[实用新型]生物芯片荧光微光谱检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物芯片荧光微光谱检测装置，主要用于生物芯片中的微流体荧光微光谱的检测，属于生物学、分析化学及医学检测领域。 

技术背景

生物芯片是近年来在生命科学领域中迅速发展起来的一项高新技术，它在微型化基础上可以实现全部生物工程分析过程和整个化验室功能，将采样、稀释、加试剂、反应、分离和检测等功能集成于一个芯片里，因而被通俗地称为“芯片实验室”，其科学性和先进性集中体现在结构缩微和功能集成这两个方面。生物芯片技术有4个基本要点：芯片制备、样品制备、生化反应和信号检测。信号检测是生物芯片技术的重要组成部分，主要包括信号产生、信号收集与传输、信号处理及识别三部分。在各种生物芯片信号检测方法中，荧光微光谱检测法具有重复性好、选择性强、灵敏度高、非破坏性检测等优点，是目前应用最广泛的检测技术之一。如各类荧光生物医学微流控芯片微检测、各类病原生物医学微阵列微检测、各胶体金标定性定量微检测、各固相化学试纸定性定量微检测等。 

目前微光谱检测技术中所使用的激发光源是传统的封装半导体发光器件，如半导体发光二极管(LED)或半导体激光二极管(LD)。而荧光微光谱检测器都是直接使用传统的封装光电管，如光电倍增管(PMT)或电荷耦合元件(CCD)。例如2008年上海光谱仪器有限公司与浙江大学化学系微分析装置研究所联合研制的《激光诱导荧光检测微流控芯片生化分析仪》(分析化学仪器装置与实验技术，36(1)：127～131，2008.1)、陈兴等人的“Portable Fluorescence Detection System  Integrated with Dispo sable Microfluidic Chip”(纳米技术与精密工程，7(2)：127～131，2009.3)、林炳承等人的“微流控芯片分析化学实验室”(高等学校化学学报，30(3)：433～445，2009.3)、杨彬等人的“线扫描准共焦荧光成像”(光学精密工程，18(5)：1028～1034，2010.5)等。显然目前通用的生物芯片荧光微光谱检测装置存在如下缺点： 

1、由于光电倍增管或电荷耦合元件自身的体积就很大，而且又是分体使用，需要有配套的光路装置，致使整个荧光微光谱检测装置的体积庞大，根本不可能嵌入到生物芯片中。 

2、由于光激发单元和光接收单元都没有透镜进行聚焦，同时又使用许多光纤作为光传输装置，不可避免在光纤耦合过程中存在光能量损耗，使得整个检测装置灵敏度的提高受到严重限制。 

3、由于在激发光传导和反射光采集时需要各类光学器件和光纤组成的光路进行光传输，这影响了光谱检测装置在实际使用中的稳定性。 

4、由于检测并未达到零距离接触的测量方式，使得微光谱检测受到非检测对象物质，如组成微通道壁物质的干扰，造成测量误差。 

目前的生物芯片荧光微光谱检测现状，是在PC机主机大小的外围设备中，去检测指甲大小的芯片，其仪器制造的科学意义与生物芯片理念的科学先进性是背道而驰的，这种状况大大地阻碍了生物芯片集成化的提高，成为生物芯片发展的瓶颈。2007年Bambang Kuswandi等人在“Optical sensing systems for micro-fluidic devices：A review”中综述概括了从上世纪九十年代到2007年期间各国在生物芯片微流体光学检测装置研究领域中的106篇文献，指出基于MEMS(Micro Electro Mechanical System)微细加工技术的光谱学检测装置微型化集成回路的研究，是生物芯片微流体光学检测装置的发展方向，研制体积小到可嵌入芯片和灵敏度高到能达到生物技术要求的微光谱检测装置已成为当前各国研究的热点之一。 

发明内容

本发明的目的在于通过提供一种生物芯片荧光微光谱检测装置，将信号检测中的信号产生、信号收集与传输、信号处理及识别这三个部分集成，实现芯片集成化。 

本发明是采用以下技术手段实现的：