(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210108287.4 (22)申请日 2022.01.28 (71)申请人 福州大学 地址 350108 福建省福州市闽侯县福州大 学城乌龙江北 大道2号福州大 学 (72)发明人 郭翠霞　黄泽宇　叶子玲　张洪健　 (74)专利代理 机构 福州元创专利商标代理有限 公司 35100 代理人 张灯灿　蔡学俊 (51)Int.Cl. G01N 21/45(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种生物分子自参 考检测方法及装置 (57)摘要 本发明涉及一种生物分子自参考检测方法 及装置， 该方法采用具有不同光程差的两路干涉 路径同步进行分子检测和环境干扰测量， 通过同 一个光谱仪同时记录两 路干涉信号， 并根据光程 差的不同将两路干涉信号从叠加的干涉光谱中 分离开来； 分子检测及环境干扰测量的干涉信号 相位变化分别被两路干涉信号记录， 进而通过相 位求解及差分运算的方式消除环 境干扰； 两个干 涉路径通过采用两个不同厚度或不同折射率的 传感芯片实现。 该方法及装置有利于消除环境干 扰， 提高检测的鲁棒 性和检测精度。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114414530 A 2022.04.29 CN 114414530 A 1.一种自参考生物分子检测方法， 其特征在于， 采用具有不同光程差的两路干涉路径 同步进行分子检测和环境干扰测量， 通过同一个光谱仪同时记录两路干涉信号， 并根据光 程差的不同将两路干涉信号从叠加的干涉光谱中分离开来； 分子检测及环境干扰测量的干 涉信号相位变化分别被两路干涉信号记录， 进而通过相位求解及差 分运算的方式消除环境 干扰。 2.根据权利要求1所述的一种自参考生物分子检测方法， 其特征在于， 环境干扰为样品 中杂质分子的非特异性结合。 3.根据权利要求1所述的一种自参考生物分子检测方法， 其特征在于， 两路干涉信号根 据光程差的不同进行分解； 两路干涉路径由一个单模光纤耦合器和两个具有不同厚度或不 同折射率的传感芯片构成； 两路干涉路径的光程差等于两路传感芯片的光学厚度， 等价于 传感芯片的厚度和折 射率的乘积。 4.一种用于实现如权利要求1 ‑3任一项所述方法的自参考生物分子检测装置， 其特征 在于， 包括生物分子传感器、 注 射泵、 三通阀、 物镜、 准直器、 光纤转换件、 2 ×2单模光纤耦合 器、 光源、 光谱仪和计算机， 所述生物分子传感器包括分设于左、 右两侧的样品腔和参考腔， 注射泵经三通阀同时连接生物分子传感器的样品腔和参考腔， 所述样品腔和参考腔上分别 依次设置物镜、 准直器、 光纤转换件， 且两个光纤转换件分别经光纤连接单模光纤耦合器， 所述单模光纤耦合器还与光源和光谱仪连接， 以同时采集两路干涉信号。 5.根据权利要求4所述的一种自参考生物分子检测装置， 其特征在于， 所述生物分子传 感器由流体芯片和两个传感芯片构成， 所述流体芯片上左、 右两侧分别设有反应腔凹槽及 与反应腔连接的弧形流道凹槽， 所述两个传感芯片为两个不同厚度的玻璃片， 所述两个不 同厚度的传感芯片分别贴覆于左、 右反应腔上， 构成左、 右两侧的样品腔和参 考腔。 6.根据权利要求5所述的一种自参考生物分子检测装置， 其特征在于， 所述传感芯片的 厚度在0.04 ‑2mm之间， 折 射率在1.34 ‑2.3之间。 7.根据权利要求5所述的一种自参考生物分子检测装置， 其特征在于， 样品腔的传感芯 片为旭硝子玻璃片， 参考腔的传感芯片为钠钙玻璃片， 且样品腔的传感芯片采用探针分子 进行表面修饰， 而参考腔的传感芯片不进行处理， 以使样品腔具有特异性捕获待测分子的 能力。 8.根据权利要求5所述的一种自参考生物分子检测装置， 其特征在于， 所述弧形流道 凹 槽中嵌套有中间连接管， 用于传输溶液， 以及将反应腔与外界隔离， 防止溶液外溢； 所述中 间连接管经输液软管连接三通阀， 进而连接注射泵， 以将注 射泵中溶液依次通过输液软管、 中间连接管、 流道， 注入样品腔和参 考腔。 9.根据权利要求5所述的一种自参考生物分子检测装置， 其特征在于， 从光源发出的光 经单模光纤耦合器分为两路分别照射到生物分子传感器的样品腔和参考腔， 两路分别构成 参考光和样品光共光路的干涉系统， 其中样品光从传感芯片与腔内待测溶液接触的下表面 反射， 参考光从传感芯片的上表面反射； 两路干涉信号的光程差都等于传感器芯片的光学 厚度， 即厚度与折射率的乘积； 来自样品腔和 参考腔的两路干涉信号最终被同一光谱仪同 时记录， 两路干涉信号 根据光程差的不同进行区分； 根据光程差的不同， 对两路干涉信号的叠加光谱进行分解， 求取每路干涉信号的相位， 进而通过差 分的形式消除环境干扰， 获得修正后的分子检测结果， 具体方法为： 对光谱仪记权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114414530 A 2录的干涉光谱依次进行减直流量、 插值、 快速傅里叶变化， 获得复数形式的空间域干涉信 号； 由于两路干涉信号的光程差不同， 两路信号在空间域分开； 分别提取对应光程差处干涉 信号的相位， 来自样品腔干涉信号的相位反映待测分子结合到芯片表面引入的厚度变化， 该数值在一定浓度范围内与待测溶液 的浓度成正比， 可用来开展定量生物分子检测， 而来 自参考腔干涉信号的相位反映待测溶液中杂质分子非特异性结合引入的厚度变化， 该数值 表示杂质分子的干扰； 最终通过两个相位的差分消除分子检测过程中杂质分子的影响， 进 而提高检测准确性。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114414530 A 3