时间，检测完样品后通过直接更换镀金棱镜即可完成金属薄膜更换。

二、反射棱镜整体使用树脂或塑料等高分子材料，重量相对玻璃来说更轻便，镀金棱镜携带更为方便，无需携带酒精、棉花及匹配液等附属品。

三、反射棱镜由于是使用树脂或塑料等高分子材料，可以通过注塑成型制的，无需玻璃切割，工艺上得到简化，加工成本降低，加工速度也更快。

本发明中的反射棱镜可以是半圆柱形或三棱柱形，因为光路结构并不涉及到三棱镜或半圆柱的下方，为了进一步降低成本和重量，因此本发明中优选将反射棱镜的下方部分的多余材料去除，去除多余材料后的反射棱镜为具有一定厚度的板状，反射棱镜的厚度为3mm。

由于PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）是迄今为止合成透明材料中质地最优异，价格又比较适宜的品种，其具有良好的透光性，可见光透过率达到92%，比玻璃的透光度高。因此优选反射棱镜由聚甲基丙烯酸甲酯制成。

附图说明

图1为本发明一次性SPR检测的镀金棱镜组件实施例1的结构示意图；

图2为本实施例2中镀金棱镜组件的结构示意图；

图3为本实施例1中镀金棱镜组件的结构示意图；

图4为本实施例2中镀金棱镜组件的结构示意图；

图5为现有技术中反射棱镜和镀金玻片的结构示意图。

附图标记：1、玻片；10、金属薄膜；2、匹配液或薄层；3、反射棱镜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

实施例1：

如图1和图3所示的一次性SPR检测的镀金棱镜组件，该镀金棱镜组件是用于传统的SPR检测仪上的镀金棱镜组件。

由于原有的SPR检测仪内的空腔多为三棱柱形或半圆柱形，因此为了匹配原先的空腔形状，可以使本实施例中的镀金棱镜组件可以放进去，因此本实施例中的镀金棱镜组件中的反射棱镜3采用三棱柱形，如图1所示；或者采用半圆柱形，如图3所示。

反射棱镜3由透明的PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）制成，PMMA通过注塑工艺配合相应的模具加工而成，反射棱镜3所有表面均为透光表面，反射棱镜3设有用于承载检测液的检测表面，金属薄膜10附着并固定于反射棱镜3检测表面，金属薄膜10通过喷涂或电镀的方式与反射棱镜3进行固定。

单个液体样品检测完毕后，直接将新的镀金棱镜组件放入SPR检测仪内即可完成更换，将新的液体样品滴在镀金棱镜组件的金属薄膜上，又可以检测得到新的数据。

本实施例的优点在于：

1.检测所需的金属薄膜更换速度快，节省时间；

2.安装简易，整取整装，无拆分，无组装；

3.镀金棱镜组件相比传统的棱镜价格降低很多，成本降低很多，一次性耗材用完即扔，可使得该技术应用到便携式SPR检测仪的检测中去。

实施例2：

相较于实施例1，由于SPR检测时光路结构并不涉及到三棱镜或半圆柱的下方，本实施例是在实施例1的基础之上，将反射棱镜3底部多余的材料去除，即去除的部位在图2和图4中虚线框处。

本实施例中的反射棱镜3依旧采用PMMA通过注塑工艺制成，即注塑成型的反射棱镜3为具有一定厚度的板状。

反射棱镜3的厚度为3mm。

本实施例中的镀金棱镜组件可以用到与之形状相适配的SPR检测仪的空腔内。也可以在其底部搭配使用一个垫块（垫块的形状即图2和图4的虚线框），构成图1和图3中的形状，使其能够应用到现有的SPR检测仪内。

以上使本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种一次性SPR检测的镀金棱镜组件，其特征在于：包括金属薄膜（10）和反射棱镜（3），反射棱镜（3）所有表面均为透光表面，反射棱镜（3）设有用于承载检测液的检测表面，所述金属薄膜（10）附着并固定于反射棱镜（3）检测表面，所述反射棱镜（3）由注塑成型的高分子透光材料制成。

2.根据权利要求1所述的一次性SPR检测的镀金棱镜组件，其特征在于：所述反射棱镜（3）呈半圆柱形或三棱柱形。

3.根据权利要求1所述的一次性SPR检测的镀金棱镜组件，其特征在于：所述反射棱镜（3）呈板状。

4.根据权利要求3所述的一次性SPR检测的镀金棱镜组件，其特征在于：所述反射棱镜（3）的厚度为3mm。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一次性SPR检测的镀金棱镜组件，其特征在于：所述反射棱镜（3）由注塑成型的聚甲基丙烯酸甲酯制成。