微流控液滴散射光和荧光计数芯片制造技术

本发明专利技术提供一种微流控液滴散射光和荧光计数芯片，包括芯片本体、激发光纤、检测光纤以及反光镜，芯片本体内设有激发光纤预留槽和检测光纤预留槽、检测流道以及检测区域，激发光纤预留槽、检测光纤预留槽交汇于检测区域，检测区域上装设有反光镜，激发光纤的光线经过激发光纤预留槽以照射到达检测区域的液滴，反光镜用于将经激发光纤照射的液滴所产生的散射光反射，散射光的阴性信号以及阳性信号经过检测光纤预留槽被检测光纤收集，检测光纤将阴性信号以及阳性信号传送。本发明专利技术的微流控液滴散射光和荧光计数芯片解决了由于拍照面积的限制对样品浓度测定的准确性，且解决了传统的空间光学方案的光学空间自身体积庞大、调焦操控复杂的问题。

Microfluidic Droplet Scattering Light and Fluorescence Counting Chip

The invention provides a microfluidic droplet scattering light and fluorescence counting chip, which comprises a chip body, an excitation optical fiber, a detection optical fiber and a reflector. The chip body is provided with an excitation optical fiber reserve groove and a detection optical fiber reserve groove, a detection runner and a detection area, and an excitation optical fiber reserve groove and a detection optical fiber reserve groove intersect in the detection. The detection area is equipped with a reflecting mirror. The light of the exciting optical fiber passes through the exciting optical fiber reserved slot to illuminate the droplets reaching the detection area. The reflecting mirror is used to reflect the scattered light produced by the liquid droplets irradiated by the exciting optical fiber, and the negative and positive signals of the scattered light are received by the detection optical fiber reserved slot. Set, detect the optical fiber to transmit the negative signal and the positive signal. The microfluidic droplet scattering light and fluorescence counting chip solves the problem of the accuracy of sample concentration determination due to the limitation of photographic area, and solves the problems of the traditional space optical scheme, such as the huge volume of optical space itself and the complex focusing operation.

【技术实现步骤摘要】
微流控液滴散射光和荧光计数芯片
本专利技术涉及微流控
，特别涉及一种微流控液滴散射光和荧光计数芯片。
技术介绍
近几年来，伴随着微纳加工技术的不断发展，更多的创新方法将应用于数字PCR(PolymeraseChainReaction，聚合酶链式反应)技术中。数字PCR技术一般包括两部分内容，PCR扩增和荧光信号分析。在PCR扩增阶段，数字PCR先将样品荧光处理并稀释到单分子水平，再平均分配到几十至几万个单元中进行反应。数字PCR是在扩增结束后对每个反应单元的荧光信号进行采集，有荧光信号记为1，无荧光信号记为0，有荧光信号的反应单元中至少包含一个拷贝的模板，即至少携带一个样品，然后根据泊松分布推算出样品浓度。数字PCR起步阶段通常使用CCD(ChargeCoupledDevice，电荷耦合器件)数字拍照的方式识别携带样品的液滴和空液滴，但该方法需要在整个区域内不断的拍照来实现，同时将空液滴的信号标记为0的相应，称为阴信号，将携带样品的液滴的信号标记为1的相应，称为阳信号，根据阴阳信号计算样品的浓度。该操作过程通常为通过油相隔离出大量单元，并保证每个单元中存在0和1的响应，根据确定面积上的腔体个数，通过统计阳性信号计算样品的浓度。由于液滴的统计数越多，样品浓度计算结果准确性越高，因此为了统计大量的液滴，就需要不断扩大成像面积反复拍照，该方法不仅操作过于繁琐，而且受限于拍照面积，即在有限的面积会影响液滴的统计，进而影响样品浓度计算结果的准确性；且该空间光学方案的光学空间自身体积庞大、调焦操控复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微流控液滴散射光和荧光计数芯片，解决了由于拍照面积的限制对样品浓度测定的准确性，且解决了传统的空间光学方案的光学空间自身体积庞大、调焦操控复杂的问题。本专利技术提供一种微流控液滴散射光和荧光计数芯片，用于统计单分子液滴的阳性信号，包括芯片本体、激发光纤、检测光纤以及反光镜，所述芯片本体内设有激发光纤预留槽和检测光纤预留槽、检测流道以及检测区域，所述激发光纤预留槽、所述检测光纤预留槽交汇于所述检测区域，所述检测区域上装设有所述反光镜，所述激发光纤的光线经过所述激发光纤预留槽以照射流过所述检测流道且到达所述检测区域的所述液滴，所述反光镜用于将到达所述检测区域的经所述激发光纤照射的所述液滴所产生的散射光反射，所述散射光的阴性信号以及所述阳性信号经过所述检测光纤预留槽被所述检测光纤收集，所述检测光纤将所述阴性信号以及所述阳性信号传送。其中，所述芯片本体包括底层芯片以及层叠于所述底层芯片上的顶层芯片，所述底层芯片上设有第一缺口以及第二缺口，所述顶层芯片上设有与所述第一缺口适配的第一槽以及与所述第二缺口适配的第二槽，所述底层芯片与所述顶层芯片对接时，所述第一缺口与所述第一槽形成收容所述激发光纤的所述激发光纤预留槽，所述第二缺口与所述第二槽形成收容所述检测光纤的所述检测光纤预留槽。其中，所述激发光纤预留槽、所述检测光纤预留槽以及所述检测流道的中心轴位于同一平面上。其中，所述微流控液滴散射光和荧光计数芯片包括光电倍增管，所述光电倍增管用于接收所述阴性信号以及所述阳性信号，且用于检测所述阴性信号以及所述阳性信号。其中，所述检测流道包括混合入口，所述顶层芯片上设有第一注入口、连通于所述第一注入口的调节相流道、第二注入口以及连通于所述第二注入口的液滴流道，所述液滴流道、所述调节相流道交汇于所述混合入口，在所述混合入口处所述调节相流道中的调节相间隔形成于所述液滴流道中的所述液滴之间以调节所述液滴之间的间距。其中，所述激发光纤的数值孔径、内径以及外径分别为0.1、62.5微米以及125微米。其中，所述检测光纤的数值孔径、内径以及外径分别为0.38、200微米以及225微米。其中，所述反光镜的介质包括液态金属。其中，所述反光镜采用微纳加工技术制成。其中，所述阴性信号的强度小于所述阳性信号的强度。综上所述，本专利技术微流控液滴散射光和荧光计数芯片中的所述激发光纤、所述检测光纤以及所述反光镜集成于所述微流控液滴散射光和荧光计数芯片内，实现减小了所述微流控液滴散射光和荧光计数芯片的空间操作体积，制作简单；解决了为增加拍照面积而降低放大倍数导致的单个液滴识别受到影响；同时避免了传统的空间光学方案的光学空间自身体积庞大、调焦操控复杂的问题，进而解决了由于拍照面积的限制对样品浓度测定的准确性。本专利技术的光电倍增管对所述阴性信号与所述阳性信号的同时检测实现了只需一个所述光电倍增管即可实现对所述阴性信号与所述阳性信号的同时检测，避免了传统的设计中需要两个探测器来实现阴性信号和阳性信号的响应检测，进而避免了传统的空间光学方案的光学空间自身体积庞大、调焦操控复杂的问题，且避免了该方案中阴性信号的检测还需要另一个种荧光染料造成的光电倍增管的额外增加，光路成本的上升。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的微流控液滴散射光和荧光计数芯片的结构示意图。图2是图1所示微流控液滴散射光和荧光计数芯片的侧面结构示意图。图3是图1中顶层芯片的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术提供一种微流控液滴散射光和荧光计数芯片，用于统计单分子液滴PCR后的阳性信号，包括芯片本体1、激发光纤10、检测光纤20以及反光镜30，所述芯片本体内设有激发光纤预留槽40和检测光纤预留槽50、检测流道60以及检测区域70，所述激发光纤预留槽40、所述检测光纤预留槽50交汇于所述检测区域70，所述检测区域70上装设有所述反光镜30，所述激发光纤10的光线经过所述激发光纤预留槽40以照射流过所述检测流道60且到达所述检测区域70的PCR后的所述液滴，所述反光镜30用于将到达所述检测区域70的经所述激发光纤10照射的所述液滴所产生的散射光反射，所述散射光的阴性信号以及所述阳性信号经过所述检测光纤预留槽50被所述检测光纤20收集，所述检测光纤20将所述阴性信号以及所述阳性信号传送至外界。在本实施例中，所述液滴包括PCR后的空液滴以及携带荧光的荧光单分子液滴，所述空液滴对应的光信号为所述阴性信号，所述荧光单分子液滴所对应的光信号为所述阳性信号。本专利技术微流控液滴散射光和荧光计数芯片的所述激发光纤10传输光线向所述液滴照射，所述反光镜30将所述液滴产生的散射光反射，进而将所述空液滴的光信号转化为所述阴性信号以及将所述荧光单分子液滴的光信号转化为所述阳性信号；所述检测光纤20收集PCR后所述空液滴的所述阴性信号和含有荧光单分子的所述荧光单分子液滴的所述阳性信号并将所述阴性信号和阳性信号传输到外界进行统计。所述激发光纤10、所述检测光纤20以及所述反光镜30集成于所述微流控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控液滴散射光和荧光计数芯片，用于统计单分子液滴的阳性信号，其特征在于，包括芯片本体、激发光纤、检测光纤以及反光镜，所述芯片本体内设有激发光纤预留槽和检测光纤预留槽、检测流道以及检测区域，所述激发光纤预留槽、所述检测光纤预留槽交汇于所述检测区域，所述检测区域上装设有所述反光镜，所述激发光纤的光线经过所述激发光纤预留槽以照射流过所述检测流道且到达所述检测区域的所述液滴，所述反光镜用于将到达所述检测区域的经所述激发光纤照射的所述液滴所产生的散射光反射，所述散射光的阴性信号以及所述阳性信号经过所述检测光纤预留槽被所述检测光纤收集，所述检测光纤将所述阴性信号以及所述阳性信号传送。

【技术特征摘要】
1.一种微流控液滴散射光和荧光计数芯片，用于统计单分子液滴的阳性信号，其特征在于，包括芯片本体、激发光纤、检测光纤以及反光镜，所述芯片本体内设有激发光纤预留槽和检测光纤预留槽、检测流道以及检测区域，所述激发光纤预留槽、所述检测光纤预留槽交汇于所述检测区域，所述检测区域上装设有所述反光镜，所述激发光纤的光线经过所述激发光纤预留槽以照射流过所述检测流道且到达所述检测区域的所述液滴，所述反光镜用于将到达所述检测区域的经所述激发光纤照射的所述液滴所产生的散射光反射，所述散射光的阴性信号以及所述阳性信号经过所述检测光纤预留槽被所述检测光纤收集，所述检测光纤将所述阴性信号以及所述阳性信号传送。2.根据权利要求1所述的微流控液滴散射光和荧光计数芯片，其特征在于，所述芯片本体包括底层芯片以及层叠于所述底层芯片上的顶层芯片，所述底层芯片上设有第一缺口以及第二缺口，所述顶层芯片上设有与所述第一缺口适配的第一槽以及与所述第二缺口适配的第二槽，所述底层芯片与所述顶层芯片对接时，所述第一缺口与所述第一槽形成收容所述激发光纤的所述激发光纤预留槽，所述第二缺口与所述第二槽形成收容所述检测光纤的所述检测光纤预留槽。3.根据权利要求1所述的微流控液滴散射光和荧光计数芯片，其特征在于，所述激发光纤预留槽、所述检测光纤预留槽以及所述检测流道的中心轴位于同一平面上。4.根据权利要求1所述的微...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳，冯鸿涛，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44