光波导多微流道检测系统技术方案

本发明专利技术提供一种光波导多微流道检测系统，包括：微流体芯片；微流体芯片包括：微流体组，微流体组包括微流体；微流体包括光波导组和微流道，光波导组包括光波导，以将光沿水平方向导入微流道内；还包括：衬底、下包层、波导层、上包层和流道盖板；微流道由上而下贯穿上包层、波导层和下包层延伸进衬底；下包层是厚度为2～3μm的二氧化硅，上包层是厚度为15～30μm的高分子聚合材料，微流道延伸进所述衬底10～15μm、宽度为10‑100μm。具有有益效果：形成光波导与多微流道一体化矩阵的结构，通过多微流体通道和大规模矩阵化的光波导来实现比传统光学系统更高通量的分析性能，快速构建高通量生物样品的芯片级的片上光学检测分析系统，实现微纳尺度下的生物检测的高通量芯片。

Optical waveguide multi microchannel detection system

【技术实现步骤摘要】
光波导多微流道检测系统
本专利技术涉及一种光波导多微流道检测系统，尤其涉及一种光波导多微流道生物检测系统。
技术介绍
在现代生化分析流程中，高通量检测设备已经被广泛使用。这些设备大多采用基于微流体技术或者微孔阵列的生物芯片，装载在高性能的光学系统中，实现对诸如核酸、蛋白、病毒、细菌、细胞等等不同尺寸的生物样品的分析。这些光学系统的设计通常都基于复杂的几何光学，其体积大、成本高、需要光学准直、维护成本较高。在精准医疗时代，小型化、高性能、低成本和可移动的集成化分析系统受到很大关注。尤其是labonchip的概念，经过几十年的发展，基于微流体技术对生物样品的操控方面取得了长足的进步，但真正的labonchip系统仍然缺少一种微纳尺度下的高通量生物样品的芯片级的片上光学检测和分析集成系统。
技术实现思路
为解决目前现代生化分析仪器体积庞大、成本高和满足精准医疗时代所需求的仪器小型化、可移动和集成化等一系列新的需求。本专利技术提供一种光波导多微流道检测系统，包括：微流体芯片、显微镜、测量装置和分析装置；其特征在于，所述微流体芯片包括微流体组，所述微流体组包括第一数量的微流体；所述微流体包括光波导组和微流道，所述光波导组包括第二数量的光波导，所述光波导用以将光沿水平方向导入所述微流道内，所述显微镜用于收集所述微流道内的光信号并向所述测量装置传输所述光信号，所述测量装置用以处理所述光信号并产生待分析信号并向所述分析装置传输所述待分析信号，所述分析装置分析所述待分析信号形成光谱；所述微流体芯片还包括：依次由下而上设置的衬底、下包层、波导层、上包层和流道盖板，所述波导层是氮化硅材料，所述波导层用以形成所述光波导；所述微流道由上而下贯穿所述上包层、所述波导层和所述下包层延伸进所述衬底；所述流道盖板覆盖所述微流道上开口，所述微流道盖板包括用以向所述微流道注入含待检测生物分子溶液的注液口；所述下包层是厚度为2～3μm的二氧化硅，所述上包层是厚度为15～30μm的高分子聚合材料，所述微流道延伸进所述衬底10～15μm，所述微流道宽度为10-100μm。优选地，还包括导光结构，用以向所述光波导组提供光源。优选地，所述光波导组包括第二数量相互平行的所述光波导，以将光导入所述微流道，所述光波导的宽度为300-600nm。优选地，所述第二数量为1，所述微流体对应的整层或大部分所述波导层形成一个片状的所述光波导。优选地，所述波导层厚度为150-1000nm。优选地，所述导光结构包括干路导光和导光组，所述导光组从所述干路导光中引出，所述导光组与所述光波导组光连接。优选地，所述导光组采用分光结构从所述干路导光中引出。优选地，所述干路导光包括第一导光，所述导光组包括第二导光，所述第一导光与所述第二导光通过交叉跨层结构交叉。优选地，所述交叉跨层结构包括第一导光重叠区和第二导光重叠区；所述第一导光在交叉处断开，并在断开相对的两端形成两个锐角导光端面；所述第二导光在交叉处形成与所述锐角导光端面相匹配的锐角导光引面；所述第一导光重叠区包括所述锐角导光端面和与其相匹配的锐角导光引面，所述第二导光重叠区包括所述锐角导光端面和与其相匹配的锐角导光引面。优选地，所述光波导是耦合光波导；所述耦合光波导包括入射光栅，以将所述上包层上方的光导入所述耦合光波导直至导入所述微流道；所述入射光栅凸出于所述波导层向上延伸进所述上包层，所述波导层厚度为150-1000nm，所述耦合光波导的宽度为300-600nm。本专利技术提供一种光波导多微流道检测系统，具有有益效果：本专利技术通过集成电路量产工艺来生产这种芯片级光学检测和分析系统，将传统光学系统的功能通过集成光学或片上光学器件来实现，不仅可以把传统的台式甚至大型的光学系统缩小到芯片尺寸，而且还保证同等甚至更出色的分析性能，实现微纳尺度下的生物样品的高通量芯片级光学检测和分析集成系统，大幅度降低系统成本。并形成光波导与多微流道一体化矩阵的结构，通过多微流体通道和大规模矩阵化的光波导来实现比传统光学系统更高通量的分析性能，可快速构建微纳尺度下的高通量生物样品的芯片级的片上光学检测和分析集成系统，实现微纳尺度下的生物样品检测的高通量芯片。附图说明附图1是本专利技术光波导多微流道检测系统侧面视图；附图2是本专利技术的一种微流体的侧视图；附图3是本专利技术的另一种微流体的侧视图；附图4是图2或图3的俯视图；附图5是图1片状光波导微流体的俯视图；附图6是导光结构示意图；附图7是图6中A的放大视图；附图8是图6中B的放大视图；附图9是图8的剖面图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细说明。在附图中，为了描述方便，层和区域的尺寸比例并非实际比例。当层(或膜)被称为在另一层或衬底“上”时，它可以直接在另一层或衬底上，或者也可以存在中间层。此外，当一层被称为在另一层“下”时，它可以直接在下面，并且也可以存在一个或多个中间层。另外，当层被称为在两个层之间时，它可以是两个层之间的唯一层，或者也可以存在一个或多个中间层。相同的附图标记始终表示相同的元件。另外，当两个部件之间称为“连接”时，包括物理连接，除非说明书明确限定，此种物理连接包括但不限于电连接、接触连接、无线信号连接。本专利技术专利提出水平光波导与微流体通道一体化模块方案，同时提出多微流体通道系统矩阵化方案，快速构建微纳尺度下的高通量生物样品的芯片级的片上光学检测和分析集成系统。其中，水平光波导是指将光沿水平方向导入微流道的光波导一种光波导多微流道检测系统，如图1所示，包括：微流体芯片(未示出)、显微镜3、测量装置4和分析装置5；所述微流体芯片包括微流体组，所述微流体组包括第一数量的微流体(未示出)，如图1所示，第一数量为m；所述微流体包括光波导组和微流道，如图2所示的一个微流体包括波导组131和微流道201；所述光波导组131、132…13m包括第二数量的光波导，如图2和图4所示，第二数量为n，光波导组131包括n个光波导1311、1312…131n，以形成n*m矩阵化的检测系统。所述光波导1311、1312…131n用以将光沿水平方向导入所述微流道201内，所述显微镜3用于收集所述微流道201、202…20m内的光信号并向所述测量装置4传输所述光信号，所述测量装置4用以处理所述光信号并产生待分析信号并向所述分析装置5传输所述待分析信号，所述分析装置5分析所述待分析信号形成光谱；所述微流体芯片还包括：依次由下而上设置的衬底11、下包层12、波导层13、上包层14和流道盖板15，所述波导层13是氮化硅材料，所述波导层13用以形成所述光波导组131、132…13m；所述微流道201、202…20m由上而下贯穿所述上包层14、所述波导层13和所述下包层12延伸进所述衬底11；所述流道盖板15覆盖所述微流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光波导多微流道检测系统，包括：微流体芯片、显微镜、测量装置和分析装置；其特征在于，/n所述微流体芯片包括微流体组，所述微流体组包括第一数量的微流体；/n所述微流体包括光波导组和微流道，所述光波导组包括第二数量的光波导，所述光波导用以将光沿水平方向导入所述微流道内，所述显微镜用于收集所述微流道内的光信号并向所述测量装置传输所述光信号，所述测量装置用以处理所述光信号并产生待分析信号并向所述分析装置传输所述待分析信号，所述分析装置分析所述待分析信号形成光谱；/n所述微流体芯片还包括：依次由下而上设置的衬底、下包层、波导层、上包层和流道盖板，所述波导层是氮化硅材料，所述波导层用以形成所述光波导；/n所述微流道由上而下贯穿所述上包层、所述波导层和所述下包层延伸进所述衬底；/n所述流道盖板覆盖所述微流道上开口，所述微流道盖板包括用以向所述微流道注入含待检测生物分子溶液的注液口；/n所述下包层是厚度为2～3μm的二氧化硅，所述上包层是厚度为15～30μm的高分子聚合材料，所述微流道延伸进所述衬底10～15μm，所述微流道宽度为10-100μm。/n

【技术特征摘要】
1.一种光波导多微流道检测系统，包括：微流体芯片、显微镜、测量装置和分析装置；其特征在于，
所述微流体芯片包括微流体组，所述微流体组包括第一数量的微流体；
所述微流体包括光波导组和微流道，所述光波导组包括第二数量的光波导，所述光波导用以将光沿水平方向导入所述微流道内，所述显微镜用于收集所述微流道内的光信号并向所述测量装置传输所述光信号，所述测量装置用以处理所述光信号并产生待分析信号并向所述分析装置传输所述待分析信号，所述分析装置分析所述待分析信号形成光谱；
所述微流体芯片还包括：依次由下而上设置的衬底、下包层、波导层、上包层和流道盖板，所述波导层是氮化硅材料，所述波导层用以形成所述光波导；
所述微流道由上而下贯穿所述上包层、所述波导层和所述下包层延伸进所述衬底；
所述流道盖板覆盖所述微流道上开口，所述微流道盖板包括用以向所述微流道注入含待检测生物分子溶液的注液口；
所述下包层是厚度为2～3μm的二氧化硅，所述上包层是厚度为15～30μm的高分子聚合材料，所述微流道延伸进所述衬底10～15μm，所述微流道宽度为10-100μm。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括导光结构，用以向所述光波导组提供光源。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光波导组包括第二数量相互平行的所述光波导，以将光导入所述微流道，所述光波导的宽度为300-600nm。


4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昌，刘博，豆传国，
申请(专利权)人：上海新微技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31