[发明专利]光波导微流体检测系统

说明书

本发明提供一种光波导微流体检测系统，包括微流体芯片、显微镜、测量装置和分析装置；微流体芯片包括：光波导和微流道，光波导用以将光沿水平方向导入微流道内；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，波导层是氮化硅材料，波导层用以形成光波导；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，微流道延伸进衬底10～15μm，微流道宽度为10‑100μm。具有有益效果：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检测系统，尤其涉及一种光波导微流体生物检测系统。

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。

本发明提供一种光波导微流体检测系统，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：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，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，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，以与所述光波导形成耦合光波导，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。