CN1546990A - 微生化芯片上的光探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微机械与集成光学领域，涉及微生化芯片上的光探测器。第一种探测器包括：光源1、光纤2、光纤芯3、样品池4、支撑架5。第二种探测器包括：端盖6、支撑结构7、探测器透镜一8、光源9、混合沟道10、样品池11、透镜二12。本发明光纤消逝波探测器，避免了光波导制作和耦合困难的问题，具有探测灵敏度高，制作成本较低的特点。本发明透镜式探测器，因为透镜较小，准直光束的直径也较小，这样光束穿过样品池，使得样品池有较小的容积。通过调整两透镜之间的光程，可以直接改变探测的灵敏度。本发明的光纤消逝波探测器、透镜式探测器应用于生化芯片上的吸收光谱分光光度分析。
Description
技术领域：本发明属于微机械与集成光学领域，涉及微生化芯片上的光探测器。
背景技术：吸收光度检测是一种应用广泛的通用光学检测方法，它已成功地应用在生化样品的结构分析和浓度的测量上。
微型生化芯片可望把样品池，探测单元以及其它部分集成到一个芯片上，以实现系统的微型化、便携化、消耗样品量微量化。虽然吸收光度检测已经被用于微型生化芯片，但是由于微生化芯片探测池小，导致吸收光程短，吸收光谱的相对灵敏度低，应用受到很大的限制。微生化芯片上的利用光波导耦合困难，制作成本较高。
本发明的详细内容：
针对生化芯片上的吸收光度检测存在着样品池小、光程较短、灵敏度低、光波导制作和耦合困难的问题，本发明的目的是能够在微流体芯片上集成光度法探测器，能够进一步减小探测池体积，解决要求样品池小与灵敏度高的矛盾，为此，本发明将要提供微型化、便携化、消耗样品量微量化、探测灵敏度高的微生化芯片上的光探测器。
本发明是利用吸收光度法在微流体芯片上集成光探测器。
第一种探测器原理为消逝波探测，其结构如实施例图1、2所示：图中包括光纤、光纤芯、样品池、支撑架、光源。光纤一侧连接光源，光纤的另一侧连接光谱仪或者其它光电传感器，光纤去掉包层，露出光纤芯，样品池中置有光纤芯，光纤芯置于样品池的本体上，或光纤芯置于支撑架上。
本发明的工作原理：通过剥去光纤的一段光纤包层，使得光纤芯置于样品池的被测样品中。当光源的光耦合进入光纤入射端时，光在光纤芯中发生全反射，此时消逝波进入被探测样品，光纤芯外的消逝场与被探测样品发生作用，输出光强相对减弱，通过比较进入被探测样品前后的光强，可以确定样品吸光度，进而确定样品中某种成分的浓度。
第二种探测探测器的原理为透镜直接吸收，其结构如实施例图3、4所示：透镜一、支撑结构、端盖、混合沟道、样品池、透镜二，光源。在支撑结构上装配有透镜一、透镜二、端盖，在支撑结构本体上制备混合沟道，有一条带有透镜的光纤端连接于光源，透镜的镜面固定于样品池一侧，透镜二的镜面固定于样品池的另一侧，透镜二的光纤输出端与光谱仪或者其它光电传感器连接。
光源的光通过透镜一光纤导入透镜一，透镜一把光纤入射光准直成为平行光，平行光通过样品池后，衰减后的光进入另一个透镜二，透镜二对平行光进行会聚，汇聚光再进入透镜二的光纤导入光纤光谱仪中。由于样品的吸收作用，入射光的不同波长对应的光强有所减弱，通过光谱仪探测出放入样品前后的光谱，就可以确定样品的吸光度，进而确定样品中某种成分的浓度。
本发明光纤式消逝波探测器，避免了光波导制作和耦合困难的问题，具有探测灵敏度高，制作成本较低的特点。
本发明透镜式探测器，因为透镜较小，准直光束的直径也较小，这样光束穿过样品池，使得样品池有较小的容积。通过调整两透镜之间的光程，可以直接改变探测的灵敏度。
解决了生化芯片上的吸收光度检测存在着样品池小、光程较短、灵敏度低等问题。本发明在微流体芯片上集成光度法探测器，能够进一步减小探测池体积，解决要求样品池小与灵敏度高的矛盾，本发明提供微型化、便携化、消耗样品量微量化、探测灵敏度高的微生化芯片上的光探测器。
本发明应用于生化芯片上的吸收光谱分光光度分析。
附图说明
图1是消逝波探测发明实施例的主视图
图2是消逝波探测发明实施例的俯视图
图3是透镜直接吸收发明实施例的主视图
图4是透镜直接吸收发明实施例的俯视图
具体实施方式：
第一种探测器包括光源1、光纤2、光纤芯3、样品池4、支撑架5。
光纤2采用多模光纤或单模光纤。在光纤2去掉包层后，露出光纤芯3。样品池4采用PDMS聚合物、塑料、玻璃等材料。支撑架5采用硅、玻璃或者塑料等材料。光纤芯3直接置于样品池4中，也可以将光纤芯3置于支撑架5上。光源1可以采用卤钨灯或者激光光源。
第二种探测器包括：端盖6、支撑结构7、透镜一8、光源9、混合沟道10、样品池11、透镜二12。
透镜一8和透镜二12采用自聚焦透镜或微透镜等，也可以采用自聚焦透镜和微透镜，或透镜一8和透镜二12两个都采用微透镜。支撑结构7采用硅、玻璃或者塑料等材料。端盖6和样品池11采用PDMS聚合物、塑料、玻璃等材料。在端盖6本体上制备有混合沟道10，混合沟道10的尺寸根据实际需要来选择，本实施例选择为300微米×200微米。光源9可以采用卤钨灯或者激光光源。
Claims (2)
1、微生化芯片上的光探测器，包括：光源(1)、样品池(4)，其特征在于还包括：光纤(2)、光纤芯(3)、支撑架(5)，光纤(2)去掉包层，露出光纤芯(3)，样品池(4)中置有光纤芯(3)，光纤芯(3)置于样品池(4)的本体上，或光纤芯(3)置于支撑架(5)上。
2、微生化芯片上的光探测器，包括：端盖(6)、光源(9)、样品池(11)，其特征在于还包括：支撑结构(7)、透镜一(8)、混合沟道(10)、透镜二(12)，在支撑结构(7)上装配有透镜一(8)、透镜二(12)、端盖(6)，在支撑结构(7)本体上制备混合沟道(10)，有一条带有透镜(8)的光纤端连接于光源(9)，透镜(8)的镜面固定于样品池(11)一侧，透镜二(12)的镜面固定于样品池(11)的另一侧，透镜二(12)的光纤输出端与光谱仪或者其它光电传感器连接。
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