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全自动多通道SPR检测仪器的设计与实现

李奇林  
【摘要】:SPR传感技术与传统检测手段相比,具有无需对样品进行标记、所需样品量少、实时动态检测、灵敏度高等优点,在医学诊断、环境监测、生物技术、药品研制和食品安全检验等领域都有广阔的应用前景。但是目前商业化的SPR仪器大都是面向实验室分析的大型精密仪器,这些仪器为了获得更好的测量精度及自动化检测能力,其光学系统、自动进样系统较为复杂,存在着体积大、成本高的缺点,限制了它的推广运用。因此,研制一种全自动、高灵敏度、低成本的SPR检测仪器,无疑有着巨大的社会和经济效益。 本文介绍了一种自主研发的基于表面等离子体共振(SPR)原理的全自动多通道SPR检测仪器。该检测仪器由取样系统、样品进样系统、SPR传感器和控制电路几部分组成。取样系统包括一个可上下移动的样品注射针和16孔样品盘,可实现15种样品测量以及注射针自动清洗。样品进样系统由两个精密注射泵和一个电动回转阀组成,能够保证在样品全自动进样过程中,始终有溶液流过SPR传感器表面。整个样品测量过程由取样系统、进样系统和控制电路共同完成,采用能够有效避免缓冲液或再生液与样品混合的空气隔离的进样方式,减小了仪器的测量误差。传感器是整个仪器的核心,采用了实验室自主设计的双通道SPR传感器。控制电路主要包括:以C8051F020为核心的MCU控制单元,对自动进样系统的泵、阀进行控制;以CY7C68013为核心的USB2.0接口电路,实现与PC机的双向通信,将实时采集的数据上传到PC机进行进一步的分析处理。通过蔗糖溶液浓度的检测实验和数据分析,证明仪器有较高的分辨率、灵敏度,很好的重复性。


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