CN115201132A - 一种基于c形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片，包括光纤通道、耦合透镜阵列、耦合透镜阵列、C形波导、狭缝和载样通道；氘灯光源发出的光经入射光纤后进入入射耦合透镜阵列，经该透镜阵列耦合后进入C形波导，C形波导出射的光进入出射耦合透镜阵列，并经该阵列耦合进入出射光纤，出射光纤与光纤光谱仪相连；C形波导的包层中，一侧为待测生物样品的进样通道，一侧为充满空气的空腔，由于C形波导芯层和待测样品以及空气之间存在折射率差，光在C形波导中凭借全反射原理传播，在波导芯层和待测核酸样品的界面处存在倏逝波，待测核酸样品对特定波长倏逝波的吸收作用反映到C形波导输出光谱的变化上，实现对待测核酸样品的定量检测。
Description
技术领域
本发明属于核酸浓度检测领域，尤其涉及一种基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片。
背景技术
光学生物传感器通常利用被测物质与探测试剂或被测物质与光本身作用引起的光信号变化(如光在振幅(强度)、相位、频率或者偏振态等特性上的变化)作为传感基础，从而实现对化学、生物信息的定性或定量检测。荧光染料法是对核酸进行定量研究的一种常见方法，荧光染料法存在一些不可避免的缺点，其要求被检测分子有自发荧光或者需要使用荧光染料标记被检测分子，这种化学处理容易导致目标分子化学或物理特性发生变化。一种更好的替代方案是基于吸光度的核酸浓度测量方法，可以实现无标记的快速测量。基于吸光度的核酸浓度测量方法可以分为直接吸收测量和基于倏逝波的吸收测量两类，直接吸收测量中，光被直接射入待测核酸溶液，由于核酸对260nm波长的光有吸收作用，针对不同浓度的核酸溶液，260nm光的透射强度不同，即吸光度不同，以此作为核酸浓度的传感依据；基于倏逝波的吸收测量指将待测核酸溶液作为波导包层，待测核酸溶液对波导包层中的倏逝波有吸收作用，针对不同浓度的核酸溶液，射入波导的260nm波长的光，在经波导传输后出射强度存在差异，即吸光度不同，以此作为核酸浓度的传感依据。相比于直接吸收测量，倏逝波吸收测量借助波导引导光，减小了杂散光的影响有利于提高灵敏度。
可以通过调整光纤/光波导的结构参数来进一步提高基于倏逝波吸收传感的灵敏度。基于光纤/光波导的生物传感器可以通过将波导芯层的宽度降低到波长量级来提高倏逝波能量在波导总能量的占比，进而提高吸收检测的灵敏度，其次也可以通过弯曲光纤/光波导来提高弯曲部分倏逝波能量在波导总能量的占比，进而提高吸收测量的灵敏度。一般而言，光纤倏逝波传感器可以利用火焰机械拉伸技术将传感区域的直径降低到纳米量级，但传感区域的弯曲较为困难。基于微纳加工的制造技术可以实现对绝大多数平面结构的高精度制造，因此可以使用微纳加工技术实现弯曲波导的制造。此外，提高外部光源至光波导的耦合效率可以提升倏逝波吸收传感的信噪比，因此有必要添加一些外部光学元件来实现外部光源和光波导的耦合。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片,在吸收测量的原理方面，相比于基于直接吸收的测量方案，减少了杂散光的影响，有利于提高传感灵敏度；在传感器的构造方面，相比于基于光纤的倏逝波生物传感器，制造弯曲波导和控制弯曲半径更加方便；在耦合效率方面，相比于光源与波导直接耦合的方案，有更高的耦合效率，可以提升倏逝波吸收传感的信噪比。
为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：
一种基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片，包括光纤通道耦合透镜阵列、C形波导、狭缝和载样通道；
所述光纤通道，包括第一光纤通道和第二光纤通道；
所述耦合透镜阵列，包括第一耦合透镜阵列和第二耦合透镜阵列；
所述第一光纤通道，用于插入发射光纤，所述发射光纤输入光信号至第一耦合透镜阵列；
所述第二光纤通道，用于插入接收光纤，所述接收光纤接收从第二耦合透镜阵列出射的光信号；
所述第一耦合透镜阵列，包括第一准直透镜和第一三合聚焦透镜；
所述第一准直透镜用于将发射光纤输入的光信号准直，所述第一三合聚焦透镜用于将准直后的光信号汇聚并耦合进入C形波导；
所述第二耦合透镜阵列，包括第二准直透镜和第二三合聚焦透镜；
所述第二准直透镜用于将从C形波导出射的光信号准直，所述第二三合聚焦透镜用于将准直后的光信号汇聚并耦合进插入第二光纤通道中的接收光纤，基于所述接收光纤中的光信号转换得到电信号检测样品核酸；
所述C形波导，包括C形波导芯层、C形波导内包层和C形波导外包层；
所述C形波导芯层用于约束和引导光信号；
所述C形波导内包层是位于C形波导芯层靠内侧的空腔，用于与C形波导芯层产生折射率差，以满足全反射条件；
所述C形波导外包层由载样通道中流经C形波导芯层外侧的核酸样本构成；
所述狭缝，包括第一狭缝和第二狭缝；
所述第一狭缝用于避免非C形波导芯层入射端入射的光进入C形波导；
所述第二狭缝用于避免非C形波导芯层出射端出射的光进入第二耦合透镜阵列；
所述载样通道，由进样口、出样口、流体通道孔和扁平流道构成；
所述进样口与流体通道孔相连，用于载入待测样品核酸；
所述出样口与流体通道孔相连，用于引导测量完毕样品核酸的载出。
进一步的，所述第一光纤通道宽度与第二光纤通道几何参数相同；所述第一光纤通道终点处横截面的几何中心、第一耦合透镜阵列沿光纤插入方向所有面的几何中心以及C形波导芯层入射端的几何中心位于同一高度位置且均在同一条直线上；所述第二光纤通道终点处横截面的几何中心、第二耦合透镜阵列沿光纤插入方向所有面的几何中心以及C形波导芯层出射端的几何中心位于同一高度位置且均在同一条直线上；C形波导芯层入射端与C形波导芯层出射端的几何中心位于同一高度位置；光纤通道的高度大于第一耦合透镜阵列、第二耦合透镜阵列以及C形波导的高度；第一耦合透镜阵列、第二耦合透镜阵列以及C形波导的高度一致；核心结构层的厚度即所述第一光纤通道、第一耦合透镜阵列、C形波导、第二光纤通道以及第二耦合透镜阵列的高度。
进一步的，所述第一光纤通道内插入的发射光纤将氘灯光源发出的光引导至第一准直透镜，所述第二光纤通道内插入的接收光纤将接收的光传输至光纤光谱仪，通过光纤光谱仪数据换算得到核酸浓度，数据换算和处理在个人计算机中完成。
进一步的，所述第一准直透镜和第二准直透镜均为平凸透镜，所述第一准直透镜和第二准直透镜几何参数相同。
进一步的，所述第一三合聚焦透镜与第二三合聚焦透镜均由两个平凸透镜和一个平凹透镜组合而成，平凹透镜位于中间，平凸透镜位于两侧，其中作为第一三合聚焦透镜与第二三合聚焦透镜最后一级的平凸透镜厚度比作为第一三合聚焦透镜与第二三合聚焦透镜第一级的平凸透镜厚度大；所述第一三合聚焦透镜与第二三合聚焦透镜几何参数相同。
进一步的，所述第一准直透镜与第一三合聚焦透镜之间、第一三合聚焦透镜的平凹透镜和平凸透镜之间、第一三合聚焦透镜与C形波导之间以及第二准直透镜与第二三合聚焦透镜之间、第二三合聚焦透镜的平凹透镜和平凸透镜之间、第二三合聚焦透镜与C形波导之间均为空腔。
进一步的，所述半圆环状C形波导芯层的内外环圆心相同。
进一步的，所述C形波导芯层入射端与出射端两侧条状结构在所述C形波导芯层入射端和出射端处构成狭缝。
进一步的，所述的流体通道孔与聚四氟乙烯软管相连，进样口流入的核酸样本由外部注射泵通过聚四氟乙烯软管驱动，出样口流出的核酸样本通过聚四氟乙烯软管连接废液池。
进一步的，本发明采用夹层结构，包括顶层、核心结构层和底层。采用夹层结构的目的是匹配插入光纤通道中的光纤直径和所述核心结构层的厚度，以便光纤截面中心与核心结构层对准。
所述顶层包括光纤通道的上部分和流体通道孔；所述光纤通道的上部分，用于与核心结构层中光纤通道的中部分以及底层中光纤通道的下部分共同构成光纤通道。
所述核心结构层包括光纤通道的中部分、耦合透镜透阵列、C形波导、狭缝和流体进出口；
所述底层包括光纤通道的下部分。
本发明的基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片，具有以下优点：
1、与透镜阵列垂直于检测区域的检测方式相比，本发明使用的第一耦合透镜阵列与第二耦合透镜阵列均为二维平面式透镜阵列，由于透镜阵列与检测区域使用同种工艺同时一体化制造而成，透镜阵列与检测区域天然对准；
2、本发明中使用的第一三合聚焦透镜和第二三合聚焦透镜均是平凸与平凹透镜相结合的透镜阵列，能够有效控制光的汇聚，尽可能的避免像差；
3、本发明采用C形波导进行倏逝波吸收测量，相比于直波导，其弯曲区域的倏逝波穿透深度更大，包层区域倏逝波能量在波导总能量中的占比更大；
附图说明
图1为本发明实施例中提供的一种基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的一种基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片核心结构层示意图；
图3为本发明实施例中提供的一种基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片夹层结构示意图；
图4为本发明实施例中提供的一种基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片与协同仪器的连接关系示意图；
图中标记说明：10、光纤通道；101、第一光纤通道；102、第二光纤通道；103、光纤通道的上部分；104、光纤通道的中部分；105、光纤通道的下部分；20、耦合透镜阵列；201、第一耦合透镜阵列；202、第二耦合透镜阵列；203、第一准直透镜；204、第一三合聚焦透镜；205、第二准直透镜；206、第二三合聚焦透镜；30、C形波导；301、C形波导芯层；302、C形波导内包层；303、C形波导外包层；40、狭缝；401、波导入射端狭缝；402、波导出射端狭缝；50、流体进出口；501、进样口；502、出样口；503、流体通道孔；504、扁平流道；60、顶层；70、核心结构层；80、底层；801、注射泵；802、氘灯光源；803、光纤光谱仪；804、个人计算机。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片做进一步详细的描述。
本发明实施例中，参阅图1，提供一种基于倏逝波吸收的核酸浓度检测芯片，包括：光纤通道10耦合透镜阵列20、C形波导30、狭缝40和载样通道50；
所述光纤通道10，包括第一光纤通道101和第二光纤通道102；
所述第一光纤通道101，用于插入发射光纤，所述发射光纤输入光信号至第一耦合透镜阵列201；
所述第二光纤通道102，用于插入接收光纤，所述接收光纤接收从第二耦合透镜阵列202出射的光信号；
所述耦合透镜阵列20，包括第一耦合透镜阵列201和第二耦合透镜阵列202；
所述第一耦合透镜阵列201，包括第一准直透镜203和第一三合聚焦透镜204；
所述第一准直透镜203用于将发射光纤输入的光信号准直，所述第一三合聚焦透镜204用于将准直后的光信号汇聚并耦合进入C形波导30；
所述第二耦合透镜阵列202，包括第二准直透镜205和第二三合聚焦透镜206；
所述第二准直透镜205用于将从C形波导30出射的光信号准直，所述第二三合聚焦透镜206用于将准直后的光信号汇聚并耦合进插入第二光纤通道102中的接收光纤，基于所述接收光纤中的光信号转换得到电信号检测样品核酸；
所述C形波导30，包括C形波导芯层301、C形波导内包层302和C形波导外包层303；
所述C形波导芯层301用于约束和引导光信号；
所述C形波导内包层302是位于C形波导芯层301靠内侧的空腔，用于与C形波导芯层301产生折射率差，以满足全反射条件；
所述C形波导外包层303由载样通道50中流经C形波导芯层301外侧的核酸样本构成；
所述狭缝40，包括第一狭缝401和第二狭缝402；
所述第一狭缝401用于避免非C形波导芯层301入射端入射的光进入C形波导30；
所述第二狭缝402用于避免非C形波导芯层301出射端出射的光进入第二耦合透镜阵列202；
所述载样通道50，由进样口501、出样口502、流体通道孔503和扁平流道504构成；
所述进样口501与流体通道孔503相连，用于载入待测样品核酸；
参阅图3，本发明采用夹层结构，包括顶层60、核心结构层70和底层80。采用夹层结构的目的是匹配插入光纤通道10中的光纤直径和所述核心结构层70的厚度，以便光纤截面中心与核心结构层70对准。
所述顶层60包括光纤通道的上部分103和流体通道孔503；所述光纤通道的上部分103，用于与核心结构层70中光纤通道的中部分104以及底层80中光纤通道的下部分105共同构成光纤通道10。
所述核心结构层70包括光纤通道的中部分104、耦合透镜透阵列20、C形波导30、狭缝40和流体进出口50；
所述底层80包括光纤通道的下部分105。
所述出样口502与流体通道孔503相连，用于引导测量完毕样品核酸的载出。
在发明实施例中，所述第一光纤通道101宽度与第二光纤通道102几何参数相同。所述第一光纤通道101终点处横截面的几何中心、第一耦合透镜阵列201沿光纤插入方向所有面的几何中心以及C形波导芯层301入射端的几何中心位于同一高度位置且均在同一条直线上；所述第二光纤通道102终点处横截面的几何中心、第二耦合透镜阵列202沿光纤插入方向所有面的几何中心以及C形波导芯层301出射端的几何中心位于同一高度位置且均在同一条直线上；C形波导芯层301入射端与C形波导芯层301出射端的几何中心位于同一高度位置；光纤通道10的高度大于第一耦合透镜阵列201、第二耦合透镜阵列202以及C形波导30的高度；第一耦合透镜阵列201、第二耦合透镜阵列202以及C形波导30的高度一致。核心结构层70的厚度即所述第一光纤通道101、第一耦合透镜阵列201、C形波导30、第二光纤通道102以及第二耦合透镜阵列202的高度。
在具体实施中，顶层60中光纤通道的上部分厚度以及底层80中光纤通道的下部分厚度均为为40μm，核心结构层70的厚度为20μm，由这三个部分共同构成的光纤通道10截面的高宽均为100μm。
在发明实施例中，参阅图4，氘灯光源802发出的光经插入第一光纤通道101的发射光纤后进入检测芯片，从检测芯片出射的光经插入第二光纤通道102的出射光纤后进入光纤光谱仪803，光纤光谱仪与个人计算机804进行数据交互，获得检测芯片输出的波长260nm光的强度，并换算得到核酸浓度。
在发明实施例中，所述第一准直透镜203和第二准直透镜205均为平凸透镜，所述第一准直透镜203和第二准直透镜205几何参数相同。
在具体实施中，所述第一准直透镜203与第二准直透镜205中心处厚度为50μm，曲面的曲率半径值为464μm。发射光纤需插入到距第一准直透镜203平面侧98μm处，在实施前需提前测量并施加对准标记。
在发明实施例中，所述第一三合聚焦透镜204与第二三合聚焦透镜206均由两个平凸透镜和一个平凹透镜组合而成，平凹透镜位于中间，平凸透镜位于两侧，其中作为第一三合聚焦透镜204与第二三合聚焦透镜206最后一级的平凸透镜厚度比作为第一三合聚焦透镜204与第二三合聚焦透镜206第一级的平凸透镜厚度大；所述第一三合聚焦透镜204与第二三合聚焦透镜206几何参数相同。
在具体实施中，所述第一三合聚焦透镜204和第二三合聚焦透镜206中的薄平凸透镜中心处厚度为20μm，曲面曲率半径值为442μm；平凹透镜中心处厚度为30μm，曲面曲率半径值为448μm；厚平凸透镜中心处厚度为115μm，曲面曲率半径值为842μm。薄平凸透镜的平面侧中心距平凹透镜曲面侧中心20μm，平凹透镜平面侧中心距厚平凸透镜曲面侧中心30μm。接收光纤需插入到距第二耦合透镜阵列中厚平凸透镜平面侧98μm处，在实施前需提前测量并施加对准标记。
在发明实施例中，所述第一准直透镜203与第一三合聚焦透镜204之间、第一三合聚焦透镜204的平凹透镜和平凸透镜之间、第一三合聚焦透镜204与C形波导30之间以及第二准直透镜205与第二三合聚焦透镜206之间、第二三合聚焦透镜206的平凹透镜和平凸透镜之间、第二三合聚焦透镜206与C形波导30之间均为空腔。
在具体实施中，所述空腔为夹层结构在成型过程中保留下来的包含空气的腔室。
在具体实施中，所述第一三合聚焦透镜204中厚平凸透镜的平面侧距C形波导芯层301入射端口98μm；所述C形波导芯层301出射端口距第二准直透镜的平面侧98μm。
在发明实施例中，所述半圆环状C形波导芯层301的内外环圆心相同。
在具体实施中，所述半圆环状C形波导芯层301内环半径为57.3μm，外环半径为62.3μm。
在发明实施例中，所述C形波导芯层301入射端与出射端两侧条状结构在所述C形波导芯层301入射端和出射端处构成狭缝。
在具体实施中，所述C形波导芯层301入射端与出射端两侧条状结构形成狭缝宽度为5μm，长度为10μm。
在发明实施例中，参阅图4，所述顶层60中的流体通道孔503与聚四氟乙烯软管相连，进样口501流入的核酸样本由外部注射泵通过聚四氟乙烯软管驱动，出样口502流出的核酸样本通过聚四氟乙烯软管连接废液池。
在具体实施中，参阅图3，为了构建顶层60和底层80，将40μm厚的SU-8负胶均匀旋涂在5英寸裸硅片上并软烘，掩膜版与光刻胶硬接触并经紫外曝光后烘烤，之后在丙二醇乙酸甲酯中显影，显影后恒温加热15分钟(150℃)以坚膜，形成母版；置入硅烷化腔室，在腔室内其他区域滴入1～2滴三氯硅烷，抽真空4分钟，之后关闭真空保持腔室密闭硅烷化2小时，硅烷化是为了方便倒模后PDMS(Sylgard 184)从母板上的剥离；之后将PDMS预聚物和交联剂10：1混合，充分搅拌并抽真空至无气泡，倒在母版上并在热板上90℃烘烤2小时后将PDMS从母版上剥离，并使用打孔器打出流体通道孔503的通孔；
在具体实施中，为了构建核心结构层70并方便其与顶层60和底层80的结合，使用20μm厚的SU-8负胶，PDMS预聚物和交联剂10：1混合步骤前的其他步骤与上述方案一致，为了使光更好地约束在C形波导芯层301中，该具体实施中使用PDMS低聚物和交联剂5：1混合以提高C形波导芯层301的折射率，下文称之为高折射率PDMS；使用PDMS预聚物和交联剂10：1混合并经抽真空和烘烤固化后形成一个PDMS(下文称之为低折射率PDMS)平板，将该平板进行等离子体活化后，将活化面正对母版放置在母版上，在该平板和母版之间滴入高折射率PDMS；之后对PDMS平板施加大于20kPa的压强，排出平板活化面和母版表面之间的高折射率PDMS，尽可能使得这两个表面接触，在热板上90℃烘烤2小时后将PDMS平板剥离，此时平板表面即为核心结构层70；为了将核心结构层70转移到底层80上，对底层80表面进行等离子体处理后，与核心结构层70正对，并利用对准标记对准后，键合到PDMS平板上，在完成不可逆键合后，将键合好的底层80和核心结构层70从PDMS平板上剥离；之后也利用对准标记将顶层60键合到核心结构层70上，完成芯片制造，参阅图1。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片，其特征在于，包括光纤通道(10)、耦合透镜阵列(20)、C形波导(30)、狭缝(40)和载样通道(50)；
所述光纤通道(10)，包括第一光纤通道(101)和第二光纤通道(102)；
所述耦合透镜阵列(20)，包括第一耦合透镜阵列(201)和第二耦合透镜阵列(202)；
所述第一光纤通道(101)，用于插入发射光纤，所述发射光纤输入光信号至第一耦合透镜阵列(201)；
所述第二光纤通道(102)，用于插入接收光纤，所述接收光纤接收从第二耦合透镜阵列(202)出射的光信号；
所述第一耦合透镜阵列(201)，包括第一准直透镜(203)和第一三合聚焦透镜(204)；
所述第一准直透镜(203)用于将发射光纤输入的光信号准直，所述第一三合聚焦透镜(204)用于将准直后的光信号汇聚并耦合进入C形波导(30)；
所述第二耦合透镜阵列(202)，包括第二准直透镜(205)和第二三合聚焦透镜(206)；
所述第二准直透镜(205)用于将从C形波导(30)出射的光信号准直，所述第二三合聚焦透镜(206)用于将准直后的光信号汇聚并耦合进插入第二光纤通道(102)中的接收光纤，基于所述接收光纤中的光信号转换得到电信号检测样品核酸；
所述C形波导(30)，包括C形波导芯层(301)、C形波导内包层(302)和C形波导外包层(303)；
所述C形波导芯层(301)用于约束和引导光信号；
所述C形波导内包层(302)是位于C形波导芯层(301)靠内侧的空腔，用于与C形波导芯层(301)产生折射率差，以满足全反射条件；
所述C形波导外包层(303)由载样通道(50)中流经C形波导芯层(301)外侧的核酸样本构成；
所述狭缝(40)，包括第一狭缝(401)和第二狭缝(402)；
所述第一狭缝(401)用于避免非C形波导芯层(301)入射端入射的光进入C形波导(30)；
所述第二狭缝(402)用于避免非C形波导芯层(301)出射端出射的光进入第二耦合透镜阵列(202)；
所述载样通道(50)，由进样口(501)、出样口(502)、流体通道孔(503)和扁平流道(504)构成；
所述进样口(501)与流体通道孔(503)相连，用于载入待测样品核酸；
所述出样口(502)与流体通道孔(503)相连，用于引导测量完毕样品核酸的载出。
2.根据权利要求1所述的基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片，其特征在于，所述第一光纤通道(101)宽度与第二光纤通道(102)几何参数相同；所述第一光纤通道(101)终点处横截面的几何中心、第一耦合透镜阵列(201)沿光纤插入方向所有面的几何中心以及C形波导芯层(301)入射端的几何中心位于同一高度位置且均在同一条直线上；所述第二光纤通道(102)终点处横截面的几何中心、第二耦合透镜阵列(202)沿光纤插入方向所有面的几何中心以及C形波导芯层(301)出射端的几何中心位于同一高度位置且均在同一条直线上；C形波导芯层(301)入射端与C形波导芯层(301)出射端的几何中心位于同一高度位置；光纤通道(10)的高度大于第一耦合透镜阵列(201)、第二耦合透镜阵列(202)以及C形波导(30)的高度；第一耦合透镜阵列(201)、第二耦合透镜阵列(202)以及C形波导(30)的高度一致；核心结构层(70)的厚度即所述第一光纤通道(101)、第一耦合透镜阵列(201)、C形波导(30)、第二光纤通道(102)以及第二耦合透镜阵列(202)的高度。
3.根据权利要求1所述的基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片，其特征在于，所述第一光纤通道(101)内插入的发射光纤将氘灯光源(802)发出的光引导至第一准直透镜(203)，所述第二光纤通道(102)内插入的接收光纤将接收的光传输至光纤光谱仪(803)，通过光纤光谱仪(803)数据换算得到核酸浓度，数据换算和处理在个人计算机(804)中完成。
4.根据权利要求1所述的基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片，其特征在于，所述第一准直透镜(203)和第二准直透镜(205)均为平凸透镜，所述第一准直透镜(203)和第二准直透镜(205)几何参数相同。
5.根据权利要求1所述的基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片，其特征在于，所述第一三合聚焦透镜(204)与第二三合聚焦透镜(206)均由两个平凸透镜和一个平凹透镜组合而成，平凹透镜位于中间，平凸透镜位于两侧，其中作为第一三合聚焦透镜(204)与第二三合聚焦透镜(206)最后一级的平凸透镜厚度比作为第一三合聚焦透镜(204)与第二三合聚焦透镜(206)第一级的平凸透镜厚度大；所述第一三合聚焦透镜(204)与第二三合聚焦透镜(206)几何参数相同。
6.根据权利要求1所述的基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片，其特征在于，所述第一准直透镜(203)与第一三合聚焦透镜(204)之间、第一三合聚焦透镜(204)的平凹透镜和平凸透镜之间、第一三合聚焦透镜(204)与C形波导(30)之间以及第二准直透镜(205)与第二三合聚焦透镜(206)之间、第二三合聚焦透镜(206)的平凹透镜和平凸透镜之间、第二三合聚焦透镜(206)与C形波导(30)之间均为空腔。
7.根据权利要求1所述的基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片，其特征在于，所述半圆环状C形波导芯层(301)的内外环圆心相同。
8.根据权利要求1所述的基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片，其特征在于，所述C形波导芯层(301)入射端与出射端两侧条状结构在所述C形波导芯层(301)入射端和出射端处构成狭缝。
9.根据权利要求1所述的基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片，其特征在于，所述的流体通道孔(503)与聚四氟乙烯软管相连，进样口(501)流入的核酸样本由外部注射泵通过聚四氟乙烯软管驱动，出样口(502)流出的核酸样本通过聚四氟乙烯软管连接废液池。
10.根据权利要求1所述的基于C形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片，其特征在于，采用夹层结构，包括顶层(60)、核心结构层(70)和底层(80)；采用夹层结构能匹配插入光纤通道(10)中的光纤直径和所述核心结构层(70)的厚度，以便光纤截面中心与核心结构层(70)对准；
所述顶层(60)包括光纤通道的上部分(103)和流体通道孔(503)；
所述底层(80)包括光纤通道的下部分(105)；
所述核心结构层(70)包括光纤通道的中部分(104)、耦合透镜透阵列(20)、C形波导(30)、狭缝(40)和流体进出口(50)；
所述光纤通道的上部分(103)，用于与核心结构层(70)中光纤通道的中部分(104)以及底层(80)中光纤通道的下部分(105)共同构成光纤通道(10)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210891355.9A CN115201132B (zh) | 2022-07-27 | 一种基于c形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210891355.9A CN115201132B (zh) | 2022-07-27 | 一种基于c形波导的倏逝波核酸浓度检测芯片 |
Publications (2)
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| CN115201132A true CN115201132A (zh) | 2022-10-18 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116297377A (zh) * | 2023-05-22 | 2023-06-23 | 深圳高性能医疗器械国家研究院有限公司 | 单分子荧光检测芯片及其制备方法、单分子荧光检测仪 |
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|---|---|---|---|---|
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| CN116297377B (zh) * | 2023-05-22 | 2023-07-28 | 深圳高性能医疗器械国家研究院有限公司 | 单分子荧光检测芯片及其制备方法、单分子荧光检测仪 |
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