專利名稱：微生化芯片上的光探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微機械與集成光學領(lǐng)域，涉及微生化芯片上的光探測器。
背景技術(shù)：
吸收光度檢測是一種應(yīng)用廣泛的通用光學檢測方法，它已成功地應(yīng)用在生化樣品的結(jié)構(gòu)分析和濃度的測量上。
微型生化芯片可望把樣品池，探測單元以及其它部分集成到一個芯片上，以實現(xiàn)系統(tǒng)的微型化、便攜化、消耗樣品量微量化。雖然吸收光度檢測已經(jīng)被用于微型生化芯片，但是由于微生化芯片探測池小，導致吸收光程短，吸收光譜的相對靈敏度低，應(yīng)用受到很大的限制。微生化芯片上的利用光波導耦合困難，制作成本較高。
本發(fā)明的詳細內(nèi)容針對生化芯片上的吸收光度檢測存在著樣品池小、光程較短、靈敏度低、光波導制作和耦合困難的問題，本發(fā)明的目的是能夠在微流體芯片上集成光度法探測器，能夠進一步減小探測池體積，解決要求樣品池小與靈敏度高的矛盾，為此，本發(fā)明將要提供微型化、便攜化、消耗樣品量微量化、探測靈敏度高的微生化芯片上的光探測器。
本發(fā)明是利用吸收光度法在微流體芯片上集成光探測器。
第一種探測器原理為消逝波探測，其結(jié)構(gòu)如實施例圖1、2所示圖中包括光纖、光纖芯、樣品池、支撐架、光源。光纖一側(cè)連接光源，光纖的另一側(cè)連接光譜儀或者其它光電傳感器，光纖去掉包層，露出光纖芯，樣品池中置有光纖芯，光纖芯置于樣品池的本體上，或光纖芯置于支撐架上。
本發(fā)明的工作原理通過剝?nèi)ス饫w的一段光纖包層，使得光纖芯置于樣品池的被測樣品中。當光源的光耦合進入光纖入射端時，光在光纖芯中發(fā)生全反射，此時消逝波進入被探測樣品，光纖芯外的消逝場與被探測樣品發(fā)生作用，輸出光強相對減弱，通過比較進入被探測樣品前后的光強，可以確定樣品吸光度，進而確定樣品中某種成分的濃度。
第二種探測探測器的原理為透鏡直接吸收，其結(jié)構(gòu)如實施例圖3、4所示透鏡一、支撐結(jié)構(gòu)、端蓋、混合溝道、樣品池、透鏡二，光源。在支撐結(jié)構(gòu)上裝配有透鏡一、透鏡二、端蓋，在支撐結(jié)構(gòu)本體上制備混合溝道，有一條帶有透鏡的光纖端連接于光源，透鏡的鏡面固定于樣品池一側(cè)，透鏡二的鏡面固定于樣品池的另一側(cè)，透鏡二的光纖輸出端與光譜儀或者其它光電傳感器連接。
光源的光通過透鏡一光纖導入透鏡一，透鏡一把光纖入射光準直成為平行光，平行光通過樣品池后，衰減后的光進入另一個透鏡二，透鏡二對平行光進行會聚，匯聚光再進入透鏡二的光纖導入光纖光譜儀中。由于樣品的吸收作用，入射光的不同波長對應(yīng)的光強有所減弱，通過光譜儀探測出放入樣品前后的光譜，就可以確定樣品的吸光度，進而確定樣品中某種成分的濃度。
本發(fā)明光纖式消逝波探測器，避免了光波導制作和耦合困難的問題，具有探測靈敏度高，制作成本較低的特點。
本發(fā)明透鏡式探測器，因為透鏡較小，準直光束的直徑也較小，這樣光束穿過樣品池，使得樣品池有較小的容積。通過調(diào)整兩透鏡之間的光程，可以直接改變探測的靈敏度。
解決了生化芯片上的吸收光度檢測存在著樣品池小、光程較短、靈敏度低等問題。本發(fā)明在微流體芯片上集成光度法探測器，能夠進一步減小探測池體積，解決要求樣品池小與靈敏度高的矛盾，本發(fā)明提供微型化、便攜化、消耗樣品量微量化、探測靈敏度高的微生化芯片上的光探測器。
本發(fā)明應(yīng)用于生化芯片上的吸收光譜分光光度分析。


圖1是消逝波探測發(fā)明實施例的主視2是消逝波探測發(fā)明實施例的俯視3是透鏡直接吸收發(fā)明實施例的主視4是透鏡直接吸收發(fā)明實施例的俯視圖
具體實施例方式第一種探測器包括光源1、光纖2、光纖芯3、樣品池4、支撐架5。
光纖2采用多模光纖或單模光纖。在光纖2去掉包層后，露出光纖芯3。樣品池4采用PDMS聚合物、塑料、玻璃等材料。支撐架5采用硅、玻璃或者塑料等材料。光纖芯3直接置于樣品池4中，也可以將光纖芯3置于支撐架5上。光源1可以采用鹵鎢燈或者激光光源。
第二種探測器包括端蓋6、支撐結(jié)構(gòu)7、透鏡一8、光源9、混合溝道10、樣品池11、透鏡二12。
透鏡一8和透鏡二12采用自聚焦透鏡或微透鏡等，也可以采用自聚焦透鏡和微透鏡，或透鏡一8和透鏡二12兩個都采用微透鏡。支撐結(jié)構(gòu)7采用硅、玻璃或者塑料等材料。端蓋6和樣品池11采用PDMS聚合物、塑料、玻璃等材料。在端蓋6本體上制備有混合溝道10，混合溝道10的尺寸根據(jù)實際需要來選擇，本實施例選擇為300微米×200微米。光源9可以采用鹵鎢燈或者激光光源。
權(quán)利要求
1.微生化芯片上的光探測器，包括光源(1)、樣品池(4)，其特征在于還包括光纖(2)、光纖芯(3)、支撐架(5)，光纖(2)去掉包層，露出光纖芯(3)，樣品池(4)中置有光纖芯(3)，光纖芯(3)置于樣品池(4)的本體上，或光纖芯(3)置于支撐架(5)上。
2.微生化芯片上的光探測器，包括端蓋(6)、光源(9)、樣品池(11)，其特征在于還包括支撐結(jié)構(gòu)(7)、透鏡一(8)、混合溝道(10)、透鏡二(12)，在支撐結(jié)構(gòu)(7)上裝配有透鏡一(8)、透鏡二(12)、端蓋(6)，在支撐結(jié)構(gòu)(7)本體上制備混合溝道(10)，有一條帶有透鏡(8)的光纖端連接于光源(9)，透鏡(8)的鏡面固定于樣品池(11)一側(cè)，透鏡二(12)的鏡面固定于樣品池(11)的另一側(cè)，透鏡二(12)的光纖輸出端與光譜儀或者其它光電傳感器連接。
全文摘要
本發(fā)明屬于微機械與集成光學領(lǐng)域，涉及微生化芯片上的光探測器。第一種探測器包括光源1、光纖2、光纖芯3、樣品池4、支撐架5。第二種探測器包括端蓋6、支撐結(jié)構(gòu)7、探測器透鏡一8、光源9、混合溝道10、樣品池11、透鏡二12。本發(fā)明光纖消逝波探測器，避免了光波導制作和耦合困難的問題，具有探測靈敏度高，制作成本較低的特點。本發(fā)明透鏡式探測器，因為透鏡較小，準直光束的直徑也較小，這樣光束穿過樣品池，使得樣品池有較小的容積。通過調(diào)整兩透鏡之間的光程，可以直接改變探測的靈敏度。本發(fā)明的光纖消逝波探測器、透鏡式探測器應(yīng)用于生化芯片上的吸收光譜分光光度分析。
文檔編號G01N21/31GK1546990SQ200310115909
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月11日
發(fā)明者吳一輝, 李鋒, 張平, 王淑榮 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所, 中國科學院長春光學精密機械與物理研