CN217786902U - 一种便携式微型NanoSPR检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式微型NanoSPR检测设备，属于纳米等离子共振检测技术领域，包括壳体和固定设置在所述壳体内的前置透镜组件、后置透镜组件、光源、Y型光纤、控制组件；壳体上还设有插卡槽；NanoSPR生物芯片卡插入插卡槽中，光源发出的光经过前置透镜组件、Y型光纤的主光纤后，从测试光纤和参比光纤的探头射出，测试光纤的探头的光照射NanoSPR生物芯片卡上的生物芯片，产生表面等离子共振反应，光线透射后背后置透镜组件聚焦处理后被控制组件接收，经芯片内部计算后得出相应检测数据和全光谱。这种检测设备能够随时随地利用NanoSPR生物芯片的待测物定性定量检测。检测效率高，出结果快，设备体积更小，更便携。

Description

一种便携式微型NanoSPR检测设备

技术领域

本实用新型属于纳米等离子共振检测技术领域，特别是一种便携式微型NanoSPR检测设备。

背景技术

微流表面等离子体共振技术(Surface Plasmon Resonance，NanoSPR)被普遍应用于各种生物化学检测方法中。NanoSPR(纳米等离子共振)生物芯片是一种包被有特定抗体或抗原的特殊芯片，通过与待测样品中的抗原或抗体结合，再利用全光谱酶标仪检测绘制全光谱，完成待测样品中某目标物的定性定量检测。目前使用的大多数NanoSPR生物芯片卡的检测原理是：将样本加至生物芯片卡的流动池中，与流动池中的微流控芯片(Microfluidic Chip)反应，然后放入酶标仪等仪器中检测全光谱、OD值等数据。酶标仪是一种用于酶联免疫吸附试验的专用仪器。

现有的用于表面等离子共振技术的检测仪器中，例如中国授权专利CN215115880U提供了一种手持式可调控SPR传感器装置，包括探头组件、壳体，以及设置在壳体内的入射组件、信号采集组件和主控芯片，以及设置于壳体表面的显示屏，探头组件包括探头外壳、反光镜和金属薄膜。又例如中国授权专利CN210155035U提供了一种新型多通道手持式SPR检测仪，包括壳体、光入射组件、光反射组件和光接收组件；传感芯片包括基板以及镀金玻璃片；壳体前后两侧内表面对称设置有传感芯片导轨，传感芯片导轨上滑动设置有传感芯片支架，传感芯片设置在传感芯片支架内，壳体表面且与多个样本储存槽及样本回收槽对应位置处分别设置有注入口密封连接装置抽出口密封连接装置。

然而，上述这些检测仪器的用途和使用方法限制其仅能用于表面等离子共振技术。基于NanoSPR定性定量检测技术的原理，可以将其广泛应用于各类不同待测物质的胶体金法、ELISA酶联免疫法等检测方法中，对于不同的待测物质和使用方法，需要针对性地使用不同的NanoSPR生物芯片卡。上述这些检测仪器显然不能适应NanoSPR检测技术的特殊要求。

发明内容

为了解决上述现有技术的问题，本实用新型提供一种便携式微型NanoSPR检测设备，通过以下技术方案实现。

一种便携式微型NanoSPR检测设备，包括壳体和固定设置在所述壳体内的前置透镜组件、后置透镜组件、光源、Y型光纤、控制组件；所述壳体上还设有插卡槽；所述Y型光纤包括主光纤和连接在所述主光纤同一端的测试光纤和参比光纤，所述插卡槽位于所述测试光纤的探头和所述后置透镜组件之间，所述插卡槽相对的两个侧面分别对称设有透射孔，所述测试光纤的探头与所述透射孔对应；所述参比光纤的探头与空白对照腔对应；所述前置透镜组件位于所述Y型光纤的接头和所述光源之间；所述控制组件包括控制芯片、感光元器件、开关，还包括电源/电源线；其中1个所述感光元器件位于与所述插卡槽相对的所述后置透镜组件另一侧，另1个所述感光元器件位于与所述参比光纤的探头相对的所述空白对照腔另一侧；所述控制组件与所述光源电连接；所述后置透镜组件与所述插卡槽内部的透射孔相对设置。

本实用新型提供的上述便携式微型NanoSPR检测设备，主要与集成了NanoSPR生物芯片的检测卡连同使用的，其使用方法为：

(1)打开开关，光源发出光线，经过前置透镜组件将光线通过折射等作用调整为平行光，射入主光纤中，随后分别从测试光纤和参比光纤的探头射出；参比光纤用作空白对照，测试光纤的探头发出的光线穿过插卡槽内两侧的透射孔，照射在后置透镜组件上。

(2)使用NanoSPR生物芯片检测卡完成取样、反应等一系列准备工作后，将待检测的NanoSPR生物芯片检测卡插入插卡槽中，使NanoSPR生物芯片与透射孔正好对应；参比光纤用作空白对照(从参比光纤探头射出的光线不需要经过后置透镜组件，而是经过空白对照腔直接照射在感光元器件上)，测试光纤的探头发出的光线穿过插卡槽内一侧的透射孔，照射在生物芯片上的金属层和反应产物的作用下发生等离子共振现象；

(3)产生的散射光透射过生物芯片，穿过插卡槽内另一侧的透射孔，照射在后置透镜组件上，经过汇聚聚焦处理后投射在感光元器件上完成信号采集，光谱信号转化成电信号并传输给控制组件；最终获得全光谱图等检测数据。

本实用新型提供的上述便携式微型NanoSPR检测设备中，前置透镜组件是为了聚焦光源发出的光线，后置透镜组件是为了聚焦，前置透镜组件和后置透镜组件均可以选择购买市场上常用的各类透镜，根据光源的发光参数进行组合后获得；这种调试技术属于本领域常见可实现的技术手段。光源一般选用LED光源。本实用新型提供的NanoSPR检测设备是利用了NanoSPR透射检测原理，光纤探头发出的单色光，照射到NanoSPR生物芯片上产生等离子共振后，透射到后面的后置透镜组件上，且设置参比光纤的目的是空白对照；因此Y型光纤只需要选用最常规的单向发光的Y型光纤即可。控制组件中的控制芯片、感光元器件和开关均可以使用市场上常见的能够实现本实用新型相应目的的型号。

优选地，所述感光元器件为硅光二极管、光电倍增管、CMOS图像传感器或成像传感器。这些都是常见的感光元器件，用于接收经表面等离子共振反应后产生的散射光谱，并转化成电信号。

优选地，所述插卡槽内部的末端设有触碰传感器，所述触碰传感器与所述控制组件电连接。触碰传感器为常见的电子传感器，将其设置在特定的位置；当插入的生物芯片检测卡接触到触碰传感器后，保证生物芯片刚好与插卡槽内的透射孔对应。由此起到芯片检测卡插入程度的提醒作用。

优选地，所述插卡槽的内壁设有硅胶层，所述插卡槽的截面尺寸与NanoSPR生物芯片卡的截面匹配。硅胶层的存在起到了轻微的过盈配合效果，是为了提高插卡槽内壁与芯片检测卡的摩擦力，避免检测卡滑脱。

优选地，所述控制组件还包括发光二极管，所述发光二极管与控制芯片电连接。发光二极管能够起到指示的作用，通过发出不同颜色的光，起到提示设备是否开关机，是否工作，以及检测卡是否插入到位等目的。

优选地，所述前置透镜组件还含有滤光片。滤光片的作用是将光源发出的混合白光过滤后形成单一颜色的光。

优选地，所述光源上还设有平行排列的若干散热片。散热片能够便于萨法光源发光产生的热量。

优选地，所述壳体的长度不超过150mm，宽度不超过120mm，高度不50mm。通过对本实用新型的检测设备的各种组件进行集成化排布，缩短Y型光纤的长度，选择合适的排线和走线方式；相比于现有的全光谱仪等仪器设备，可以显著缩小其体积，使其更便于携带。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：提供了一种集成化程度更高的便携式NanoSPR检测设备，通过将前置透镜组件、后置透镜组件、光源、Y型光纤、控制组件和电源等电子元器件进行装配，获得了一种能够随时随地利用NanoSPR生物芯片的待测物定性定量检测。检测效率高，出结果快，设备体积更小，更便携。

附图说明

图1为实施例1提供的便携式微型NanoSPR检测设备的内部结构示意图；

图2为经过优选后的插卡槽插入芯片卡时的局部俯视演示图；除插卡槽和壳体以外的其他部件均未画出。

图中：1、壳体；2、前置透镜组件；3、后置透镜组件；4、光源；5、Y型光纤；501、主光纤；502、测试光纤；503、参比光纤；6、控制组件；601、控制芯片；602、感光元器件；603、开关；7、电源线；8、插卡槽；9、透射孔；10、空白对照腔；11、散热片；12、触碰传感器；13、硅胶层。

具体实施方式

以下将结合附图对本专利中各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本专利所保护的范围。

在本专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。需要指出的是，所有附图均为示例性的表示。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本专利做进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的便携式微型NanoSPR检测设备，包括壳体1和固定设置在所述壳体1内的前置透镜组件2(型号为GLH12-012-012-VIS&Phi：12.50f12.50 VIS，透镜采购自恒洋光学公司，并通过申请人自身调试转配获得)、后置透镜组件3(型号为GLH12-006-006-VIS&Phi：6.30f6.30 VIS，透镜采购自恒洋光学公司，并通过申请人自身调试转配获得)、光源4(LED光源，型号为P8-3535，采购自Osram欧司朗公司)、Y型光纤5(型号为SMA905紫外可见光石英光纤、卤钨灯光源光纤、卤素灯光源光纤，400um，采购自深圳市鑫锐光公司)、控制组件6；所述壳体1上还设有插卡槽8；所述Y型光纤5包括主光纤501和连接在所述主光纤501同一端的测试光纤502和参比光纤503，所述插卡槽8位于所述测试光纤502的探头和所述后置透镜组件3之间，所述插卡槽8相对的两个侧面分别对称设有透射孔9，所述测试光纤502的探头与所述透射孔9对应；所述参比光纤503的探头与空白对照腔10对应；所述前置透镜组件2位于所述Y型光纤5的接头和所述光源4之间；所述控制组件6包括控制芯片601(型号为控制芯片Stm32，采购自意法半导体公司)、感光元器件602(硅光二极管，型号为S9674，采购自滨松公司)、开关603(轻触开关，型号为12x12x4.3，采购自领祥公司)，还包括电源线7；其中1个所述感光元器件602位于与所述插卡槽8相对的所述后置透镜组件3另一侧，另1个所述感光元器件602位于与所述参比光纤503的探头相对的所述空白对照腔10另一侧；所述控制芯片601与所述光源4电连接；所述后置透镜组件3与所述插卡槽8内部的透射孔9相对设置；所述光源4上还设有平行排列的若干散热片11。

本实施例提供的检测设备，主要与集成了NanoSPR生物芯片的检测卡连同使用的，其使用方法为：

(1)使用NanoSPR生物芯片检测卡完成取样、反应等一系列准备工作后，将待检测的NanoSPR生物芯片检测卡插入插卡槽中，使NanoSPR生物芯片与透射孔正好对应；

(2)打开开关，光源发出光线，经过前置透镜组件聚焦等处理后，射入主光纤中，随后分别从测试光纤和参比光纤的探头射出；参比光纤用作空白对照，测试光纤的探头发出的光线穿过插卡槽内一侧的透射孔，照射在生物芯片上的金属层和反应产物的作用下发生等离子共振现象；

(3)产生的散射光透射过生物芯片，穿过插卡槽内另一侧的透射孔，照射在后置透镜组件上，经过聚焦等处理后投射在感光元器件上，光谱信号转化成电信号并传输给控制组件；最终获得全光谱图等检测数据。

优选地，如图2所示，所述插卡槽8内部的末端设有触碰传感器12，所述触碰传感器12与所述控制组件6电连接。所述插卡槽8的内壁设有硅胶层13，所述插卡槽8的截面尺寸与NanoSPR生物芯片卡的截面匹配。图2中的其他元器件未画出。

以上实施例详细描述了本实用新型的实施，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节。在本实用新型的权利要求书和技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单改型和改变，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种便携式微型NanoSPR检测设备，其特征在于，包括壳体和固定设置在所述壳体内的前置透镜组件、后置透镜组件、光源、Y型光纤、控制组件；所述壳体上还设有插卡槽；所述Y型光纤包括主光纤和连接在所述主光纤同一端的测试光纤和参比光纤，所述插卡槽位于所述测试光纤的探头和所述后置透镜组件之间，所述插卡槽相对的两个侧面分别对称设有透射孔，所述测试光纤的探头与所述透射孔对应；所述参比光纤的探头与空白对照腔对应；所述前置透镜组件位于所述Y型光纤的接头和所述光源之间；所述控制组件包括控制芯片、感光元器件、开关，还包括电源/电源线；其中1个所述感光元器件位于与所述插卡槽相对的所述后置透镜组件另一侧，另1个所述感光元器件位于与所述参比光纤的探头相对的所述空白对照腔另一侧；所述控制组件与所述光源电连接；所述后置透镜组件与所述插卡槽内部的透射孔相对设置。

2.根据权利要求1所述的便携式微型NanoSPR检测设备，其特征在于，所述感光元器件为硅光二极管、光电倍增管、CMOS图像传感器或成像传感器。

3.根据权利要求1所述的便携式微型NanoSPR检测设备，其特征在于，所述插卡槽内部的末端设有触碰传感器，所述触碰传感器与所述控制组件电连接。

4.根据权利要求1所述的便携式微型NanoSPR检测设备，其特征在于，所述插卡槽的内壁设有硅胶层，所述插卡槽的截面尺寸与NanoSPR生物芯片卡的截面匹配。

5.根据权利要求1所述的便携式微型NanoSPR检测设备，其特征在于，所述控制组件还包括发光二极管，所述发光二极管与控制芯片电连接。

6.根据权利要求1所述的便携式微型NanoSPR检测设备，其特征在于，所述前置透镜组件还含有滤光片。

7.根据权利要求1所述的便携式微型NanoSPR检测设备，其特征在于，所述光源上还设有平行排列的若干散热片。

8.根据权利要求1所述的便携式微型NanoSPR检测设备，其特征在于，所述壳体的长度不超过150mm，宽度不超过120mm，高度不50mm。

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