[发明专利]用于微流体器件的紧凑型光检测系统

说明书

相关申请

本申请要求2005年4月12日提交的题为“Optical Detection for Microfluidic Devices(微流体器件的光学检测)”的美国临时专利申请序列号No.60/670,736的 优先权，该申请通过引用整体结合于此。

技术领域

本发明一般涉及检测光学器件领域，尤其涉及用于检测荧光信号的紧凑型光 学系统以及与该紧凑型光学检测系统兼容的干聚焦(dry-focus)微流体器件。

背景技术

微流体器件的现有光学检测系统较大、昂贵且不灵活。在现有微流体器件仪 器中，光学检测系统是最昂贵的子系统。当前光学检测系统的大小、花费和僵化主 要由这种系统使用多个高质量激光器来激发荧光以及使用多个电荷耦合装置 (CCD)相机来检测而造成。

现有光学检测系统的校准和聚焦也存在问题。通常，通过观察荧光染料流过 微流体器件中的通道对光学器件进行校准和聚焦。在进行校准和聚焦过程之前必须 使染料到达微流体器件的检测区域。对于某些微流体器件，这会占用几分钟。此外， 在聚焦之后通常将荧光染料冲洗出通道，这是耗时且有时困难的过程。最后，染料 是昂贵且不稳定的，从而增加了该过程的成本和复杂性。

因此，期望提供克服上述和其它缺点的光学检测系统以及校准和聚焦装置及 方法。

发明内容

本发明的一个方面是用于微流体器件的光学检测系统。该系统包括：发光二 极管(LED)；将由LED发射的光准直的装置；非球面、熔融石英物镜；引导经准 直的光使其通过物镜到达微流体器件的装置；以及检测从微流体器件发射的荧光信 号的装置。该系统可包括：第二、外部光源，该光源可以是LED或激光器。从物 镜到微流体器件的工作距离可调节为允许沿倾斜路径引入来自LED或激光器的光 以照射微流体器件。

本发明的另一方面是干聚焦微流体器件。该器件包括：第一基板；在第一基 板上形成的多个通道，其中至少一个是微流体通道；具有曲壁的多个光学校准标记， 这些标记在第一基板上形成并与通道间隔开；以及结合到第一基板以形成覆盖通道 和封闭光学校准标记的第二基板。将通道中的至少一个定位在光学校准标记中的至 少两个之间。

本文使用的术语“微流体”定义了具有0.1微米至500微米量级上的横截面尺 寸的腔和流动通路。微流体流动通道和流体处理区域具有0.1微米至100微米(通 常2.0微米至50微米)量级上的较佳深度。这些通道具有2.0微米至500微米量级 上的较佳宽度，3.0微米至100微米量级则更佳。对于许多应用，5.0微米至50微 米宽的通道会很有用。器件中的腔通常具有更大的尺寸，例如几毫米。

结合未按比例绘制的附图，通过阅读以下当前较佳实施方式的详细描述，本 发明的上述和其它特征和优点将变得进一步显而易见。详细描述和附图仅为说明本 发明，并非对由所附权利要求书机器等效方案限定的本发明的范围进行限制。

附图说明

图1是根据本发明的光学检测系统一实施方式的示意图；

图2示出图1系统的激发光路；

图3示出图1系统的检测光路；

图4是根据本发明的光学检测系统另一实施方式的示意图；

图5是根据本发明的干聚焦微流体器件的一实施方式的示意图；

图6示出图5器件的检测区域的放大示意图；

图7是根据本发明的单个校准标记的横截面图；

图8A和8B示出诸如由图6所示的两个校准标记阵列产生的光学信号；

图9是根据本发明的干聚焦微流体器件另一实施方式的示意图；以及

图10是从图9的干聚焦微流体器件获得的光学数据的截屏。

具体实施方式

本发明的一个方面是光学检测系统。根据本发明，该系统的一个实施方式在 图1中100处示出。在当前的非限制性示例中，系统100包括：LED光源110；狭 缝120；包括三个开缝透镜元件132、134和136的开缝透镜130；激发带通滤波器 140；分束器150；物镜160；拒波滤波器(rejection filter)170；衍射光栅180；包 括CCD透镜元件192和194的CCD透镜190；以及CCD阵列195。可以是激光 器或LED的第二光源在115处示出。微流体器件在165处示出。