專利名稱：基于oled和opd的層疊垂直式集成毛細(xì)管電泳芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)分析技術(shù)領(lǐng)域，根據(jù)毛細(xì)管電泳芯片的激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)原理， 提出了一種基于OLED (Organic Light-Eemitting Diode)和 OPD (Organic Photodetector) 的層疊垂直式集成毛細(xì)管電泳芯片，以用于多通道毛細(xì)管電泳芯片的分析檢測(cè)。
背景技術(shù)：
微型全分析系統(tǒng)(miniaturizedtotal analysis systems, yTAS)是以微機(jī)電加工技術(shù)為基礎(chǔ)的將全部分析功能集成于芯片的微型生化分析系統(tǒng)，也被稱為芯片實(shí)驗(yàn)室 (lab-on-a-chip)0目前研究的焦點(diǎn)是以微流控技術(shù)為基礎(chǔ)的微流控芯片，即在一塊幾平方厘米的芯片上構(gòu)建化學(xué)或生物實(shí)驗(yàn)室，集化學(xué)和生物等領(lǐng)域中所涉及的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測(cè)，細(xì)胞培養(yǎng)、分選、裂解等基本操作單元集成到一塊很小的芯片上，由微通道形成網(wǎng)絡(luò)，以可控流體貫穿整個(gè)系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)常規(guī)化學(xué)或生物實(shí)驗(yàn)室的各種功能。微流控芯片實(shí)驗(yàn)室的基本特征和最大優(yōu)勢(shì)是多種單元技術(shù)在微小可控平臺(tái)上的靈活組合和規(guī)模集成，最大限度的把分析實(shí)驗(yàn)室的功能轉(zhuǎn)移到便攜的分析設(shè)備中，以實(shí)現(xiàn)分析實(shí)驗(yàn)室的“個(gè)人化”和 “家用化”。毛細(xì)管電泳芯片是微流控芯片之一，由于其具有平行處理的能力，已成為后基因時(shí)代的關(guān)鍵性技術(shù)，廣泛應(yīng)用于疾病篩查和藥物篩選之中。激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)方法在毛細(xì)管電泳芯片檢測(cè)中具有較高的靈敏度和信噪比，但是商品化的共聚焦式激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)儀體積龐大，不利于毛細(xì)管電泳檢測(cè)儀的微型化和集成化。隨著毛細(xì)管電泳分析方法的大量被采用，以及在眾多領(lǐng)域?qū)Υ罅繕悠愤M(jìn)行分析的需求，多通道毛細(xì)管電泳芯片及其檢測(cè)系統(tǒng)的研究已倍受關(guān)注。美國(guó)加州大學(xué)Berkly分校的Mathies研究小組，首次報(bào)道了基于光電倍增管的多通道毛細(xì)管陣列電泳芯片裝置檢測(cè)。該檢測(cè)系統(tǒng)基于激光共聚焦檢測(cè)原理，具有較高的靈敏度，但是系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，系統(tǒng)體積較大，功耗較高。Virginia大學(xué)報(bào)道了一種基于電光晶體掃描的多通道毛細(xì)管電泳檢測(cè)系統(tǒng)，通過對(duì)激光束的精確定位，實(shí)現(xiàn)多通道的識(shí)別。但是，由于電光晶體的自身?yè)p耗比較大，要求激光功率較大，導(dǎo)致系統(tǒng)功耗比較高，體積也比較大。 Harvard大學(xué)報(bào)道了基于光纖及片上集成雪崩二極管的激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)系統(tǒng)，他們通過將檢測(cè)熒光的雪崩二極管埋在通道下面，大大降低了檢測(cè)光路的體積。但是，利用光纖引入的激光照射在每個(gè)微通道中產(chǎn)生了大小不同的檢測(cè)光斑，不利于多通道并行檢測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析。到目前為止，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)同一芯片上的多通道信息同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)與診斷，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)通常采用移動(dòng)激光束實(shí)現(xiàn)多通道的掃描，或者利用透鏡將點(diǎn)光源轉(zhuǎn)化成平行光束照射在各通道上，以激發(fā)各通道中被熒光劑標(biāo)注的被測(cè)物質(zhì)產(chǎn)生熒光信號(hào)，然后利用探測(cè)器將熒光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)行處理分析。上述方法的不足之處在于機(jī)械裝置或光學(xué)系統(tǒng)體積龐大，與體積較小的毛細(xì)管電泳芯片極不成比例，不易實(shí)現(xiàn)整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的體積集成化、微型化和便攜化。本發(fā)明正是為了解決多通道毛細(xì)管電泳芯片的檢測(cè)問題而提出。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是將激發(fā)光源(0LED)、熒光探測(cè)器(0PD)、濾波器(起偏器和檢偏器)、多通道毛細(xì)管電泳芯片等以層疊垂直方式組合在一起，以集成方式改進(jìn)了多通道毛細(xì)管電泳芯片檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，以減小系統(tǒng)的體積，加速分析實(shí)驗(yàn)室的微型化、集成化和“家用化”的進(jìn)程，提供了一種基于OLED和OPD的層疊垂直式集成毛細(xì)管電泳芯片。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的一種基于OLED和OPD的層疊垂直式集成毛細(xì)管電泳芯片，包括陣列式有機(jī)薄膜光源0LED、起偏器、多通道毛細(xì)管電泳芯片、檢偏器及陣列式有機(jī)薄膜探測(cè)器0PD。
所述陣列式有機(jī)薄膜光源0LED、起偏器、多通道毛細(xì)管電泳芯片、檢偏器及陣列式有機(jī)薄膜探測(cè)器OPD依次平行層疊放置；多通道毛細(xì)管電泳芯片上的每個(gè)電泳微通道檢測(cè)位置的上下分別與陣列式有機(jī)薄膜光源OLED上的單個(gè)光源OLED和陣列式有機(jī)薄膜探測(cè)器 OPD上的單個(gè)探測(cè)器OPD相對(duì)應(yīng)。
所述檢偏器與起偏器的偏振狀態(tài)相互垂直。
所述陣列式有機(jī)薄膜光源OLED和陣列式有機(jī)薄膜探測(cè)器OPD采用熱蒸鍍工藝，分別利用相關(guān)的有機(jī)光電材料在ITO玻璃基板上制作而成。
所述多通道毛細(xì)管電泳芯片以玻璃為基底。
有益效果采用有機(jī)光電材料制作的薄膜式陣列光源(OLED)和探測(cè)器(0PD)，易于與多通道毛細(xì)管電泳芯片集成；主要元器件都采用平面式結(jié)構(gòu)平行層疊放置，各器件間距離小，光路沿垂直方向傳播的光程短，可有效降低光損耗，不僅有利于提高系統(tǒng)靈敏度， 還可以通過針孔控制激發(fā)光束直徑，提高檢測(cè)的精度；使用相互垂直放置的偏振片進(jìn)行濾光，可有效濾除激發(fā)光和雜散光，且可適用于較寬光譜范圍的檢測(cè)系統(tǒng)。


圖1陣列式有機(jī)薄膜光源(OLED)和探測(cè)器(OPD)結(jié)構(gòu)示意圖。
其中圖1 (a)陣列式有機(jī)薄膜光源(OLED)；圖1 (b)陣列式有機(jī)薄膜探測(cè)器 (OPD)0
圖2多通道毛細(xì)管電泳芯片結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3起偏器和檢偏器偏振狀態(tài)示意圖。
其中圖3 (a)起偏器；圖3 (b)檢偏器。
圖4基于OLED和OPD的層疊垂直式集成毛細(xì)管電泳芯片結(jié)構(gòu)示意圖。
其中圖4 (a)基于OLED和OPD的層疊垂直式毛細(xì)管電泳芯片結(jié)構(gòu)示意圖；圖4 (b)基于OLED和OPD的層疊垂直式集成毛細(xì)管電泳芯片。
附圖標(biāo)識(shí)1—制備了陣列式有機(jī)薄膜光源(OLED)的玻璃襯底；2-—單個(gè)OLED光源；3-制備了陣列式有機(jī)薄膜探測(cè)器(OPD)的玻璃襯底；4-—單個(gè)OPD檢測(cè)器；5-—多通道毛細(xì)管電泳芯片； 7—樣品儲(chǔ)液池；6—緩沖液儲(chǔ)液池；
8—樣品廢液池；
9—緩沖液廢液池；
10—微通道；
11—起偏器；
12——檢偏器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。參照?qǐng)D1至圖4，在本實(shí)施例中，基于OLED和OPD的層疊垂直式集成毛細(xì)管電泳芯片，主要由有機(jī)薄膜式光源0LED、偏振片(起偏器)、多通道毛細(xì)管電泳芯片、偏振片(檢偏器)及有機(jī)薄膜式探測(cè)器OPD等幾部分以層疊垂直結(jié)構(gòu)組成。當(dāng)一定的直流電壓施加在有機(jī)薄膜式光源OLED上，光源發(fā)射出一定波長(zhǎng)的光束，光線經(jīng)偏振片(起偏器)后成為線偏振光，它激發(fā)毛細(xì)管電泳芯片的微通道中經(jīng)熒光標(biāo)記的被測(cè)樣品產(chǎn)生熒光，熒光信號(hào)和入射的線偏振光同時(shí)射入下方的偏振片(檢偏器)，由于檢偏器與起偏器的偏振狀態(tài)相互垂直， 則光源OLED發(fā)出的線偏振光不能透過檢偏器，只有被線偏振光激發(fā)產(chǎn)生的熒光信號(hào)能夠被探測(cè)器OPD接收，探測(cè)器將熒光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出，經(jīng)后續(xù)處理后的電信號(hào)可實(shí)現(xiàn)對(duì)生化樣品的檢測(cè)分析。采用熱蒸鍍工藝，分別利用相關(guān)的有機(jī)光電材料在ITO玻璃基板上制作出薄膜式陣列光源OLED和探測(cè)器OPD ；設(shè)計(jì)并制作以玻璃為基底的多通道毛細(xì)管電泳芯片，要求每個(gè)電泳通道檢測(cè)位置的上下分別同時(shí)與一個(gè)光源OLED和一個(gè)探測(cè)器OPD相對(duì)應(yīng)；將光源 0LED、起偏器0PD、多通道毛細(xì)管電泳芯片、檢偏器和探測(cè)器按照?qǐng)D4所示結(jié)構(gòu)呈層疊垂直組合。本實(shí)施例的基于OLED和OPD的層疊垂直式集成毛細(xì)管電泳芯片在使用時(shí)，首先給光源OLED施加一定的電壓使之發(fā)光，給探測(cè)器OPD施加一定的電壓使之處于檢測(cè)狀態(tài)；然后利用高壓電源控制施加在各毛細(xì)管電泳通道上的電壓完成樣品的進(jìn)樣和分離。當(dāng)電泳通道中經(jīng)熒光標(biāo)記的被測(cè)樣品流經(jīng)檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)于該通道上方的有機(jī)薄膜式光源OLED發(fā)射出一定波長(zhǎng)的光束，該光線經(jīng)偏振片(起偏器)后成為線偏振光，照射在毛細(xì)管電泳通道內(nèi)的樣品上，它激發(fā)毛細(xì)管電泳芯片的微通道中經(jīng)熒光標(biāo)記的被測(cè)樣品產(chǎn)生熒光，熒光信號(hào)和入射的線偏振光同時(shí)射入下方的偏振片(檢偏器)，由于檢偏器與起偏器的偏振狀態(tài)相互垂直，則光源OLED發(fā)出的線偏振光不能透過檢偏器，只有被線偏振光激發(fā)產(chǎn)生的熒光信號(hào)能夠被探測(cè)器OPD接收，探測(cè)器將熒光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出，經(jīng)后續(xù)處理后的電信號(hào)可實(shí)現(xiàn)對(duì)生化樣品的檢測(cè)分析?？傊景l(fā)明基于毛細(xì)管電泳芯片檢測(cè)原理，利用有機(jī)薄膜式光源OLED和探測(cè)器 0PD，通過在二者之間放置相互垂直的偏振片，濾除激發(fā)光對(duì)熒光信號(hào)檢測(cè)的干擾，提高檢測(cè)系統(tǒng)的信噪比，以實(shí)現(xiàn)多通道毛細(xì)管電泳芯片及其檢測(cè)系統(tǒng)的微型化和集成化。以上內(nèi)容是結(jié)合優(yōu)選技術(shù)方案對(duì)本發(fā)明所做的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定發(fā)明的具體實(shí)施僅限于這些說明。對(duì)本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思的前提下，還可以做出簡(jiǎn)單的推演及替換，都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于OLED和OPD的層疊垂直式集成毛細(xì)管電泳芯片，其特征在于，所述基于 OLED和OPD的層疊垂直式集成毛細(xì)管電泳芯片包括陣列式有機(jī)薄膜光源0LED、起偏器、多通道毛細(xì)管電泳芯片、檢偏器及陣列式有機(jī)薄膜探測(cè)器OPD ；所述陣列式有機(jī)薄膜光源0LED、起偏器、多通道毛細(xì)管電泳芯片、檢偏器及陣列式有機(jī)薄膜探測(cè)器OPD依次平行層疊放置；多通道毛細(xì)管電泳芯片上的每個(gè)電泳通道檢測(cè)位置的上下分別與陣列式有機(jī)薄膜光源OLED上的單個(gè)光源OLED和陣列式有機(jī)薄膜探測(cè)器OPD上的單個(gè)探測(cè)器OPD相對(duì)應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于OLED和OPD的層疊垂直式集成毛細(xì)管電泳芯片，其特征在于，所述檢偏器與起偏器的偏振狀態(tài)相互垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于OLED和OPD的層疊垂直式集成毛細(xì)管電泳芯片，其特征在于，所述陣列式有機(jī)薄膜光源OLED和陣列式有機(jī)薄膜探測(cè)器OPD采用熱蒸鍍工藝，分別利用相關(guān)的有機(jī)光電材料在ITO玻璃基板上制作而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于OLED和OPD的層疊垂直式集成毛細(xì)管電泳芯片，其特征在于，所述多通道毛細(xì)管電泳芯片以玻璃為基底。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于OLED和OPD的層疊垂直式集成毛細(xì)管電泳芯片。該芯片包括依次平行層疊放置的陣列式有機(jī)薄膜光源OLED、起偏器、多通道毛細(xì)管電泳芯片、檢偏器及陣列式有機(jī)薄膜探測(cè)器OPD；每個(gè)電泳通道檢測(cè)位置的上下分別與單個(gè)光源OLED和單個(gè)探測(cè)器OPD相對(duì)應(yīng)。本發(fā)明采用有機(jī)光電材料制作的薄膜式陣列光源OLED和探測(cè)器OPD，易于與多通道毛細(xì)管電泳芯片集成；采用平面式結(jié)構(gòu)平行層疊放置，各器件間距離小，光路沿垂直方向傳播的光程短，有效降低光損耗，有利于提高系統(tǒng)靈敏度，并通過針孔控制激發(fā)光束直徑，提高檢測(cè)的精度；使用相互垂直放置的偏振片進(jìn)行濾光，有效濾除激發(fā)光和雜散光，適用于較寬光譜范圍的檢測(cè)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01N21/64GK102507523SQ20111035062
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者劉志環(huán), 楊曉博, 竇偉峰, 謝文法, 閆衛(wèi)平 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)