CN205229048U - 基于微透镜阵列的液滴微流控芯片 - Google Patents

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刘聪
黎海文
周武平
蒋克明
张涛
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Abstract

本案涉及基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，包括：芯片本体，其表面设有至少一条流道；反射膜层，其设置于所述流道的内壁；透光板，其盖压在所述流道上方；微透镜，其设置在所述透光板上且位于所述流道的正上方。本案利用微透镜阵列的光聚能特性，将微透镜阵列技术与液滴微流控芯片相结合，能极大增强探测器接收荧光的强度，通过优化设计检测区域的液滴流动管路提高并行检测通道数量，与传统流式技术相比可提高检测通量1-2数量级。

Description

基于微透镜阵列的液滴微流控芯片
技术领域
本实用新型涉及一种微流控芯片，特别涉及一种基于微透镜阵列的液滴微流控芯片。
背景技术
液滴微流控芯片是近年来在微流控芯片基础上发展起来的一种新的操纵微量液体的技术。与传统微通道芯片相比，微液滴的体积更小(10-9L-10-12L)，可灵活操控，尺寸均一，形状可变，传热传质性能优秀，并具有高通量分析的良好潜力。将液滴微流控技术应用在生化分析领域，常使用荧光标记感兴趣的细胞或分子，通过识别带荧光液滴检测样品中待测物浓度。随着液滴微流控技术的发展，液滴的生成速率不断提高，准确、高通量地识别带荧光液滴对样品的快速检测具有十分重要的意义。
目前液滴识别的通用方法是传统的顺序检测荧光液滴识别法，让液滴顺序流经微通道，在检测区域内依次检测。顺序检测的方式灵敏度较高，但为了防止液滴破裂，检测通量受流体流速限制，理论上限在数千滴/秒左右。近年来荧光液滴的并行检测技术越来越受到人们的重视，有报道利用CCD宽场荧光成像同时检测大量液滴，该方法装置简便，检测通量高，但由于荧光信号微弱，需要较长采样时间，信噪比低。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，以解决荧光信号弱的问题，从而能够满足大通量的检测需求。
为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，包括：
芯片本体，其表面设有至少一条流道；
反射膜层，其设置于所述流道的内壁；
透光板，其盖压在所述流道上方；
微透镜，其设置在所述透光板上且位于所述流道的正上方。
优选的是，所述的基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，其中，所述反射膜层为金属层。
优选的是，所述的基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，其中，所述透光板为玻璃或透光树脂。
优选的是，所述的基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，其中，所述微透镜为平凸透镜。
优选的是，所述的基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，其中，所述平凸透镜中，平的一面正对所述流道。
优选的是，所述的基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，其中，所述透光板的厚度为150～250μm。
优选的是，所述的基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，其中，所述流道的直径为80～120μm。
优选的是，所述的基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，其中，所述微透镜的曲率半径为100～150μm。
优选的是，所述的基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，其中，所述微透镜的焦距为220～280μm。
本实用新型的有益效果是：本案利用微透镜阵列的光聚能特性，将微透镜阵列技术与液滴微流控芯片相结合，能极大增强探测器接收荧光的强度，通过优化设计检测区域的液滴流动管路提高并行检测通道数量，与传统流式技术相比可提高检测通量1-2数量级。
附图说明
图1为基于微透镜阵列的液滴微流控芯片的剖视图。
图2为基于微透镜阵列的液滴微流控芯片的俯视图。
图3为应用本案液滴微流控芯片的检测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1-3所示，本案列出一实施例的基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，包括：
芯片本体1，其表面设有至少一条流道2；
反射膜层3，其设置于流道2的内壁；
透光板4，其盖压在流道2上方；用于将流道2密封成一条封闭的管道；
微透镜5，其设置在透光板4上且位于流道2的正上方。微透镜是利用紫外光刻技术在基底上制作光刻胶结构，然后利用热回流技术工艺将光刻胶结构转变为微透镜而制成。检测时，激发光透过微透镜5汇聚后，照射到流道2中流动的液滴上，液滴的激发荧光被反射膜层3反射后再次从微透镜5汇聚后发出。
在上述实施例中，反射膜层3优选为金属层。金属层的作用是增强受激发产生的荧光信号强度。
在上述实施例中，透光板4优选为玻璃或透光树脂。
在上述实施例中，微透镜5优选为平凸透镜。
在上述实施例中，平凸透镜中，平的一面正对流道2，凸的一面背对流道2。
在上述实施例中，透光板4的厚度优选为150～250μm，若超出优选的范围，将影响CCD传感器最终接收到的荧光强度。
在上述实施例中，流道2的直径优选为80～120μm，若超出优选的范围，将影响CCD传感器最终接收到的荧光强度。
在上述实施例中，微透镜5的曲率半径优选为100～150μm，若超出优选的范围，将影响CCD传感器最终接收到的荧光强度。
在上述实施例中，微透镜5的焦距优选为220～280μm，若超出优选的范围，将影响CCD传感器最终接收到的荧光强度。
图2是微流控芯片的俯视图，在芯片本体1上分布着多条流道2，样品微滴从进样口7载入微流控芯片后，通过多级Y型流道进行分流，随后进入检测区域6，在检测区域6内排列着微透镜阵列，激发荧光经微透镜5汇聚后被探测器检出。为了在有限的检测区域6内尽可能多的探测液滴，可设计多通道并行排列的方式。经过检测区域6后，样品从废液口8流出微流控芯片。
图3是使用微流控芯片进行液滴荧光检测的光路系统示意图。激发光源9是具有特定波长的高亮度光源如激光、高亮LED等，激发光源9发出激发光经过汇聚透镜10和第一滤光片11后，照射到芯片本体1上，透过微透镜5聚焦后激发待测液滴产生荧光。液滴发出的荧光经过第二滤光片12滤除散射的激发光后进入CCD传感器13，后者将接收到的荧光信号转换为平面电信号并传输到电脑14中，由于微透镜阵列位置固定，可由事先确定的代表微透镜阵列位置的像素所确定的电信号强度获得每个微镜下经过的荧光液滴。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，其特征在于，包括：
芯片本体，其表面设有至少一条流道；
反射膜层，其设置于所述流道的内壁；
透光板，其盖压在所述流道上方；
微透镜，其设置在所述透光板上且位于所述流道的正上方。
2.如权利要求1所述的基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，其特征在于，所述反射膜层为金属层。
3.如权利要求1所述的基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，其特征在于，所述透光板为玻璃或透光树脂。
4.如权利要求1所述的基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，其特征在于，所述微透镜为平凸透镜。
5.如权利要求4所述的基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，其特征在于，所述平凸透镜中，平的一面正对所述流道。
6.如权利要求1所述的基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，其特征在于，所述透光板的厚度为150～250μm。
7.如权利要求1所述的基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，其特征在于，所述流道的直径为80～120μm。
8.如权利要求1所述的基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，其特征在于，所述微透镜的曲率半径为100～150μm。
9.如权利要求1所述的基于微透镜阵列的液滴微流控芯片，其特征在于，所述微透镜的焦距为220～280μm。
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