[发明专利]用于生物分子相互作用实时检测的干涉成像方法及其系统

权利要求书

1.一种用于生物分子相互作用实时检测的干涉成像方法，其特征在于，该方法是基于表面等离子体共振阵列生物传感原理，将光源发出的光经准直再通过偏振棱镜，并经扩束后射到传感单元中；从传感单元反射的光经二分之一波片、成像镜头和偏振分束棱镜后，分成透射和反射2路光，该2路光的传播方向正交，且同时分别干涉成像在2台CCD上，2路干涉图像的相位差为180°；计算机实时从2台CCD上采集到相位差为180°的2帧干涉图像，通过解算该2帧干涉图像，得到1张反映即时金膜表面的折射率分布信息图；不断测量传感单元中连续发生的反应，得到一系列折射率分布随时间变化的实时信息图。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

1)半导体激光器发出的光经过光纤耦合和准直后，再通过偏振器，得到偏振方向可调的线偏振准直光束；

2)所述的线偏振准直光束通过扩束镜后，入射到生物传感单元中的传感芯片的玻璃基底与金膜之间的界面上，激发金膜上的表面等离子体共振，同时又从该界面反射；

3)所述的反射光通过二分之一波片，该二分之一波片的快轴方向与S偏振方向成22.5°角，以便调整反射光的偏振状态，接着通过成像镜头，由成像镜头将金膜表面成像；

4)通过成像镜头的光又射入偏振分束棱镜，经过偏振分束棱镜后被分成传播方向为正交的2路偏振光，同时每路偏振光均产生干涉，2路偏振光所产生的干涉图像的相位差为180°，分别投射在2台CCD上，即将干涉图像成像CCD上，2路偏振光的干涉图像都包含同一金膜表面的折射率分布信息；

5)计算机实时采集成像在2台CCD上的干涉图像，即相位差为180°的2帧图像，并进行存储与处理；

6)计算机利用采集到相位差为180°的2帧干涉图像，根据公式[1]

A=I0-I180I0+I180---[1]]]>

计算出这2帧干涉图像所反映的金膜表面折射率分布，即得到折射率分布信息图；式中，I₀为其中一帧干涉图像的灰度，I₁₈₀为另一帧干涉图像的灰度；

7)生物反应不断进行，计算机持续采集干涉图像，实时解算所采集到的干涉图像，便得到一系列反映生物分子相互作用所对应的折射率变化信息图。

3.一种基于上述方法的用于生物分子相互作用实时检测的干涉成像系统，其特征在于：包括产生准直光的入射臂，接收准直光并激发表面等离子体共振的生物传感单元，将从生物传感单元射出的光分成正交的2路偏振光且分别干涉成像的反射臂，以及包含获取干涉图像的2台CCD和计算机的信号采集处理单元；

所述入射臂中的偏振激光准直部分包括：半导体激光器、依次设置在半导体激光器出射光路中的单模光纤、激光准直器、偏振棱镜和扩束镜；

所述生物传感单元包括接收从入射臂射出的光的直角或梯形棱镜，置于直角或梯形棱镜底面的折射率匹配层，置于折射率匹配层下的传感芯片以及位于传感芯片下面的流体池；该传感芯片由玻璃基底以及镀在该玻璃基底的下表面上的30-50nm厚的金膜，所述棱镜、折射率匹配层和传感芯片玻璃基底的折射率相同；所述反射臂中包括设置在生物传感单元出射光路中的二分之一波片、成像镜头和偏振分束棱镜，该二分之一波片的快轴方向与S偏振方向成22.5°角；

所述信息采集处理单元包括2台CCD或CMOS以及与之相连的计算机；2台CCD的接收面分别与从偏振分束棱镜正交射出的2路干涉偏振光垂直，且CCD位于成像透镜的焦面上。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述半导体激光器的波长为600-900nm；所述入射臂中的扩束镜的扩束倍数为2-8倍。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述的折射率匹配层为与棱镜及传感芯片玻璃基底折射率相同的折射率油膜。