[发明专利]一种利用表面等离子芯片的计算芯片成像生物传感平台

说明书

本发明公开一种利用表面等离子芯片的计算芯片成像生物传感平台，包括表面等离子芯片和CCD图像传感器，表面等离子芯片是由玻璃基底的金属膜层上制作的至少一个微阵列像素组成，每个微阵列像素由周期的金属纳米线阵列组成，每个微阵列像素的在X方向和Y方向均为分立单元，表面等离子芯片作为传感芯片，CCD图像传感器作为探测元件，CCD图像传感器贴装在表面等离子芯片的玻璃基底的背面，用来记录微阵列像素的衍射图像，通过分析衍射图像得到被测蛋白质膜层的浓度或分子间相互作用的信息。本生物传感平台结构紧凑、重量轻、无透镜集成芯片成像、无化学反应过程、无标记探测的特点。

技术领域

本发明涉及用于疾病筛查和流行病的预防领域的生物传感器，特别涉利用表面等离子模式的表面等离子芯片的计算芯片成像生物传感平台。

背景技术

有效的诊断和检查对于疾病筛查和流行病的预防是至关重要的。目前大多数的医疗检查手段都是耗时且伴随价格昂贵的化学过程，尤其在发展中国家，急切需要一种有效的、易操作的检测手段。

生物传感器(biosensor)是对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器，是由生物敏感材料作识别元件(如酶、抗体、核酸等生物活性物质)与适当的理化换能器(如氧电极、光敏管等)及信号放大装置构成的分析工具或系统。

但是，目前，生物传感器的广泛应用仍面临着一些困难，如活性强、选择性高的生物传感元件的选择；信号检测器的使用寿命的提高；信号转换器的使用寿命的提高；生物响应的稳定性和生物传感器的微型化、便携式等问题。

本发明利用表面等离子谐振技术，无需复杂、耗时、昂贵的化学反应过程，解决了利用化学反应的生物传感器的一系列难题。

发明内容

本发明提供一种利用表面等离子芯片的计算芯片成像生物传感平台，该传感平台重量轻，紧凑，可作现场护理和诊断工具，可提供实时检测结果，不需专业医护人。

本发明通过以下技术方案实现：

一种利用表面等离子芯片的计算芯片成像生物传感平台，包括表面等离子芯片和CCD图像传感器，所述的表面等离子芯片是由玻璃基底的金属膜层上制作的至少一个微阵列像素组成，所述的微阵列像素上面可附着被测的单层或双层蛋白质膜层，每个微阵列像素由周期的金属纳米线阵列组成，每个微阵列像素的在X方向和Y方向均为分立单元，相邻的微阵列像素单元间无金属膜间隔，所述的表面等离子芯片作为传感芯片，CCD图像传感器作为探测元件，CCD图像传感器直接贴装在表面等离子芯片的玻璃基底的背面，CCD图像传感器用来记录微阵列像素的金属纳米线结构的衍射图像，通过分析衍射图像得到被测蛋白质膜层的浓度或分子间相互作用的信息。

所述的表面等离子芯片的微阵列像素在X方向为一维像素阵列，Y方向为多个此一维像素阵列的排列。

所述的表面等离子芯片周期阵列衍射图样采用SP(-1，0)表面等离子模式，CCD图像传感器记录的表面等离子模式即为SP(-1，0)模式的衍射图案。

所述的表面等离子芯片是由厚H＝1mm的玻璃基底(12)和厚h＝50nm金属膜层上制作的至少一个微阵列像素，每个微阵列像素尺寸长L×宽D＝100μm×100μm，由线宽d＝150nm、周期T＝300nm的金属纳米线阵列组成，所述的LD照明光源的峰值控制在638nm，带宽为12nm。

本发明制作的微阵列像素是分立的金属纳米线结构，限制热传导，提高纳米结构的光热效应；光热效应产生的特定温度梯度场，在进行蛋白质膜层样本分析时，结合金属纳米线阵列结构的光学作用力和热作用力，提高纳米粒子的操控效率，能够探测的分子层厚度可小到纳米量级。本生物传感平台结构紧凑、重量轻、无透镜集成芯片成像、无化学反应过程、无标记探测的特点。

附图说明：

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。