CN102507528A - 基于自聚焦透镜的微流体检测系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于自聚焦透镜的微流体检测系统，它包括加工有微流体的基片（1），所述的基片（1）上设有主流道（2），所述的主流道（2）的进口端连接有多个反应溶液通道（3），每个反应溶液通道（3）通过连接管及微泵与对应的反应溶液瓶（4）相连通，其特征是所述的主流道（2）的出口端设有微反应室（5），微反应室（5）中安装有方形自聚焦透镜（6），自聚焦透镜（6）的一侧安装有激发荧光信号的激光器（7），自聚焦透镜（6）的另一侧安装有光纤检测器（8），光纤检测器（8）的输出端与信号处理分析显示用的计算机（9）相连。本发明的检测系统具有结构简单，可实现在线检测，检测结果准确快速。
Description
技术领域
本发明涉及一种微流体检测技术，尤其是一种利用自聚焦透镜和激光技术对反应结果进行快速检测的、能广泛应用于化学、医学、生物检测的装置，具体地说是一种基于自聚焦透镜的微流体检测系统。
背景技术
微流控芯片又称芯片实验室，是一种以在微米尺度空间对流体进行操控为主要特征的科学技术，具有将生物、化学等实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米芯片上的能力。微流控芯片最早的表现形式是以单一分离为主的芯片电泳，此后的一段时间则着重发展显示分析功能的微全分析系统。目前，微流控芯片研究的热点正逐步转向构建各种不同类型的芯片实验室，从化学、生物、医学到信息、光学，林林总总。
微型全分析系统(Miniaturized Total Analysis Systems,TAS)或称芯片实验室(Laboratory on a chip,LOC)是一个跨学科的新领域，其目标是通过分析化学、微机电加工（MEMS）、计算机、电子学、材料科学及生物学、医学的交叉实现化学分析系统从试样处理到检测的整体微型化、自动化、集成化与便携化。四十年前微电子技术在信息科学的发展中引发了一场革命，并对20世纪的科技发展起了重要的推动作用。最近的发展表明，90年代初提出的以微电子加工技术为依托的微型全分析系统，预计在未来十年内也将对分析科学乃至整个科学技术的发展发挥相似的作用。它不仅可使珍贵的生物试样与试剂消耗大大降低到微升甚至纳升级，而且使分析速度成十倍百倍地提高，费用成十倍、百倍地下降，从而为分析测试技术普及到千家万户，实现分析实验室的“家庭化”、“个人化”创造了条件。微流控分析（Microfluidic Analysis）是微型全分析系统的主要组成部分，而将化学分析的多种功能集成在邮票大小的芯片上的微流控芯片(Microfluidic chips)又是当前最活跃的发展前沿，代表着21世纪分析仪器走向微型化、集成化的发展方向，已成为国内外许多著名实验室的奋斗目标。
微流控芯片是90年代初、中期主要在分析化学领域发展起来的，它以分析化学为基础，以微机电加工技术为依托，以微管道网络为结构特征，以生命科学为目前主要应用对象，是当前微型全分析系统领域发展的重点。它的目标是把整个化验室的功能，包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在微芯片上，且可多次使用，因此较生物芯片有更广泛的适用性及应用前景。
微流体芯片分析系统通常光学检测的方法主要采用显微镜的镜头作为光学信号的接受装置或者采用CCD/PMT作为信号接受装置。现有的光纤检测主要采用光纤作为激发光源，采用光纤作为信号接受装置的研究很少，主要原因是光纤与微流体耦合的结构实现很困难。
发明内容
本发明的目的是针对现有的微流控芯片检测中很难使用光纤检测器作为实验结果检测的问题，设计一种基于方形自聚焦透镜的微流体检测系统。
本发明的技术方案是：
一种基于自聚焦透镜的微流体检测系统，它包括加工有微流体的基片1，所述的基片1上设有主流道2，所述的主流道2的进口端连接有多个反应溶液通道3，每个反应溶液通道3通过连接管及微泵与对应的反应溶液瓶4相连通，其特征是所述的主流道2的出口端设有微反应室5，微反应室5中安装有方形自聚焦透镜6，自聚焦透镜6的一侧安装有激发荧光信号的激光器7，自聚焦透镜6的另一侧安装有光纤检测器8，光纤检测器8的输出端与信号处理分析显示用的计算机9相连。
所述的基片1上、靠近主流道2出口端设有对称设有与主流道2相贯通的激光光线入射通道10和光纤检测器检测通道11，所述的激光光线入射通道10与主流道2贯通处以及光纤检测器检测通道11与主流道2贯通处分别安装有一个方形自聚焦透镜6。
所述的基片1为采用微细加工的方法制造的玻璃、硅片或塑料。
所述的主流道2和反应溶液通道3采用LIGA、微铣、光刻或激光加工成形。
本发明的有益效果：
本发明利用通过方形自聚焦透镜器件，实现了光纤与微流体芯片的集成，使得利用光纤检测器作为信号接收装置的微流体检测系统成为现实。本发明可广泛应用于化学、生物、医学等领域进行快速检测。
本发明的检测系统具有结构简单，可实现在线检测，检测结果准确快速。通过采用方形自聚焦透镜的设计,根据自聚焦透镜的特点，激发光纤通过简单的端面耦合就可以把激发光输入到自聚焦透镜并激发检测区，同时检测区的发散光通过自聚焦透镜与检测光纤的端面简单耦合，通过自聚焦透镜输出到检测光纤，减少了光路的复杂定位装置的使用。系统紧凑，简单，运行可靠。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
图2是本发明的基片的断面结构示意图。
图3是本发明的基片的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示。
一种基于自聚焦透镜的微流体检测系统，它包括加工有微流体的基片1，基片1可为采用微细加工的方法制造的玻璃、硅片或塑料片，所述的基片1上设有主流道2，所述的主流道2的进口端连接有多个反应溶液通道3，主流道2和反应溶液通道3可采用LIGA、微铣、光刻或激光加工成形。每个反应溶液通道3通过连接管及微泵与对应的反应溶液瓶4相连通，其特征是所述的主流道2的出口端设有微反应室5，微反应室5中安装有方形自聚焦透镜6，自聚焦透镜6的一侧安装有激发荧光信号的激光器7，自聚焦透镜6的另一侧安装有光纤检测器8，光纤检测器8的输出端与信号处理分析显示用的计算机9相连，如图1所示。本发明采用至少二个自聚焦透镜6，其安装结构如图2、3所示，所述的基片1上、靠近主流道2出口端设有对称设有与主流道2相贯通的激光光线入射通道10和光纤检测器检测通道11，所述的激光光线入射通道10与主流道2贯通处以及光纤检测器检测通道11与主流道2贯通处分别安装有一个自聚焦透镜6，自聚焦透镜6的形状与流道结构相配，可为方形或圆形。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (4)
1.一种基于自聚焦透镜的微流体检测系统，它包括加工有微流体的基片（1），所述的基片（1）上设有主流道（2），所述的主流道（2）的进口端连接有多个反应溶液通道（3），每个反应溶液通道（3）通过连接管及微泵与对应的反应溶液瓶（4）相连通，其特征是所述的主流道（2）的出口端设有微反应室（5），微反应室（5）中安装有方形自聚焦透镜（6），自聚焦透镜（6）的一侧安装有激发荧光信号的激光器（7），自聚焦透镜（6）的另一侧安装有光纤检测器（8），光纤检测器（8）的输出端与信号处理分析显示用的计算机（9）相连。
2.根据权利要求1所述的基于自聚焦透镜的微流体检测系统，其特征是所述的基片（1）上、靠近主流道（2）出口端设有对称设有与主流道（2）相贯通的激光光线入射通道（10）和光纤检测器检测通道（11），所述的激光光线入射通道（10）与主流道（2）贯通处以及光纤检测器检测通道（11）与主流道（2）贯通处分别安装有一个方形自聚焦透镜（6）。
3.根据权利要求1所述的基于自聚焦透镜的微流体检测系统，其特征是所述的基片（1）为采用微细加工的方法制造的玻璃、硅片或塑料。
4.根据权利要求1所述的基于自聚焦透镜的微流体检测系统，其特征是所述的主流道（2）和反应溶液通道（3）采用LIGA、微铣、光刻或激光加工成形。
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