[发明专利]基于纳米压印微流芯片的生物医学检测系统及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学检测领域，具体是基于纳米压印微流芯片的生物医学检测系统及其制作方法。

背景技术

随着当代科学技术的发展，人们对小型、快速、多种物质并行的检测技术要求越来越高，尤其是在生物医学领域，更小更快的检测方式，可以帮助人们更好地检测自己的身体状况，甚至足不出户就能完成检测。而基于表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)技术的传感器则为检测芯片的小型化提供了新的思路。SPR是光波与金属电子相互作用而引起的一种物理光学现象，当沿金属界面传播的光波矢量分量与表面等离子体波的矢量分量相等时，两者发生共振，能量从光子转移到表面等离子，入射光的大部分能量被金属表面等离子波吸收，使得反射光的能量急剧减少，检测到的反射光强度会大幅度地减弱，称为表面等离子体共振。不同于传统的Western blot、荧光法、液相色谱法等检测技术，SPR检测有着快速简便、不需要标记等优点，而且灵敏度非常高。早期的SPR检测仪采用棱镜结构，体积巨大。随着技术的发展，出现了以金属光栅衍射耦合方式的SPR传感器，其体积小，结构简单。但如何低成本地批量制作纳米级别的周期性纳米结构阵列应用于检测系统集成一直是个难题，而纳米压印技术则完美地解决了这个问题。纳米压印模板是用电子束光刻技术加工而成，可以将模板中的图案通过技术手段进行大量复制。

但仅将传感器芯片小型化依然不够，如何在小型化的芯片上完成大规模的并行检测也是需要解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供基于纳米压印微流芯片的生物医学检测系统及其制作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于纳米压印微流芯片的生物医学检测系统，包括微流控芯片、SPR检测芯片、机械夹具和环形LED发光阵列，所述SPR检测芯片主要由衬底、纳米压印胶、铬膜和金膜自下而上复合而成，其中金膜上开设若干个周期性纳米孔；所述微流控芯片中设置多组利用SU-8胶光刻和PDMS成膜的方式制作微流通道，微流通道主要由S形微流通道及两端连通的加样通道和流出通道构成，其中加样通道包括用于分别添加待检测的溶液和检测试剂的加样通道A和加样通道B，加样通道A和加样通道B呈Y状分布；所述微流控芯片有微流通道的一面与SPR传感器芯片有周期性纳米孔的一面通过二氧化硅键合，得到SPR传感器芯片和微流控芯片键合成的检测芯片；所述SPR传感器芯片和微流控芯片键合成的检测芯片通过机械夹具连接嵌入式设备。

作为本发明进一步的方案：所述机械夹具用于固定嵌入式设备的两端中的一端连接有检测芯片安装筒，检测芯片安装筒朝向嵌入式设备的摄像头的一端开口，且开口内侧固定安装环形LED发光阵列；所述检测芯片安装筒的侧面开设检测芯片插接口，检测芯片插接口与环形LED发光阵列平行设置；所述SPR传感器芯片和微流控芯片键合成的检测芯片放置在透明材质制造的卡槽内，并插入到检测芯片插接口内，其中微流控芯片朝向环形LED发光阵列。

作为本发明进一步的方案：所述铬膜的厚度为20nm，金膜的厚度为200nm。

作为本发明进一步的方案：所述周期性纳米孔的直径为250nm，周期为500nm。

基于纳米压印微流芯片的生物医学检测系统的制作方法，包括以下步骤：

步骤一：制作SPR传感器芯片和微流控芯片；

步骤二：将微流控芯片有微流通道的一面与SPR传感器芯片有周期性纳米孔的一面通过二氧化硅键合，得到SPR传感器芯片和微流控芯片键合成的检测芯片；

步骤三：将SPR传感器芯片和微流控芯片键合成的检测芯片放置在卡槽内，然后再插入到机械夹具上对应的芯片插接口内；

步骤四：将步骤三中准备好的夹具加持嵌入式设备上，且SPR传感器芯片和微流控芯片键合成的检测芯片位于嵌入式设备的摄像头上方。

作为本发明进一步的方案：所述SPR传感器芯片的具体制作步骤如下

步骤一：基片清洗及烘干：清洗一片单面抛光的硅片并吹干，在135℃的真空干燥箱中放置2-4小时；

步骤二：旋涂纳米压印胶：滴加适量的纳米压印胶到步骤一处理过的硅片抛光面上，将硅片置于匀胶机中，设置转速约2000转/分钟，时长约20-40秒，使硅片上所涂的压印胶的厚度为200nm；

步骤三：纳米压印：将表面具有纳米图形的压印模板压在步骤二旋涂好的光刻胶表面，将其从室温加热，然后加压，使压印胶对IPS模板的空腔进行填充，直至达到均衡状态；