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項目簡介： 表面等離子共振（SPR）生物傳感技術是近年來迅速發展起來的 用于分析生物分子相互作用的一項技術。這種檢測手段與傳統方法比 較，具有樣品不需要純化、標記，并且可以實時、動態、高靈敏檢測 等優點，因此 SPR 傳感器在很多領域具有廣闊的應用前景，如疫苗 研制、疾病診斷、疾病治療、藥物靶標、藥物開發、基因測序、案件 偵破、環境檢測、食品安檢以及興奮劑檢測等。本項目的目的是研制 一種基于 SPR 技術的光機電一體化系統。 我校于 1999 年開始從事有關方面的研究，2004 年底研制完成了 第一套單通道 SPR 生物醫學檢測試驗系統。最近幾年中，我們針對被廣泛采用的棱鏡耦合結構 SPR 傳感器存在的不足，課題組在天津 市科技攻關培育項目、國家基金及天津市科技支撐計劃重點項目的支 持下，研制成功基于傳感芯片的多通道 SPR 生物醫學檢測實驗系統。 這種新穎的集成化結構具有明顯的技術優勢，而且符合 SPR 傳感系 統小型化、儀器化的發展趨勢，為系統最終產品化奠定了基礎。目前 已經完成儀器化，結構設計及操作便利方面還需進一步完善，以便使 非專業人員能夠完成操作；數據分析算法及軟件需要進一步開發，以 達到實用化。 技術水平及應用前景 所開發的試驗系統已經達到了國際先進水平，申請專利兩項。產 品化后，可以用于疫苗研制、疾病診斷、疾病治療、藥物靶標、藥物 開發、基因測序、案件偵破、環境檢測、食品安檢以及興奮劑檢測等， 具有很好的應用及市場前景。 首先，一套智能化的 SPR 生物醫學檢測分析系統的批量生產成 本預計為 10 萬元人民幣左右，而國際上同類產品（瑞典 BIAcore 公 司生產）的最低售價為 10 萬美元左右。可見，SPR 生物醫學檢測分 析系統是一種高技術含量、高附加值的產品。 其次，SPR 生物醫學檢測分析系統中的傳感耦合部件因其進口成 本很高，目前還是一種半消耗品，即每完成一次測試后需作再生處理， 這樣可重復使用幾次，然后予以更換；即使這樣，單次檢測成本也在 200 元人民幣以上。本項研究可以將傳感耦合部件集成為便于批量生 產的傳感芯片，可大幅降低成本。再生技術的研究成功，可以進一步 降低使用成本；若能大批量生產，在成本很低的情況下，也可實現一 次性使用。預計每個芯片的批量生產成本不到 50 元人民幣，售價如 果為 100 元人民幣，單次檢測的成本將大幅降低。這樣，一方面便于系統的推廣應用，另一方面傳感芯片作為一次性消耗品，需求量極大， 由耗材產生的利潤也是非常可觀的。 另外，我們還可以在此項研究的基礎上，進一步開發適合于藥物 靶標、藥物開發、案件偵破、環境監測、食品安全檢驗以及興奮劑檢 測等其它眾多領域進行檢測分析的系列產品，其巨大的經濟效益和社 會效益是不言而喻的。 

項目成果/簡介:表面等離子共振（SPR）生物傳感技術是近年來迅速發展起來的用于分析生物分子相互作用的一項技術。這種檢測手段與傳統方法比較，具有樣品不需要純化、標記，并且可以實時、動態、高靈敏檢測等優點，因此 SPR 傳感器在很多領域具有廣闊的應用前景，如疫苗研制、疾病診斷、疾病治療、藥物靶標、藥物開發、基因測序、案件偵破、環境檢測、食品安檢以及興奮劑檢測等。本項目的目的是研制一種基于 SPR 技術的光機電一體化系統。 我校于 1999 年開始從事有關方面的研究，2004 年底研制完成了第一套單通道 SPR 生物醫學檢測試驗系統。最近幾年中，我們針對被廣泛采用的棱鏡耦合結構 SPR 傳感器存在的不足，課題組在天津市科技攻關培育項目、國家基金及天津市科技支撐計劃重點項目的支持下，研制成功基于傳感芯片的多通道 SPR 生物醫學檢測實驗系統。這種新穎的集成化結構具有明顯的技術優勢，而且符合 SPR 傳感系統小型化、儀器化的發展趨勢，為系統最終產品化奠定了基礎。目前已經完成儀器化，結構設計及操作便利方面還需進一步完善，以便使非專業人員能夠完成操作；數據分析算法及軟件需要進一步開發，以達到實用化。應用范圍:所開發的試驗系統已經達到了國際先進水平，申請專利兩項。產品化后，可以用于疫苗研制、疾病診斷、疾病治療、藥物靶標、藥物開發、基因測序、案件偵破、環境檢測、食品安檢以及興奮劑檢測等，具有很好的應用及市場前景。 首先，一套智能化的 SPR 生物醫學檢測分析系統的批量生產成本預計為 10 萬元人民幣左右，而國際上同類產品（瑞典 BIAcore 公司生產）的最低售價為 10 萬美元左右。可見，SPR 生物醫學檢測分析系統是一種高技術含量、高附加值的產品。 其次，SPR 生物醫學檢測分析系統中的傳感耦合部件因其進口成本很高，目前還是一種半消耗品，即每完成一次測試后需作再生處理，這樣可重復使用幾次，然后予以更換；即使這樣，單次檢測成本也在200 元人民幣以上。本項研究可以將傳感耦合部件集成為便于批量生產的傳感芯片，可大幅降低成本。再生技術的研究成功，可以進一步降低使用成本；若能大批量生產，在成本很低的情況下，也可實現一次性使用。預計每個芯片的批量生產成本不到 50 元人民幣，售價如果為 100 元人民幣，單次檢測的成本將大幅降低。這樣，一方面便于系統的推廣應用，另一方面傳感芯片作為一次性消耗品，需求量極大，由耗材產生的利潤也是非常可觀的。 另外，我們還可以在此項研究的基礎上，進一步開發適合于藥物靶標、藥物開發、案件偵破、環境監測、食品安全檢驗以及興奮劑檢測等其它眾多領域進行檢測分析的系列產品，其巨大的經濟效益和社會效益是不言而喻的。

本發明公開了一種拋物柱面反射棱鏡耦合的表面等離子共振傳感器，包括光發射組件、光接收組件和用于接收光發射組件發出的光線并將其反射至光接收組件的光反射組件。所述的光發射組件沿光線方向依次設有光源、擴束鏡、準直鏡、濾光片和矩形光闌；所述的光反射組件由拋物柱面反射棱鏡和位于拋物柱面反射棱鏡的焦線部位的金屬薄膜組成；所述的光接收組件由接收光反射組件發出的光線的偏振分光棱鏡、用于接收偏振分光棱鏡發出s光的第一CCD陣列和用于接收偏振分光棱鏡發出p光的第二CCD陣列組成。本發明表面等離子共振傳感器結構簡單緊湊，光束匯聚準確，制作與調試簡便，有效提高了角度調制型表面等離子共振傳感器的檢測穩定性。

表面等離子共振（SPR）生物傳感技術是近年來迅速發展起來的用于分析生物分子相互作用的一項技術。這種檢測手段與傳統方法比較，具有樣品不需要純化、標記，并且可以實時、動態、高靈敏檢測等優點，因此 SPR 傳感器在很多領域具有廣闊的應用前景，如疫苗研制、疾病診斷、疾病治療、藥物靶標、藥物開發、基因測序、案件偵破、環境檢測、食品安檢以及興奮劑檢測等。本項目的目的是研制一種基于 SPR 技術的光機電一體化系統。 我校于 1999 年開始從事有關方面的研究，2004 年底研制完成了第一套單通道 SPR 生物醫學檢測試驗系統。最近幾年中，我們針對被廣泛采用的棱鏡耦合結構 SPR 傳感器存在的不足，課題組在天津市科技攻關培育項目、國家基金及天津市科技支撐計劃重點項目的支持下，研制成功基于傳感芯片的多通道 SPR 生物醫學檢測實驗系統。這種新穎的集成化結構具有明顯的技術優勢，而且符合 SPR 傳感系統小型化、儀器化的發展趨勢，為系統最終產品化奠定了基礎。目前已經完成儀器化，結構設計及操作便利方面還需進一步完善，以便使非專業人員能夠完成操作；數據分析算法及軟件需要進一步開發，以達到實用化。

　　擬針對復雜光滑表面加工原位測量、半導體材料生長監控、MEMS膜層材料特性等研究領域應用中，動態檢測所帶來的基準面形變化大、形變動態范圍大、檢測速度要求高等難題，提供一種光滑表面形變高精度瞬態測量技術。最大可測形變量可達150微米，精度優于1微米，測量速度優于10幀每秒。 　　本項目研究團隊長期從事精密光電測試及成像理論和技術科研工作。在國家自然科學基金等支持下，深入研究了基于部分補償法和數字莫爾移相干涉的光學面形測試理論和方法，形成了光學面形高精度測量的系統理論，并研發了光學面形高精度測量原理樣機，在中國空間技術研究院、中國計量研究院、清華大學深圳研究生院等重要科研單位得到應用，解決相關的技術難題。先后申請國家發明專利18項，已獲授權13項，發表學術論文30余篇。

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