CN217006993U

CN217006993U - 一种基于sers的样品检测设备

Info

Publication number: CN217006993U
Application number: CN202122252575.0U
Authority: CN
Inventors: 付兰克; 李浩文; 张婷婷; 伍李云; 徐文; 周靖; 陈效双; 毛桂林
Original assignee: Shenzhen Micro Optical Instruments Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Micro Optical Instruments Technology Co ltd
Priority date: 2021-09-16
Filing date: 2021-09-16
Publication date: 2022-07-19
Anticipated expiration: 2031-09-16

Abstract

本实用新型公开了一种基于SERS的样品检测设备，包括加样模块、反应模块、采集模块以及分析模块；所述加样模块包括多道移液枪以及与用于控制所述多道移液枪移动的第一支撑臂；所述反应模块包括位于所述多道移液枪下方的加样板、用于承载所述加样板的加样基座，其中，所述加样板设有若干个加样孔，每一个所述加样孔的底部设有SERS基底，所述SERS基底包括金属纳米颗粒；所述采集模块包括用于向所述加样板底部发射激光的光纤探头，以及支撑所述探头的第二支撑臂；所述分析模块与采集模块通讯连接。本实用新型提供了一种能够快速、大规模且微量化的基于SERS基底的样品测量装置。

Description

一种基于SERS的样品检测设备

技术领域

本实用新型涉及化学检测技术领域，特别涉及一种基于SERS的样品检测设备。

背景技术

对细菌病毒的快速且精确的检测在各个领域都发挥着重要的作用，例如食品安全，水体检测等。目前用于病原体检测的常规方法包括PCR法、滤膜法等。但是这些方式假阳性较高，且需要大量的培养时间，因此整体上耗时又耗力。

在此基础上，提出了采用拉曼光对样品进行检测，例如专利申请号为20120777233.6，专利名为一种基于SERS衬底的光线拉曼检测细菌装置。但是这种装置只能对单个样品进行检测，当测量的样品过多时，无法。此外，由于检测端体型较大，因此，对待测样品的体积具有一定要求。因此，基于拉曼光谱对病原体样品的检测还无法实现微量化以及大规模化。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于现有的基于SERS的检测方式无法实现微量化以及大规模化，针对现有技术的不足，提供一种基于SERS的样品检测设备。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种基于SERS的样品检测设备，包括：

加样模块、反应模块、采集模块以及分析模块；

所述加样模块包括多道移液枪以及与用于控制所述多道移液枪移动的第一支撑臂；

所述反应模块包括位于所述多道移液枪下方的加样板、用于承载所述加样板的加样基座，其中，所述加样板设有若干个加样孔，每一个所述加样孔的底部设有SERS基底，所述SERS基底包括金属纳米颗粒；

所述采集模块包括用于向所述加样板底部发射激光的光纤探头，以及支撑所述探头的第二支撑臂；

所述分析模块与采集模块通讯连接。

所述基于SERS的样品检测设备，其中，所述第一支撑臂包括与所述多道移液枪连接的移液枪移动装置，以及与所述移液枪移动装置连接的固定臂。

所述基于SERS的样品检测设备，其中，所述反应模块还包括与所述加样板连接的驱动机构。

所述基于SERS的样品检测设备，其中，所述SERS基底还包括分子识别元素，所述金属纳米颗粒与所述分子识别元素连接。

所述基于SERS的样品检测设备，其中，所述金属纳米颗粒的直径为10纳米至200纳米。

所述基于SERS的样品检测设备，其中，所述反应模块还包括真空歧管以及与所述真空歧管通道连接的废液收集器，所述真空歧管位于所述加样板下方；

所述加样孔的底部设有若干个缝隙，所述加样孔的底部与真空歧管通道连接。

所述基于SERS的样品检测设备，其中，所述底部设有薄片，所述SERS基底贴附于所述薄片的表面。

所述基于SERS的样品检测设备，其中，所述加样孔的底部为透明材质；

所述采集模块还包括用于采集所述加样孔对应的拉曼光的读板器，所述读板器位于所述加样板的下方。

所述基于SERS的样品检测设备，其中，所述第二支撑臂与所述固定臂连接。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供了一种基于SERS的样品检测设备，其包括加样模块、设有加样板的反应模块、采集模块以及分析模块，加样模块包括移液枪和支撑臂。在反应模块上设有加样板、设置在加样板下方的加样基座，而加样板设有若干个加样孔，每一个孔的底部都设有SERS基底，同时，该设备还包括向加样板底部发射激光的光纤探头，因此，加样模块的移液枪将待测的样品加至加样孔中后，光纤探头直接向若干个加样孔同时发射激光，实现了自动化以及大规模化。同时，这种方法所能采用的加样孔可以达到96孔板，每一个孔的样品体积在50ul左右，微量的样品也可实现精确测量。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于SERS的样品检测设备的正视图。

图2为本实用新型提供的基于SERS的样品检测设备的立体图。

图3为图2中A区域的局部放大图。

图中标注的含义为：

110，多道移液枪；120，第一支撑臂；121，立杆；122，移液枪移动装置；123，固定臂；210，加样板；211，加样孔；220，加样基座；230，移动座；240，真空歧管；250，驱动机；310，光纤探头；320，第二支撑臂；330，旋转臂；340，读板器。

具体实施方式

本实用新型提供一种基于SERS的样品检测设备，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面结合附图，通过对实施例的描述，对实用新型内容作进一步说明。

如图1所示，本实施提供了一种基于SERS的样品检测设备，所述基于SERS的样品检测设备包括加样模块、反应模块、采集模块以及分析模块。

加样模块用于将样品加入至包含SERS基底的容器中。本实施合理中，为了实现微量加样，采用移液枪以及第一支撑臂120的组合作为加样模块。为了提高加样效率，本实施例采用的是多道移液枪110，例如八道移液枪。第一支撑臂120为横臂，与多道移液枪110连接。

本实施例中，第一支撑臂120还包括立杆121，在多道移液枪110的下方以及立杆121朝向多道移液枪110的方向设有反应模块，反应模块包括加样板210，加样板210位于多道移液枪110的下方，加样板210下方设有加样基座220，加样板210与加样基座220活动连接，因此可以将加样板210作为耗材进行替换更新。加样板210中设有若干个加样孔211，每一个加样孔211的底部都设有SERS基底，所述SERS基底包括金属纳米颗粒。对于微生物的检测，金属纳米颗粒的直径为10纳米至200纳米。

而所述采集模块包括用于向所述加样板210底部发射激光的光纤探头310，以及支撑所述探头的第二支撑臂320。第二支撑臂320用于支撑光纤探头310，而光纤探与加样板210垂直，向每一个加样孔211发射激光，并且采集拉曼光，并将拉曼光的光信号转为电信号。

采集模块还与分析模块(附图中并未画出)通讯连接。分析模块用于处理采集模块传输过来的信号数据。

工作原理为：

当采集到待测的样品后，将样品与水或者缓冲液进行混合，得到样品溶液。八道移液枪吸取待测溶液至枪头中，然后再加入至包含SERS基底的加样孔211中。当待测溶液与SERS基底充分接触后，光纤探头310向加样孔211发射激光。基于SERS原理，待测溶液中的分子会在激光的作用下向外散射拉曼光，光纤探头310此时采集加样孔211散射的拉曼光，得到光信号。光纤探头310能够将光信号转换为电信号。分析模块可为平板、电脑等。光纤探头310得到电信号后将其发送至分析模块，分析模块再根据这些电信号，生成待测样品对应的拉曼光谱。

为了实现加样的自动化，本实施例中，加样模块和/或反应模块还包括驱动机250构。在第一种自动化方式中，第一支撑臂120包括固定臂123，驱动机250构为设置在固定臂123上的多道移液枪110连接的移液枪移动装置122。固定臂123与移液枪移动装置122固定链接，移液枪移动装置122可以控制移液枪上下或左右移动。用户可通过移液枪移动装置122，调整移液枪的位置，实现将待测溶液与所要加样的加样孔211进行对应，从而自动且精确地将待测溶液加到加样孔211中。

在第二种自动化方式中，反应模块包括驱动机250构，该驱动机250构与加样板210连接，使得加样板210能够在加样基座220上只有活动。该驱动机250构可为三维驱动机250构，使得加样板210能够上升、下降以及左右移动。在这种方式下，移液枪不需要另外移动，而是通过加样板210的移动来进行加液。如图1所示，本实施例的驱动机250构可包括设置于加样板210下方的移动座230以及驱动移动座230移动的驱动机250。

进一步地，SERS基底为固定或半固体。如果待测样品是纯溶液，则可直接进行检测，若待测样品是混合溶液，例如对乳酸菌饮品中的乳酸菌含量进行检测，则待测样品中除了乳酸菌还包括大量的其他成分，因此，为了提高识别的精确性，在本实施例中，SERS基底还包括分子识别元素，该分子识别元素可以是与待检测的微生物具有特异结合能力的短肽、抗体等。分子识别元素与金属纳米颗粒连接，因此将待测溶液与SERS基底接触并清洗后，与分子识别元素能够结合的微生物保留，而其他成分会被清洗走。

在此基础上，若想要对接触后的SERS基底进行清洗，一般是用多道移液枪110将加样孔211中与SERS基底充分接触后的待测溶液吸走，然后再用缓冲液或水加入至该加样孔211中，再将他们作为废液吸走。整个流程较为繁琐。因此，在本实施例中，反应模块还包括真空歧管240以及与所述真空歧管240通道连接的废液收集器，真空歧管240位于所述加样板210下方，加样孔211的底部设有若干个缝隙，同时，加样孔211的底部与真空歧管240通道连接。真空歧管240利用负压的原理，通过加样孔211的底部，能够将加样孔211上的液体吸下来，并且运输至通道连接的废液收集器中。多道移液枪110在此过程中只需要向加样孔211加两次液体，不再需要吸液，弃液。另一方面，真空歧管240吸废液的效率以及有效率也比多道移液枪110更高。

此外，SERS基底可以贴附在加样孔211的侧壁以及底部。当SERS基底贴附加样孔211的底部时，由于加样孔211的底部存在缝隙，真空歧管240多次吸液，可能会对SERS基底产生破坏，因此，在本实施例中，SERS基底并非直接贴附于加样孔211的底部。加样孔211的底部设有薄片，而SERS基底贴附于该薄片的表面，液体能够透过薄片与底部的间隙，从加样孔211底部的缝隙穿透，而SERS基底与缝隙间隔着薄片，因此，SERS基底的不会由于真空歧管240的影响而变形或破损。

进一步地，虽然光纤探头310本身可以起到发射激光以及采集光信号的能力。但是本实施例中的加样板210具有多个加样孔211。光纤探头310若同时发射激光同时采集，则需要精确的确定每一个光信号的来源。对光纤探头310的要求较高。

因此，在本市实施例中，为了便于确定每一加样孔211对应的拉曼光，在加样板210下方设置读板器340。同时，每一个加样孔211的底部的材质为透明材质，因此拉曼光能够透过底部，将光信号传递给读板器340。读板器340设有与每一个加样孔211对应的采集点。当存在拉曼光时，采集点将采集到的光信号转为电信号，并发送给分析模块，分析模块根据为每一个采集点设置的位置坐标，即可确定根据电信号得到的拉曼光谱所对应的加样孔211，从而进一步确定其对应的待测溶液。为减少空间，如图2所示，读板器340镶嵌在加样基座220的上表面。

若该加样板210下方设置有真空歧管240，则该真空歧管240与每一个加样孔211对应的区域为透明材质，以便于拉曼光穿透加样孔211底部以及真空歧管240，传递给读板器340。同理，薄片也为透明材质。

进一步地，为了节省整个设备的大小，本实施例中，将第二支撑臂320与第一支撑臂120中的固定臂123连接。此外当光线探头的数量为一时，为了便于光纤探头310将激光发生至各个加样孔211，该第二支撑臂320为旋转臂330，旋转臂330与控制器连接，用户可通过控制器调整光纤探头310的方向以及位置，从而实现向不同的加样孔211发射激光。当光线探头的数量为多个时，例如数量与加样孔211的数量相同，且位置一一对应，则该光纤探头310可直接垂直向下发射激光。

Claims

1.一种基于SERS的样品检测设备，其特征在于，包括：

加样模块、反应模块、采集模块以及分析模块；

所述分析模块与采集模块通讯连接。

2.根据权利要求1所述基于SERS的样品检测设备，其特征在于，所述第一支撑臂包括与所述多道移液枪连接的移液枪移动装置，以及与所述移液枪移动装置连接的固定臂。

3.根据权利要求1所述基于SERS的样品检测设备，其特征在于，所述反应模块还包括与所述加样板连接的驱动机构。

4.根据权利要求1所述基于SERS的样品检测设备，其特征在于，所述SERS基底还包括分子识别元素，所述金属纳米颗粒与所述分子识别元素连接。

5.根据权利要求1所述基于SERS的样品检测设备，其特征在于，所述金属纳米颗粒的直径为10纳米至200纳米。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述基于SERS的样品检测设备，其特征在于，所述反应模块还包括真空歧管以及与所述真空歧管通道连接的废液收集器，所述真空歧管位于所述加样板下方；

7.根据权利要求6所述基于SERS的样品检测设备，其特征在于，所述底部设有薄片，所述SERS基底贴附于所述薄片的表面。

8.根据权利要求1所述基于SERS的样品检测设备，其特征在于，所述加样孔的底部为透明材质；

9.根据权利要求2所述基于SERS的样品检测设备，其特征在于，所述第二支撑臂与所述固定臂连接。