CN101398372A - 一种全集成紫外微流控芯片分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实现快速自动光学对准和阵列多通道检测的全集成紫外微流控芯片分析仪，该紫外微流控芯片分析仪由硬件和控制软件模块构成。本发明提出了一种全新的自动光学对准方法，直接利用光学原理，使用软件自动控制芯片检测通道与光路的快速自动对准；本发明首次实现了紫外微流控芯片的阵列多通道检测；用户操作简单，同时提供了强大的功能可扩展性。

Description

一种全集成紫外微流控芯片分析仪

技术领域

本发明涉及微流控分析平台技术，特别提供了一种实现快速自动光学对准和阵列多通道检测的全集成紫外微流控芯片分析仪。

背景技术

微流控芯片实验室又称芯片实验室(Lab-on-A-Chip)或微流控芯片(Microfluidic)，指的是把化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测、细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米(甚至更小)的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规化学或生物实验室的各种功能的一种技术。微流控芯片实验室的基本特征和最大优势是多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成。

激光诱导荧光检测是微流控芯片最常采用的检测技术，但大多数化合物不具备荧光，需要烦琐的荧光试剂衍生化工序，与之相比，紫外吸收检测可以弥补以上不足。目前商品化的紫外微流控芯片分析仪不多见，主要是日本岛津公司的MCE-2010型紫外微芯片电泳系统，由于采用全通道线性成像检测(linear imaging detection)技术，芯片分离通道尺寸一般较短，直接影响了分离效率和分离度，而且与之配套的芯片制作成本非常高，无法实现多通道阵列检测，分析通量受到限制。本发明人在专利200510046835.1中发明了一种多点加压的石英芯片常温封接方法，实现了与紫外微流控芯片分析仪配套的石英芯片的低成本、高质量的封接制作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全集成紫外微流控芯片分析仪，即通过该全集成紫外微流控芯片分析仪能自动实现光学对准和阵列多通道的快速扫描检测。

发明提供了一种全集成紫外微流控芯片分析仪，所述紫外微流控芯片分析仪由硬件和控制软件模块构成；

所述紫外微流控芯片分析仪的硬件包含插卡式芯片电极板(1)、紫外检测光路系统(2)、CD托盘式芯片移动调节平台(3)、信号采集板(4)、高压电源及控制板(5)；

其中插卡式芯片电极板(1)与芯片封装一体，插入CD托盘式芯片移动调节平台(3)的插槽，与高压电源及控制板(5)相连；

CD托盘式芯片移动调节平台(3)固定于步进电机上，并在垂直于紫外检测光路系统(2)的平面上移动；

紫外检测光路系统(2)包含有氘灯光源、平面光栅、透镜组、检测器；氘灯光源发出的光经过光路，被聚焦成单色光窄带垂直入射芯片检测通道，透射光被检测器检测，其吸光度信号通过信号采集板(4)采集并传输至计算机；

所述控制软件模块，其特征在于包括：

光学对准和多通道检测模块，控制CD托盘式芯片移动调节平台(3)移动，监测光强度信号，实现光学对准；设定阵列检测通道之间的间距和通道数目，实现阵列多通道的快速扫描检测；

高压控制输出模块，控制高压电源及控制板(5)的高压输出、悬空、接地；

信号采集与处理模块，记录信号采集板(4)的信号，完成计算、积分、储存信息。

本发明提供的全集成紫外微流控芯片分析仪，所述芯片电极板(1)与芯片封装一体。

本发明提供的全集成紫外微流控芯片分析仪，所述CD托盘式芯片移动调节平台(3)水平移动，且其平面与透镜的焦平面一致。

本发明提供的全集成紫外微流控芯片分析仪，所述高压控制输出模块控制高压电源及控制板(5)2～10路电压完成高压输出、悬空、接地三个动作。

本发明提供的全集成紫外微流控芯片分析仪，当工作通道内电流超过300uA或者操作者在高压操作的过程中有操作错误时，所述高压控制输出模块立即控制高压电源及控制板(5)切断电路。

本发明提供的全集成紫外微流控芯片仪与文献报道的微流控芯片紫外检测系统相比，具有如下优点：

1、本发明提出了一种全新的自动光学对准方法，直接利用光学原理，使用软件自动控制芯片检测通道与光路的快速自动对准；

2、本发明首次实现了紫外微流控芯片的阵列多通道检测；

3、用户操作简单，同时提供了强大的功能可扩展性。

附图说明

图1为全集成紫外微流控芯片仪内部结构图，其中，(1)插卡式芯片电极板、(2)紫外检测光路系统、(3)CD托盘式芯片移动调节平台、(4)信号采集板、(5)高压电源及控制板；

图2为全集成紫外微流控芯片仪光路示意图，其中 1、氘灯 2、狭缝3、滤光器 4、凹面镜 5、平面光栅 6、分光镜 7、芯片通道 8、样品光电二极管 9、参比光电二极管 10、柱面镜 11、矩形光孔；

图3为全集成紫外微流控芯片仪外观图。

具体实施方式

实施例

1、全集成紫外微流控芯片仪构造

如图1所示全集成紫外微流控芯片仪硬件包含有插卡式芯片电极板(1)紫外检测光路系统(2)、CD托盘式芯片移动调节平台(3)、信号采集板(4)高压电源及控制板(5)；

其中紫外检测光路系统(2)包含有氘灯1、狭缝2、滤光器3、凹面镜4、平面光栅5、分光镜6、芯片通道7、样品光电二极管8、参比光电二极管9、柱面镜10、矩形光孔11；

总电源、芯片平台移动控制和检测通道光学对准按钮位于机壳面板前，紫外检测波长设置面板、CD托盘式芯片移动调节平台窗口位于机壳面板前，信号接口位于机壳面板后，如图3所示。

2、全集成紫外微流控芯片仪快速自动实现光学对准和芯片阵列多通道的快速扫描

精确步进电极控制的CD托盘式芯片移动调节平台(3)，移动平面与透镜的焦平面一致，程序控制CD托盘式芯片移动调节平台(3)移动，同时监测光学信号的变化，当通道光学对准时，由于反射和散射的增加，光能量损失最大，此时光吸收达到峰值，平台停止移动，芯片检测通道实现了光学对准。

设定阵列检测通道之间的间距和通道数目，CD托盘式芯片移动调节平台(3)依据阵列通道间距快速步进移动检测，从而实现阵列多通道的快速扫描检测。采集紫外检测器信号，并由采集控制板卡(4)传输至计算机记录信号，计算，积分，储存。

Claims (5)

1、一种全集成紫外微流控芯片分析仪，其特征在于：所述紫外微流控芯片分析仪由硬件和控制软件模块构成；

所述硬件包含插卡式芯片电极板(1)、紫外检测光路系统(2)、CD托盘式芯片移动调节平台(3)、信号采集板(4)、高压电源及控制板(5)；

其中所述插卡式芯片电极板(1)与芯片封装一体，插CD托盘式芯片移动调节平台(3)的插槽，与高压电源及控制板(5)相连；

所述CD托盘式芯片移动调节平台(3)固定于步进电机上，并在垂直于紫外检测光路系统(2)的平面上移动；

紫外检测光路系统(2)包含有氘灯光源、平面光栅、透镜组、检测器；氘灯光源发出的光经过光路，被聚焦成单色光窄带垂直入射芯片检测通道，透射光被检测器检测，其吸光度信号通过信号采集板(4)采集并传输至计算机；

所述控制软件模块，其特征在于包括：

光学对准和多通道检测模块，控制CD托盘式芯片移动调节平台(3)移动，监测光强度信号，实现光学对准；设定阵列检测通道之间的间距和通道数目，实现阵列多通道的快速扫描检测；

高压控制输出模块，控制高压电源及控制板(5)的高压输出、悬空、接地；

信号采集与处理模块，记录信号采集板(4)的信号，完成计算、积分、储存信息。

2、按照权利要求1所述全集成紫外微流控芯片分析仪，其特征在于：所述芯片电极板(1)与芯片封装一体。

3、按照权利要求1所述全集成紫外微流控芯片分析仪，其特征在于：所述CD托盘式芯片移动调节平台(3)水平移动，且其平面与透镜的焦平面一致。

4、按照权利要求1所述全集成紫外微流控芯片分析仪，其特征在于：所述高压控制输出模块控制高压电源及控制板(5)2～10路电压完成高压输出、悬空、接地。

5、按照权利要求4所述高压控制输出模块，其特征在于：当工作通道内电流超过300uA时，所述高压控制输出模块立即控制高压电源及控制板(5)切断电路。

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