CN103389266B - 一种内置光学透镜的生物芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于该生物芯片整合微流控和微阵列技术平台，并且芯片上加工有放置光学透镜的凹槽结构。所述的光学透镜包括凸透镜、凹透镜、散射透镜、滤光透镜、分光透镜等的一种或者几种的组合。可以在同一个生物芯片的不同位置上放置相同或不同的光学透镜，也可以在相同的凹槽结构中放置不同的光学透镜组合。使用本发明所提供的生物芯片可以根据检测对象和目标的不同选择或者更换使用不同类型的透镜，使用十分简便，并且可以大大简化检测仪器的光学器件和复杂的光路设计。
Description
技术领域
本发明涉及生物芯片领域，特别是涉及一种内置光学透镜的生物芯片。
背景技术
生物芯片(biochip或bioarray)是根据生物分子间特异相互作用的原理，将生化分析过程集成于芯片表面，从而实现对DNA、RNA、多肽、蛋白质以及其他生物成分的高通量快速检测。狭义的生物芯片概念是指通过不同方法将生物分子(寡核苷酸、cDNA、genomic DNA、多肽、抗体、抗原等)固着于硅片、玻璃片(珠)、塑料片(珠)、凝胶、尼龙膜等固相递质上形成的生物分子点阵。因此生物芯片技术又称微陈列(microarray)技术，含有大量生物信息的固相基质称为微阵列，又称生物芯片。生物芯片在此类芯片的基础上又发展出微流控芯片(microfluidics chip)，也就是缩微实验室芯片。目前，将微阵列技术和微流控技术相结合，并将一些功能器件集成到生物芯片上，是实现生物芯片高通量、微全分析的一个有效方法，不仅能够结合微流体动态反应、样品预处理等操作单元，而且能够在一定程度上降低生物芯片对检测器的高要求。例如，目前的生物芯片往往需要具备高精度光学系统，主要包括各种类型的光学透镜，并且配备高精度的光电传感器进行检测。如果能够将一些光学器件集成到生物芯片上，则将大大降低检测仪器的光路设计、体积及成本。
发明内容
本发明提供一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于该生物芯片整合微流控和微阵列技术平台，并且芯片上加工有放置光学透镜的凹槽结构。
本发明提供一种内置光学透镜的生物芯片，芯片材质包括硅、玻璃、石英、高分子聚合物等，优先使用高透明度的基片材料。
本发明提供一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于，所述的生物芯片分为基底层、流体腔室层和盖片层。各层的材料可以相同，也可以不同。
本发明提供一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于，所述的基底层上具有生物探针的微阵列，生物探针包括蛋白质、核酸、细胞或组织。
本发明提供一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于，所述的流体腔室层具有镂空的流体通道和腔室结构，微阵列位于腔室中。一个生物芯片上至少包含一个腔室结构。
本发明提供一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于，所述的盖片层上加工有能够嵌入安装光学透镜的凹槽结构，其形状与所使用的透镜互补。例如，当放置聚焦凸透镜时，则设计加工与之互补的圆弧形凹槽结构；当放置方形的平面滤光片时，则设计加工一个方形的平面凹槽结构。
本发明提供一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于，所述的基底层、流体腔室层和盖片层上的结构采用现有的微加工方法进行加工，包括精密数控机床、激光雕刻、湿法刻蚀、模具注塑等。
本发明提供一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于，所述的基底层、流体腔室层和盖片层之间可以采用热压键合、溶剂辅助键合或者双面胶辅助键合的方法进行封合。
本发明提供一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于，所述的光学透镜包括凸透镜、凹透镜、散射透镜、滤光透镜、分光透镜等的一种或者几种的组合。可以在同一个生物芯片的不同位置上放置相同或不同的光学透镜，也可以在相同的凹槽结构中放置不同的光学透镜组合。
本发明提供一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于，所述的生物芯片可以根据检测对象和目标的不同选择或者更换使用不同类型的透镜，使用十分简便，并且可以大大简化检测仪器的光学器件和复杂的光路设计。
附图说明
图1.本发明实施例1提供的一种内置有凸透镜的生物芯片的结构示意图。其中，A为盖片层；B为流体腔室层；C为基底层；D为生物探针阵列；E为腔室；F为凹槽结构；G为凸透镜。
图2.本发明实施例2提供的一种内置有凸透镜和平面滤光镜的生物芯片的结构示意图，其中其中，a为盖片层；b为流体腔室层；c为基底层；d为生物探针阵列；e为腔室；f为凹槽结构；g为单凸型的凸透镜；h为平面滤光镜。
具体实施方案
下面的实施例将结合说明书附图对本发明予以进一步的说明。
实施例1一种内置有凸透镜的生物芯片
一种内置有凸透镜的生物芯片，其截面结构如图1所示，A为盖片层；B为流体腔室层；C为基底层；D为生物探针阵列；E为腔室；F为凹槽结构；G为凸透镜。其中，A、B和C三层均由聚甲基丙烯酸甲酯加工而成，三层之间采用双面胶粘贴键合而成。基底层C表面使用点样仪制备有阵列式的蛋白质探针D；流体腔室层B上使用精密CNC加工有镂空的流体通道和腔室结构E，C表面的探针阵列居于E的底部；A上使用基于不锈钢模具注塑方法加工获得凹槽结构F，F位于B和E的正上方。
使用时，将与凹槽结构F互补的凸透镜G放置在凹槽内，然后在微流体腔室中加入待检测的样品溶液，反应后，使用普通的CCD记录蛋白质阵列D的光学图像。则由于凸透镜的聚焦放大作用，可以很清楚地观察到蛋白阵列的光学图像，从而进行蛋白质的快速检测。
实施例2一种内置有凸透镜和平面滤光镜的生物芯片
一种内置有凸透镜的生物芯片，其截面结构如图2所示，a为盖片层；b为流体腔室层；c为基底层；d为生物探针阵列；e为腔室；f为凹槽结构；g为单凸型的凸透镜；h为平面滤光镜。其中，a、b和c三层均由聚碳酸酯加工而成，三层之间采用双面胶粘贴键合而成。基底层c表面使用点样仪制备有阵列式的核酸探针d；流体腔室层b上使用精密CNC加工有镂空的流体通道和腔室结构e，c表面的探针阵列居于e的底部；a上使用基于不锈钢模具注塑方法加工获得凹槽结构f，f位于b和e的正上方。
使用时，将与凹槽结构f互补的凸透镜g和平面滤光片h放置在凹槽内，然后在微流体腔室中加入待检测的样品溶液，反应后，芯片底部使用激光光源并在透镜上方使用普通的CCD记录核酸阵列d的荧光图像。则由于凸透镜的聚焦放大作用，以及滤光片h的滤光作用，则可以很清楚地观察到核酸阵列的荧光图像，从而进行核酸杂交的快速检测。
使用本发明所提供的生物芯片可以根据检测对象和目标的不同选择或者更换使用不同类型的透镜，使用十分简便，并且可以大大简化检测仪器的光学器件和复杂的光路设计。
Claims (8)
1.一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于该生物芯片整合微流控和微阵列技术平台，并且芯片上加工有放置光学透镜的凹槽结构；所述的生物芯片分为基底层、流体腔室层和盖片层；所述的盖片层上加工有能够嵌入安装光学透镜的凹槽结构，其形状与所使用的透镜互补。
2.按照权利要求1所述的一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于，所述的生物芯片的材质包括硅、玻璃、石英、高分子聚合物，使用高透明度的基片材料。
3.按照权利要求1所述的一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于，所述的基底层上具有生物探针的微阵列，生物探针包括蛋白质、核酸、细胞或组织。
4.按照权利要求1所述的一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于，所述的流体腔室层具有镂空的流体通道和腔室结构，微阵列位于腔室结构中。
5.按照权利要求1所述的一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于，所述的基底层、流体腔室层和盖片层上的结构采用现有的微加工方法进行加工，包括精密数控机床、激光雕刻、湿法刻蚀、模具注塑。
6.按照权利要求1所述的一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于，所述的基底层、流体腔室层和盖片层之间采用热压键合、溶剂辅助键合或者双面胶辅助键合的方法进行封合。
7.按照权利要求1所述的一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于，所述的光学透镜包括凸透镜、凹透镜、散射透镜、滤光透镜、分光透镜的一种或者几种的组合。
8.按照权利要求1所述的一种内置光学透镜的生物芯片，其特征在于，所述的生物芯片根据检测对象和目标的不同选择或者更换使用不同类型的透镜，使用十分简便，并且大大简化对检测仪器的要求。
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