[发明专利]一种无标记监测微阵列生物分子反应的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种微阵列生物分子反应的监测装置，特别涉及一种高通量快速无标记监测生物分子反应的装置。

背景技术

监测生物分子常用的方法是荧光标记法和表面等离子共振法。荧光标记是一种常用的有损监测方法，这种方法存在监测过程复杂、能改变蛋白质分子的结构并产生光致漂白现象等缺点；表面等离子共振是目前常用的无标记监测生物分子相互作用的方法，此种方法要求生物分子微阵列要在功能性金薄膜上构成，且对金薄膜的厚度和均匀性要求很高。

斜入射光反射差技术(Oblique-incidence reflectivity difference，以下简称OIRD)是一种高灵敏度的特殊的测量表面薄膜光学性质的光学测量技术，它可以监测到薄膜生长过程中相对反射率ΔR/R＝1×10^-5和覆盖角Δθ＝0.02的变化，一直被广泛应用于薄膜材料的生长过程的实时原位无创的监测。近年来该方法也被应用到生物分子监测中，如文献1(Detection of biomolecular microarrays withoutfluorescent-labeling agents，SPIE 5328(121)，2004)所介绍的，在实验中采用直径为3μm的光斑照射样品，用一个硅光电二极管接收反射光，实验过程中光路是固定不动的，被测样品做二维移动。整个装置包括在光路上顺序设置的P偏振的激光光源、光弹调制器、普克盒(Pockels cell)和透镜组成的入射光路系统，由透镜、检偏器和光电探测器组成的出射光路部分及数据采集和处理系统，文献中采用此装置在没有荧光标记的条件下分别进行了生物分子阵列合成反应检测、微阵列的光学性质的定量检测和水溶液中微阵列的检测。此种监测装置对于多阵元生物分子微阵列反应的监测需要的时间长，并且样品的移动给监测结果带来了难以避免的系统噪声。

发明内容：

本发明的目的是克服现有OIRD生物分子监测技术的缺陷，从而提供一种无须移动样品、监测时间短、系统噪声低的无标记监测微生物阵列生物分子反应装置。

本发明提供的一种无标记监测微生物阵列生物分子反应的装置，包括入射光路、样品台、出射光路和数据采集和处理系统，所述入射光路包括激光器、起偏器、光弹调制器和移相器，其中在激光器输出光前方光路上顺序设置起偏器、光弹调制器和移相器；所述出射光路包括检偏分析仪和光电信号转换器，经样品台上的样品反射后的出射光束前方顺序安置所述检偏分析仪和光电信号转换器，所述光电信号转换器电连接到所述数据采集和处理系统，其特征在于，

所述入射光路还包括设置于移相器和样品台之间的扩束装置；

还包括一机械关节，该机械关节由两块垂直固定在样品台上的竖板，和一块接受入射光的铝合金平板，与一块用于反射出射光的铝合金平板，所述的两块铝合金平板和两块竖板上开有圆弧形固定螺孔，通过一螺栓将两块铝合金平板斜向固定在竖板上组成，所述的螺孔为四分之一圆弧状，铝合金板可以在0-90°之间调解；

所述入射光路设置在接受入射光的铝合金平板上，和所述的出射光路设置在用于反射出射光的铝合金平板上；

所述光电信号转换器包括CCD面阵、脉冲开关电路、第一锁相放大器和第二锁相放大器，其中所述CCD面阵输出端分别电连接至脉冲开关电路、第一锁相放大器和第二锁相放大器的输入端。

在上述的技术方案中，所述数据采集和处理系统包括，BNC适配器、数据采集卡和数据处理装置；其中所述BNC适配器接收所述第一锁相放大器和第二锁相放大器输出信号，并对锁相输出的信号进行分通道处理，将每一个锁相放大器输出的信号都分成振幅信息和位相信息两个部分；

所述数据采集卡采集BNC适配器输出的数据，并传送给数据处理装置；

所述数据处理装置对数据采集卡发送来的数据进行存储、分析和处理。

在上述的技术方案中，所述扩束装置为光束展宽透镜组，所述光束展宽透镜组包括准直镜筒和两个分别设置在所述准直镜筒两端的连续变倍扩束镜头，通过调节准直镜筒的长度，可以调节出射光束横截面的直径。

在上述的技术方案中，所述的入射光路与出射光路通过可调节光束入射角度的机械关节连接。

在上述的技术方案中，所述的激光器是波长为632.8nm的线偏振He-Ne激光器。

在上述的技术方案中，所述光弹调制器为调制频率Ω＝50kHz。

在上述的技术方案中，所述样品台为带有样品固定机构的具有三维手动调节的不锈钢平台。

本发明的优点在于：