[发明专利]光波导微流体芯片

说明书

本发明提供一种光波导微流体芯片，包括：光波导和微流道，所述光波导用以将光沿水平方向导入所述微流道内：还包括：依次由下而上设置的衬底、下包层、波导层和上包层，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。具有有益效果：生产芯片级光学检测系统，把传统的台式甚至大型的光学系统缩小到芯片尺寸，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。

技术领域

本发明涉及一种光波导微流体芯片，尤其涉及一种光波导微流体生物检测芯片。

背景技术

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lab on chip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lab on chip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。

发明内容

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。本发明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。

同时我们可以通过多微流体通道和生物传感阵列大规模矩阵化来实现比传统光学系统更高通量的分析性能。这种高通量微尺度多色荧光标记生物样品分析集成芯片将会极大的推动生物样品检测设备的芯片化，在生命科学和医疗领域产生巨大的社会和经济效益。

本发明提供一种光波导微流体芯片，包括：光波导和微流道，其特征在于，所述光波导用以将光沿水平方向导入所述微流道内：

还包括：依次由下而上设置的衬底、下包层、波导层和上包层，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，若干个所述光波导相互平行，以将光导入所述微流道，所述光波导的宽度为300-600nm。

优选地，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，还包括氮化硅材料的入射光栅，以与所述光波导结合形成光栅耦合光波导，将所述上包层上方的光导入所述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。

优选地，包括若干个相互平行的所述耦合光波导。

优选地，所述波导层厚度为150-1000nm，所述耦合光波导的宽度为300-600nm。

优选地，还包括光纤，所述光纤与所述光波导光耦合。