[发明专利]微液滴芯片沟道定位装置及方法

说明书

本发明提供一种微液滴芯片沟道定位装置及方法，其中微液滴芯片沟道定位装置包括：芯片装卡单元，用于装设微液滴芯片，微液滴芯片上构造有沟道，其水平位置由水平驱动电机调整；光学单元，用于将激光光路与可见光成像光路重合共轴，包括物镜，物镜上连接有电荷耦合器件，物镜的垂直位置由垂直驱动电机调整；激光发射源，形成激光光路；白光源，形成可见光成像光路；控制单元，与电荷耦合器件通讯连接，以对电荷耦合器件获取的图像进行计算分析得到调整值，并依据调整值控制水平驱动电机和/或垂直驱动电机运转。本发明微液滴的数字图像获取简单便捷，数字图像更加直观，沟道定位准确率高，重复性好。

技术领域

本发明属于微液滴检测技术领域，具体涉及一种微液滴芯片沟道定位装置及方法。

背景技术

微液滴微流控(droplet-based microfluidics)是近年来在微流控芯片上发展起来的一种操控微小体积液体的技术平台，其原理为：将两种互不相溶的液体，例如，其中的一种为油相、另一种为水相，油相和水相同时进入微通道后，在微通道的作用下，水相以微小体积(10^-15～10^-9L)单元的形式分布于油相中，形成一系列离散的微液滴。每个液滴作为一个微反应器，完成一组化学或生物反应。

微液滴以一字排开的方式流过检测区域，激光垂直射在检测沟道处，带有标记的微液滴在通过时被特定波长激光激发出荧光信号，荧光信号被采集进行接下来的分析。能够激发出荧光信号并完成采集的前提是激光能够精准的射在宽约100μm的沟道上，精密的电机驱动装置必不可少，同时也需要光路有较高的准直度。

微液滴芯片的注塑材料特质，加上沟道十分狭窄，导致沟道定位困难。有通过激光沿垂直沟道方向扫描的方式采集激光反射信号波形，分析计算出沟道位置的方法，这种方法对于芯片微管道的加工工艺要求很高，必须严格保证激光在沟道处的反射特性相差不大，才能得到较为一致的扫描沟道波形。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种芯片沟道搜索定位方法，微液滴的数字图像获取简单便捷，数字图像更加直观，沟道定位准确率高，重复性好。

为了解决上述问题，本发明提供一种微液滴芯片沟道定位装置，包括：

芯片装卡单元，用于装设微液滴芯片，微液滴芯片上构造有沟道，其水平位置由水平驱动电机调整；

光学单元，用于将激光光路与可见光成像光路重合共轴，其包括物镜，物镜上连接有电荷耦合器件，物镜的垂直位置由垂直驱动电机调整；

激光发射源，其发出的激光经由物镜射至微液滴芯片上形成激光光路；

白光源，与物镜正对设置，其发出的可见光经由微液滴芯片、物镜射至电荷耦合器件上形成可见光成像光路；

控制单元，与电荷耦合器件通讯连接，以对电荷耦合器件获取的图像进行计算分析得到调整值，并依据调整值控制水平驱动电机和/或垂直驱动电机运转。

本发明还提供一种微液滴芯片沟道定位方法，包括如下步骤：

位置初始化步骤，控制垂直驱动电机运转驱动物镜沿垂直方向靠近微液滴芯片运动至第一高度位置；

沟道水平搜索步骤，控制水平驱动电机运转驱动微液滴芯片沿水平方向由物镜的第一侧运动至第二侧，并获取微液滴芯片在水平不同位置的第一图像，分析获取的第一图像的第一图像灰度总和，控制水平驱动电机运转驱动微液滴芯片运动至第一图像灰度总和的最大值所对应的微液滴芯片的水平位置；

物镜聚焦步骤，控制垂直驱动电机运转驱动物镜沿垂直方向靠近微液滴芯片由第一高度位置运动至第二高度位置，并获取微液滴芯片在垂直不同位置的第二图像，分析获取的第二图像的第二图像灰度总和，控制垂直驱动电机运转驱动物镜运动至第二图像灰度总和的最大值所对应的物镜的垂直位置；