CN116735539A - 测量装置及其检测方法 - Google Patents

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CN116735539A CN202310564508.3A CN202310564508A CN116735539A CN 116735539 A CN116735539 A CN 116735539A CN 202310564508 A CN202310564508 A CN 202310564508A CN 116735539 A CN116735539 A CN 116735539A
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汪之又
邹子星
谭志光
李异杰
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Abstract

本申请属于生化物质检测领域，尤其涉及一种测量装置及其检测方法，该测量装置包括检测系统、SPRi系统、太赫兹成像系统以及采集控制系统。该测量装置引入太赫兹成像系统，并在微阵列芯片底部的样品池上设置四个通道，依次分别在第一通道通入标准样品、在第二通道通入待测分子、在第三通道通入标准样品、在第四通道通入待测分子，通过采集控制系统控制四个通道实现不同样品注入，同时控制光源组件和太赫兹发射器运动，使p偏振光束和太赫兹信号同时照射同一路通道，通过不同通道之间信号的计算，在太赫兹成像系统对流体内样品种类的判定即可实现待测分子较标准样品的折射率变化，以及提高特异性结合的起始、终止时间判断的准确性。

Description

测量装置及其检测方法
技术领域
本申请涉及生化物质检测技术领域，尤其涉及一种测量装置及其检测方法。
背景技术
生物化学分子亲和力分析是一种测量并计算分子间结合强度的技术，主要用于判定两个分子之间是否存在特定的亲和力。这种技术可以用于研究分子间相互作用的机制，以及探索药物、蛋白质和生物大分子之间的相互作用。目前常用的生物化学分子亲和力分析主要依靠分子间相互作用动力学检测方法，通过动力学模型拟合监测得到的分子间结合产生信号(比如光学、热力学等)得到亲和力信息。和热力学等只能在结合达到动态平衡状态进行检测的单通道分析方法相比，表面等离子共振成像(surface plasmon resonanceimaging,简称SPRi)具有可实时监测分子间结合各阶段信号以及多通道扩展等技术优势，因此在药物研发、生物大分子结构预测和疾病诊断和治疗等领域有着广泛的应用。
基于SPRi技术进行生物化学分子亲和力分析的基本原理是在金属表面进行化学修饰并固定生物化学分子(以下简称“固定分子”)后，通入与之相结合的分子溶液(以下简称“待测分子”)使两者在修饰表面产生特异性结合，上述过程中一束特定波长和入射角度的p偏振光束通过介质耦合器(如棱镜、光栅等)在金属-修饰表面界面处激发表面等离子波(surface plasmon wave,简称SPW)并进行能量转移，上述能量的转移比例随着待测分子的通入及特异性结合产生变化，由此改变了阵列探测器连续收集的界面处反射光强度，通过动力学模型拟合反射光强度信号即可得到上述特异性结合的亲和力数据。采用SPRi传感器进行生物化学分子亲和力分析的一个局限性在于待测分子的通入与特异性结合发生在同一个空间，导致通入时间节点和特异性结合的起始、终止时间难以有效区分，导致待测分子通入带来的体折射率变化难以有效扣除，同时对于亲和力分析的准确性具有一定影响。
发明内容
本申请实施例提供了一种测量装置及其检测方法，能够有效区待测分子较标准样品的折射率变化、待测分子与固定分子结合的起始和终止时间，提高亲和力分析的准确性。
为此，根据本申请的一个方面，提供了一种测量装置，包括：
检测系统，包括微阵列芯片以及与微阵列芯片接触的样品池，样品池具有第一通道、第二通道、第三通道和第四通道，微阵列芯片具有与第三通道和第四通道对应的固定分子；
SPRi系统，包括光源组件、第一直线模组以及第一阵列探测器，光源组件设置于第一直线模组上并能够在第一直线模组的驱动下改变位置，以向第一通道或第二通道或第三通道或第四通道发射p偏振光束，第一阵列探测器用于接收微阵列芯片的金属-介质界面的反射光束；
太赫兹成像系统，包括太赫兹发射器、第二直线模组以及第二阵列探测器，太赫兹发射器设置于第二直线模组上并能够在第二直线模组的驱动下改变位置，以向第一通道或第二通道或第三通道或第四通道发射太赫兹信号，第二阵列探测器用于接收微阵列芯片的表面在流体一侧反射的太赫兹信号；以及
采集控制系统，用于控制光源组件、第一直线模组、太赫兹发射器和第二直线模组的动作，以及采集并计算第一阵列探测器和第二阵列探测器的数据。
可选地，检测系统还包括多路流体阀、标准样品进样泵、待测分子进样泵以及控制器，第一通道、第二通道、第三通道和第四通道分别连通于多路流体阀的五个出口，标准样品进样泵和待测分子进样泵分别连通于多路流体阀的两个入口，控制器电连接于采集控制系统，控制器用于控制多路流体阀、标准样品进样泵和待测分子进样泵的工作。
可选地，光源组件包括沿光路方向依次设置的可见光源、准直透镜和偏振片。
可选地，第一直线模组和第二直线模组的动力源均采用步进电机。
可选地，步进电机的精度为0.1mm。
可选地，样品池的材料采用聚二甲基硅氧烷。
可选地，微阵列芯片的的制备方法为：
将玻璃基底通过预设体积比的乙醇-乙醚混合液超声清洗第一预设时长，以清洁玻璃基底的表面；
将清洁后的玻璃基底放入电子束蒸镀仪器中，并抽真空使气压值降至预设气压值；以第一预设速率蒸镀第一预设厚度的铬作为粘附层；在粘附层上以第二预设速率蒸镀第二预设厚度的金或者银作为上金属表面；在上金属表面上以第三预设速率旋转涂覆预设质量分数的聚碳酸酯作为波导层；在波导层上以第四预设速率蒸镀第四预设厚度的金或者银作为下金属表面；在金属表面上以第五预设速率蒸镀第五预设厚度的碲化镉作为太赫兹信号增强层；
将蒸镀后的玻璃基底放入第一预设浓度的巯基烷酸溶液中浸泡第二预设时长，形成单分子自组装层；
采用高分子聚合物溶液浸泡第三预设时长形成水凝胶表面；
在水凝胶表面上对应于第三通道和第四通道的区域内涂覆固定分子。
可选地，预设体积比的取值范围为1:1-1:10；第一预设时长大于30min；
预设气压值小于10-5mTorr；
第一预设速率小于0.1nm/s；第一预设厚度的取值范围为0.5nm-2.5nm；
第二预设速率大于0.01nm/s；第二预设厚度的取值范围为25nm-35nm；
第三预设速率为2000r/s；预设质量分数为1％；
第四预设速率大于0.01nm/s；第四预设厚度的取值范围为25nm-35nm；
第五预设速率为0.01nm/s；第五预设厚度的取值范围10nm-20nm；
第一预设浓度大于0.1mM，第二预设时长大于30min；
第三预设时长大于30min。
根据本申请的另一个方面，提供了一种检测方法，基于如上的测量装置，检测方法包括以下步骤：
S1：实验前，测量标准样品、待测分子和固定分子的SPRi信号的太赫兹吸收系数；
S11：移动光源组件和太赫兹发射器，使p偏振光束和太赫兹信号射入第一通道，向第一通道通入标准样品，由第一阵列探测器和第二阵列探测器分别测量SPRi信号和太赫兹信号，由采集控制系统计算预设频率时太赫兹吸收系数；
S12：移动光源组件和太赫兹发射器，使p偏振光束和太赫兹信号射入第二通道，向第二通道通入待测分子为预设浓度的免疫球蛋白，由第一阵列探测器和第二阵列探测器分别测量SPRi信号和太赫兹信号，由采集控制系统计算预设频率时太赫兹吸收系数，计算标准样品和待测分子的SPRi信号差值；
S13：移动光源组件和太赫兹发射器，使p偏振光束和太赫兹信号射入第三通道，向第三通道通入标准样品，由第一阵列探测器和第二阵列探测器分别测量SPRi信号和太赫兹信号，由采集控制系统计算预设频率时太赫兹吸收系数；
S2：实验中，移动光源组件和太赫兹发射器，使p偏振光束和太赫兹信号射入第四通道；
S21：向第四通道通入第四预设时长的标准样品，测量其SPRi信号和太赫兹信号并计算预设频率时太赫兹吸收系数；
S22：向第四通道通入一定时长的待测分子浓度为预设浓度的免疫球蛋白G，测量其SPRi信号和太赫兹信号并计算预设频率时太赫兹吸收系数，从通入待测分子产生特异结合时预设频率的太赫兹吸收测量结果图确定免疫球蛋白G在微阵列芯片的水凝胶中的扩散时间；
S23：向第四通道入第五预设时长的标准样品，测量其SPRi信号和太赫兹吸收系数，将S22中的扩散时间以及S12中标准样品和待测分子的SPRi信号差值从向第四通道通入待测分子产生特异结合的SPRi信号结果图中进行扣除，得到校正后的SPRi测量待测分子特异结合的结果。
可选地，预设频率为为1THz或2THz；
预设浓度为10nM或100nM；
第四预设时长为200s；
一定时长为200s；
第五预设时长为600s。
本申请提供的测量装置及其检测方法的有益效果在于：与现有技术相比，本申请的测量装置引入太赫兹成像系统，并在微阵列芯片底部的样品池上设置四个通道，依次分别在第一通道通入标准样品、在第二通道通入待测分子、在第三通道通入标准样品、在第四通道通入待测分子，通过采集控制系统控制四个通道实现不同样品注入，同时控制分别载有光源组件的第一直线模组和载有太赫兹发射器的第二直线模组运动，使p偏振光束和太赫兹信号同时照射同一路通道，通过不同通道之间信号的计算，在太赫兹成像系统对流体内样品种类的判定即可实现待测分子较标准样品的折射率变化，以及提高特异性结合的起始、终止时间判断的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
其中：
图1是本申请一实施例示出的测量装置的整体结构示意图；
图2是本申请一实施例示出的测量装置中样品池、多路流体阀、标准样品进样泵、待测分子进样泵以及控制器的连接示意图；
图3是本申请一实施例示出的微阵列芯片在不同样品下反射光强度随入射角度的变化；
图4是本申请一实施例示出的微阵列芯片在标准样品共振角度下金属表面向化学修饰结构方向的空间电场强度分布示意图；
图5是太赫兹波段下不同样品吸收率示意图；
图6是本申请实施例一中入射角度为55.6度时，通入待测分子产生特异结合的SPRi信号结果图；
图7是本申请实施例一中通入待测分子产生特异结合时频率为1THz的太赫兹吸收测量结果图；
图8是本申请实施例一中根据太赫兹吸收测量结果得到时间节点校正后的SPRi测量待测分子特异结合的结果图；
图9是本申请实施二中入射角度为55.7度时，通入待测分子产生特异结合的SPRi信号结果图；
图10是本申请实施二中通入待测分子产生特异结合时频率为2THz的的太赫兹吸收测量结果图；
图11是本申请实施例二中根据太赫兹吸收测量结果得到时间节点校正后的SPRi测量待测分子特异结合的结果图；
主要元件符号说明：
100、检测系统；
110、微阵列芯片；
120、样品池；121、第一通道；122、第二通道；123、第三通道；124、第四通道；
130、介质耦合器；
140、多路流体阀；
150、标准样品进样泵；
160、待测分子进样泵；
170、控制器；
200、SPRi系统；
210、光源组件；211、光源；212、准直透镜；213、偏振片；
220、第一直线模组；
230、第一阵列探测器；
300、太赫兹成像系统；
310、太赫兹发射器；
320、第二直线模组；
330、第二阵列探测器；
400、采集控制系统。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请可以通过许多其他不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
本申请的实施例提供了一种测量装置，如图1-图2所示，该测量装置包括检测系统100、SPRi系统200、太赫兹成像系统300以及采集控制系统400。
检测系统100包括微阵列芯片110以及与微阵列芯片110接触的样品池120，样品池120具有第一通道121、第二通道122、第三通道123和第四通道124，微阵列芯片110具有与第三通道123和第四通道124对应的固定分子；
SPRi系统200包括光源组件210、第一直线模组220以及第一阵列探测器230，光源组件210设置于第一直线模组220上并能够在第一直线模组220的驱动下改变位置，以向第一通道121或第二通道122或第三通道123或第四通道124发射p偏振光束，第一阵列探测器230用于接收微阵列芯片110的金属-介质界面的反射光束；
太赫兹成像系统300包括太赫兹发射器310、第二直线模组320以及第二阵列探测器330，太赫兹发射器310设置于第二直线模组320上并能够在第二直线模组320的驱动下改变位置，以向第一通道121或第二通道122或第三通道123或第四通道124发射太赫兹信号，第二阵列探测器330用于接收微阵列芯片110的表面在流体一侧反射的太赫兹信号；以及
采集控制系统400用于控制光源组件210、第一直线模组220、太赫兹发射器310和第二直线模组320的动作，以及采集并计算第一阵列探测器230和第二阵列探测器330的数据。
在本申请实施例中，该测量装置引入太赫兹成像系统300，并在微阵列芯片110底部的样品池120上设置四个通道，依次分别在第一通道121通入标准样品、在第二通道122通入待测分子、在第三通道123通入标准样品、在第四通道124通入待测分子，通过采集控制系统400控制四个通道实现不同样品注入，同时控制分别载有光源组件210的第一直线模组220和载有太赫兹发射器310的第二直线模组320运动，使p偏振光束和太赫兹信号同时照射同一路通道，通过不同通道之间信号的计算，在太赫兹成像系统300对流体内样品种类的判定即可实现待测分子较标准样品的折射率变化，以及提高特异性结合的起始、终止时间判断的准确性。
在一种实施例中，如图2所示，检测系统还包括多路流体阀140、标准样品进样泵150、待测分子进样泵160以及控制器170，第一通道121、第二通道122、第三通道123和第四通道124分别连通于多路流体阀140的五个出口，标准样品进样泵150和待测分子进样泵160分别连通于多路流体阀140的两个入口，标准样品进样泵150用于泵入标准样品，待测分子进样泵160用于泵入待测分子，控制器170电连接于采集控制系统400，控制器170用于控制多路流体阀140、标准样品进样泵150和待测分子进样泵160的工作。
通过设置多路流体阀140、标准样品进样泵150、待测分子进样泵160以及控制器170，便于采集控制系统400准确控制不同通道中标准样品或待测分子的通入。
在一种具体的实施例中，如图1所示，光源组件210包括沿光路方向依次设置的可见光源211、准直透镜212和偏振片213。准直透镜212和偏振片213用以产生p偏振平行光束。
在应用中，光源组件210射出的p偏振平行光束经由介质耦合器130耦合至微阵列芯片110的金属表面，介质耦合器130可以通过玻璃棱镜或波导元件实现，玻璃棱镜可以根据实际需要选用具有高透光率的光学玻璃制备，例如，ZF3玻璃、BK7玻璃等。图1中示例性的示出介质耦合器130是三棱柱形状的玻璃棱镜，微阵列芯片110设置于介质耦合器130的一个侧表面。
第一阵列探测器230和第二阵列探测器330可以通过光电二极管、光电三极管、光电倍增管等光电转换器件实现，例如，电荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)传感器。
其中，采集控制系统400可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等，例如，芯片型号为STM32F407或STM32F103的控制卡。控制系统可以通过任意的有线通信方式与其他各部件通信连接。
实施例一
参照图1，本实施例提供一种基于太赫兹成像和表面等离子共振成像的多参数的测量装置，该测量装置包括检测系统100、SPRi系统200、太赫兹成像系统300、采集控制系统400。此外，测量装置还可包括不必需的温度控制系统。SPRi系统200采用波长为632.8nm的激光作为光源211，精度为0.1mm的步进电机作为第一直线模组220的动力源，可见光波段电荷耦合设备CCD作为第一阵列探测器230，玻璃棱镜材料为ZF3玻璃。
微阵列芯片110的制备工艺以及关键参数范围如下：将玻璃基底通过体积比为1:1-1：10的乙醇-乙醚混合液超声清洗30分钟以上，清洁其表面；放入电子束蒸镀仪器中抽真空使气压值降至10-5毫托以下；以小于0.1nm每秒的速率蒸镀2.5nm铬作为粘附层，在粘附层上以大于0.01nm每秒的速率蒸镀30nm金作为WCSPR(Waveguide-Coupled Surface PlasmonResonance的缩写，其中文意思为波导耦合表面等离子共振)的上金属表面；在上金属表面上以2000转每秒的速率旋转涂覆质量分数为1％的聚碳酸酯作为WCSPR的波导层；在波导层上以大于0.01nm每秒的速率蒸镀30nm金作为WCSPR结构激发SPR(Surface PlasmonResonance的缩写，其中文意思为表面等离子共振)的下金属表面；以0.01nm每秒的速率蒸镀15nm碲化镉作为太赫兹信号增强层。在0.1mM浓度以上的巯基烷酸(其中碳链长度在3-15之间)溶液浸泡30分钟形成单分子自组装层后，以分子量为5000道尔顿的葡聚糖溶液浸泡1小时形成水凝胶表面，在水凝胶表面上第三通道123和第四通道124对应区域内涂覆固定20nM浓度的蛋白质A。
样本池的四个通道(即第一通道121、第二通道122、第三通道123和第四通道124)和输送流体的管路均采用聚二甲基硅氧烷作为材料，其中每个通道尺寸为长×宽×高(mm)：10×3×0.1。
微阵列芯片110在不同样品下反射光强度随入射角度的变化如图3所示，在标准样品共振角度下金属表面向化学修饰结构方向的空间电场强度分布如图4所示。太赫兹成像系统300采用中心波长约为1560nm的飞秒激光激发的光纤耦合太赫兹光电导天线作为太赫兹发射器310，精度为0.1mm的步进电机作为第二直线模组320的动力源，以太赫兹波段电荷耦合设备CCD作为第二阵列探测器330。
在本实施例提供的基于太赫兹成像和表面等离子共振成像的多参数的测量装置基础上，本实施例提供一种同时检测待测分子通入时间、结合起始和终止时间、标准样品通入时间的检测方法，可以实现表面等离子共振成像测得待测分子和固定分子结合实时信号的时间校准。对于SPR信号：第一通道121和第二通道122用于计算体折射率变化，用于第四通道124扣除；对于太赫兹信号：第一通道121用于测量标准样品吸收，第二通道122测量用于测量待测分子吸收，第三通道123扣除第一通道121计算固定分子吸收，第四通道124扣除第三通道123后出现第二通道122信号说明待测分子出现，再扣除第二通道122后再出现偏移说明开始产生结合物吸收，若待测分子吸收和结合物吸收同时出现则说明两者同时发生。
实验前，需要测量标准样品、待测分子和固定分子的SPRi信号的太赫兹吸收系数；
第一步，移动光源组件210和太赫兹发射器310，使p偏振光束和太赫兹信号射入第一通道121，调整多路流体阀140，向第一通道121通入标准样品，由第一阵列探测器230和第二阵列探测器330分别测量SPRi信号和太赫兹信号，由采集控制系统400计算频率为1THz时太赫兹吸收系数；
第二步，移动光源组件210和太赫兹发射器310，使p偏振光束和太赫兹信号射入第二通道122，调整多路流体阀140，在第二通道122内通入待测分子浓度为10nM的免疫球蛋白，由第一阵列探测器230和第二阵列探测器330分别测量SPRi信号和太赫兹信号，由采集控制系统400计算频率为1THz时太赫兹吸收系数，计算标准样品和待测分子的SPRi信号差值；
第三步，移动光源组件210和太赫兹发射器310，使p偏振光束和太赫兹信号射入第三通道123，调整多路流体阀140，在第三通道123内通入标准样品，由第一阵列探测器230和第二阵列探测器330分别测量SPRi信号和太赫兹信号，由采集控制系统400计算频率为1THz时太赫兹吸收系数。太赫兹波段下不同样品吸收率如图5所示。
实验中，移动光源组件210和太赫兹发射器310，使p偏振光束和太赫兹信号射入第四通道124；
第一步，调整多路流体阀140，向第四通道124内通入标准样品200秒，测量其SPRi信号和太赫兹信号并计算频率为1THz时太赫兹吸收系数；
第二步，调整多路流体阀140，在第四通道124内通入待测分子浓度为10nM的免疫球蛋白G 200秒，测量其SPRi信号和太赫兹信号并计算频率为1THz时太赫兹吸收系数，由图6知免疫球蛋白G在通道4内与蛋白质A发生结合引起SPRi信号上升，但是免疫球蛋白G何时结束在水凝胶中的扩散并开始和蛋白质A发生反应时间未知，从图7太赫兹吸收系数变化发现上述扩散时间为10秒；
第三步，调整多路流体阀140，在第四通道124内通入标准样品600秒，测量其SPRi信号和太赫兹吸收系数，从图6知免疫球蛋白G和蛋白质A发生解离反应，但是标准样品何时结束在水凝胶中的扩散并引起免疫球蛋白G和蛋白质A发生解离反应时间未知，从图7太赫兹吸收系数变化发现上述扩散时间为10秒。将上述扩散时间和标准样品和待测分子的SPRi信号差值从图6中进行扣除后得到图8所示校正后的SPRi测量待测分子特异结合的结果。
实施例2
本实施例中SPRi系统200采用中心波长为630nm的发光二极管作为光源211，精度为0.1mm的步进电机作为第一直线模组220的动力源，可见光波段电荷耦合设备CCD作为第一阵列探测器230，玻璃棱镜材料为ZF3玻璃。
微阵列芯片110的制备工艺以及关键参数范围如下：将玻璃基底通过体积比为1:1-1：10的乙醇-乙醚混合液超声清洗30分钟以上，清洁其表面；放入电子束蒸镀仪器中抽真空使气压值降至10-5毫托以下；以小于0.1nm每秒的速率分别蒸镀1.5nm铬作为粘附层；在粘附层上以大于0.01nm每秒的速率蒸镀30nm金作为WCSPR的上金属表面；在上金属表面上以2000转每秒的速率旋转涂覆质量分数为1％的聚碳酸酯作为WCSPR的波导层；在波导层上以大于0.01nm每秒的速率蒸镀30nm金作为WCSPR结构激发SPR的下金属表面；在下金属表面上以0.01nm每秒的速率蒸镀15nm碲化镉作为太赫兹信号增强层。在0.1mM浓度以上的巯基烷酸(其中碳链长度在3-15之间)溶液浸泡30分钟形成单分子自组装层后，在分子量为10000道尔顿的葡聚糖溶液里浸泡1小时形成水凝胶表面，在水凝胶表面上第三通道123和第四通道124对应区域内涂覆固定200nM浓度的蛋白质A。
样本池的四个通道(即第一通道121、第二通道122、第三通道123和第四通道124)和输送流体的管路均采用聚二甲基硅氧烷作为材料，其中每个通道尺寸为长×宽×高(mm)：20×5×0.2。
在本实施例提供的基于太赫兹成像和表面等离子共振成像的多参数的测量装置基础上，本实施例提供一种同时检测待测分子通入时间、结合起始和终止时间、标准样品通入时间的检测方法，可以实现表面等离子共振成像测得待测分子和固定分子结合实时信号的时间校准。
实验前，需要测量标准样品、待测分子和固定分子的SPRi信号的太赫兹吸收系数。
第一步，移动光源组件210和太赫兹发射器310，使p偏振光束和太赫兹信号射入第一通道121，调整多路流体阀140，向第一通道121通入标准样品，由第一阵列探测器230和第二阵列探测器330分别测量SPRi信号和太赫兹信号，由采集控制系统400计算频率为2THz时太赫兹吸收系数；
第二步，移动光源组件210和太赫兹发射器310，使p偏振光束和太赫兹信号射入第二通道122，调整多路流体阀140，在第二通道122内通入待测分子浓度为100nM的免疫球蛋白，由第一阵列探测器230和第二阵列探测器330分别测量SPRi信号和太赫兹信号，由采集控制系统400计算频率为2THz时太赫兹吸收系数，计算标准样品和待测分子的SPRi信号差值；
第三步，移动光源组件210和太赫兹发射器310，使p偏振光束和太赫兹信号射入第三通道123，调整多路流体阀140，在第三通道123内通入标准样品，由第一阵列探测器230和第二阵列探测器330分别测量SPRi信号和太赫兹信号，由采集控制系统400计算频率为2THz时太赫兹吸收系数。
实验中，移动光源组件210和太赫兹发射器310，使p偏振光束和太赫兹信号射入第四通道124；
第一步，调整多路流体阀140，向第四通道124内通入标准样品200秒，测量其SPRi信号和太赫兹信号并计算频率为2THz时太赫兹吸收系数；
第二步，调整多路流体阀140，向第四通道124内通入待测分子浓度为100nM的免疫球蛋白G 200秒，测量其SPRi信号和太赫兹信号并计算频率为2THz时太赫兹吸收系数，由图9知免疫球蛋白G在第四通道124内与蛋白质A发生结合引起SPRi信号上升，但是免疫球蛋白G何时结束在水凝胶中的扩散并开始和蛋白质A发生反应时间未知，从图10太赫兹吸收系数变化发现上述扩散时间为10秒；
第三步，调整多路流体阀140，在第四通道124内通入标准样品600秒，测量其SPRi信号和太赫兹吸收系数，从图9知免疫球蛋白G和蛋白质A发生解离反应，但是标准样品何时结束在水凝胶中的扩散并引起免疫球蛋白G和蛋白质A发生解离反应时间未知，从图10太赫兹吸收系数变化发现上述扩散时间为10秒。将上述扩散时间和标准样品和待测分子的SPRi信号差值从图9中进行扣除后得到图11所示校正后的SPRi测量待测分子特异结合的结果。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种测量装置，其特征在于，包括：
检测系统，包括微阵列芯片以及与所述微阵列芯片接触的样品池，所述样品池具有第一通道、第二通道、第三通道和第四通道，所述微阵列芯片具有与所述第三通道和所述第四通道对应的固定分子；
SPRi系统，包括光源组件、第一直线模组以及第一阵列探测器，所述光源组件设置于所述第一直线模组上并能够在所述第一直线模组的驱动下改变位置，以向所述第一通道或所述第二通道或所述第三通道或所述第四通道发射p偏振光束，所述第一阵列探测器用于接收所述微阵列芯片的金属-介质界面的反射光束；
太赫兹成像系统，包括太赫兹发射器、第二直线模组以及第二阵列探测器，所述太赫兹发射器设置于所述第二直线模组上并能够在所述第二直线模组的驱动下改变位置，以向所述第一通道或所述第二通道或所述第三通道或所述第四通道发射太赫兹信号，所述第二阵列探测器用于接收所述微阵列芯片的表面在流体一侧反射的太赫兹信号；以及
采集控制系统，用于控制所述光源组件、所述第一直线模组、所述太赫兹发射器和所述第二直线模组的动作，以及采集并计算所述第一阵列探测器和所述第二阵列探测器的数据。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述检测系统还包括多路流体阀、标准样品进样泵、待测分子进样泵以及控制器，所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道和所述第四通道分别连通于所述多路流体阀的五个出口，所述标准样品进样泵和所述待测分子进样泵分别连通于所述多路流体阀的两个入口，所述控制器电连接于所述采集控制系统，所述控制器用于控制所述多路流体阀、所述标准样品进样泵和所述待测分子进样泵的工作。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述光源组件包括沿光路方向依次设置的可见光源、准直透镜和偏振片。
4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述第一直线模组和所述第二直线模组的动力源均采用步进电机。
5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述步进电机的精度为0.1mm。
6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述样品池的材料采用聚二甲基硅氧烷。
7.根据权利要求1-6任一项所述的测量装置，其特征在于，所述微阵列芯片的的制备方法为：
将玻璃基底通过预设体积比的乙醇-乙醚混合液超声清洗第一预设时长，以清洁所述玻璃基底的表面；
将清洁后的所述玻璃基底放入电子束蒸镀仪器中，并抽真空使气压值降至预设气压值；以第一预设速率蒸镀第一预设厚度的铬作为粘附层；在所述粘附层上以第二预设速率蒸镀第二预设厚度的金或者银作为上金属表面；在所述上金属表面上以第三预设速率旋转涂覆预设质量分数的聚碳酸酯作为波导层；在所述波导层上以第四预设速率蒸镀第四预设厚度的金或者银作为下金属表面；在所述金属表面上以第五预设速率蒸镀第五预设厚度的碲化镉作为太赫兹信号增强层；
将蒸镀后的所述玻璃基底放入第一预设浓度的巯基烷酸溶液中浸泡第二预设时长，形成单分子自组装层；
采用高分子聚合物溶液浸泡第三预设时长形成水凝胶表面；
在所述水凝胶表面上对应于所述第三通道和所述第四通道的区域内涂覆所述固定分子。
8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，
所述预设体积比的取值范围为1:1-1:10；所述第一预设时长大于30min；
所述预设气压值小于10-5mTorr；
所述第一预设速率小于0.1nm/s；所述第一预设厚度的取值范围为0.5nm-2.5nm；
所述第二预设速率大于0.01nm/s；所述第二预设厚度的取值范围为25nm-35nm；
所述第三预设速率为2000r/s；所述预设质量分数为1％；
所述第四预设速率大于0.01nm/s；所述第四预设厚度的取值范围为25nm-35nm；
所述第五预设速率为0.01nm/s；所述第五预设厚度的取值范围10nm-20nm；
所述第一预设浓度大于0.1mM，所述第二预设时长大于30min；
所述第三预设时长大于30min。
9.一种检测方法，其特征在于，基于权利要求1所述的测量装置，所述检测方法包括以下步骤：
S1：实验前，测量标准样品、待测分子和固定分子的SPRi信号的太赫兹吸收系数；
S11：移动所述光源组件和所述太赫兹发射器，使p偏振光束和太赫兹信号射入所述第一通道，向所述第一通道通入标准样品，由所述第一阵列探测器和所述第二阵列探测器分别测量SPRi信号和太赫兹信号，由所述采集控制系统计算预设频率时太赫兹吸收系数；
S12：移动所述光源组件和所述太赫兹发射器，使p偏振光束和太赫兹信号射入所述第二通道，向所述第二通道通入待测分子为预设浓度的免疫球蛋白，由所述第一阵列探测器和所述第二阵列探测器分别测量SPRi信号和太赫兹信号，由所述采集控制系统计算预设频率时太赫兹吸收系数，计算标准样品和待测分子的SPRi信号差值；
S13：移动所述光源组件和所述太赫兹发射器，使p偏振光束和太赫兹信号射入所述第三通道，向所述第三通道通入标准样品，由所述第一阵列探测器和所述第二阵列探测器分别测量SPRi信号和太赫兹信号，由所述采集控制系统计算预设频率时太赫兹吸收系数；
S2：实验中，移动所述光源组件和所述太赫兹发射器，使p偏振光束和太赫兹信号射入所述第四通道；
S21：向所述第四通道通入第四预设时长的标准样品，测量其SPRi信号和太赫兹信号并计算预设频率时太赫兹吸收系数；
S22：向所述第四通道通入一定时长的待测分子浓度为预设浓度的免疫球蛋白G，测量其SPRi信号和太赫兹信号并计算预设频率时太赫兹吸收系数，从通入待测分子产生特异结合时预设频率的太赫兹吸收测量结果图确定免疫球蛋白G在微阵列芯片的水凝胶中的扩散时间；
S23：向所述第四通道入第五预设时长的标准样品，测量其SPRi信号和太赫兹吸收系数，将S22中的扩散时间以及S12中标准样品和待测分子的SPRi信号差值从向所述第四通道通入待测分子产生特异结合的SPRi信号结果图中进行扣除，得到校正后的SPRi测量待测分子特异结合的结果。
10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述预设频率为为1THz或2THz；
所述预设浓度为10nM或100nM；
所述第四预设时长为200s；
所述一定时长为200s；
所述第五预设时长为600s。
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