[发明专利]一种基于数字微镜器件的微流控芯片加工与检测实验装置

说明书

技术领域

本发明属于微加工、微流体样品检测技术领域，特别涉及一种基于数字微镜器件(DMD)的微流控芯片快速加工与微流体样品实时检测的新型实验装置。

背景技术

微流控芯片自出现以来在分析化学、系统生物学、生物物理学、临床医学、生物制药等领域发挥着重要的作用。微流控芯片技术自身也在这些应用中不断的发展与完善。微流控芯片中微流道的制作加工已由最初的微电子领域的微机电加工技术(如化学刻蚀)拓展出诸如光刻、软光刻等新技术。微流控芯片中微量样品的检测也已借鉴大量的新技术，如荧光检测，超声检测等。这些加工技术和检测技术极大的推动和发展了微流控芯片的制备和研究。

现有的微流控芯片加工制作技术没有将微流道的设计过程和制作过程很好的结合起来，不能实现微流控芯片制作过程中微流道图样的软光刻曝光和对微流控芯片中微量样品的可见光和紫外荧光实时检测，因此不能同时在同一台装置上实现微流控芯片加工与检测，无法实现快速加工和实时检测。

本发明的一个重要的创新点在于采用数字微镜器件(DMD)技术，通过在计算机中利用软件直接设计所需微流道的图样，并通过数据线将设计图样直接输出到数字微镜器件(DMD)中，然后利用成像光路直接对已处理的光刻胶进行微流道图样的曝光，可以直接将DMD上显示的图案作为可实时修改的掩膜板。这样可以极大的缩短微流控芯片从设计到模版制备的周期，同时保证了设计需求的微流道的微小尺度。

本发明的另一个创新点是将微流控芯片的加工和检测过程综合到一个实验装置上。使得本发明在具有微流控芯片加工能力的同时，也能对微流控芯片内的微量样品进行多种实时检测。这样即可以缩减微流控芯片加工和检测的实验仪器所占用的空间，也可以为多功能微流控芯片的进一步整合和微型化做一定的宏观思路探究。

本发明的另一个重要创新点在于所有的功能切换完全由计算机控制完成，不需要手动调节，这样使得实验操作更加方便快捷，而且排除了人为主观因素的影响，有利于实验快速精确的进行。

此外，该装置集成了可见光微流控检测和紫外荧光检测于一身，通过计算机的控制在这两种检测模式间灵活转换，有利于更加快捷全面的研究微量的生物、化学、医药等样品的特性。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于数字微镜器件的微流控芯片加工与检测实验装置，在同一台装置上实现微流控芯片加工与检测，并通过自行设计的光路耦合到CCD相机中，实现微流控芯片的快速加工和微流控芯片内微量样品的实时检测。

本发明为了达到上述目的采用的技术方案为：一种基于数字微镜器件(DMD)的微流控芯片加工与检测实验装置，包括紫外LED光源、第一双凸透镜、第一反射镜、DMD器件、双色镜、第一显微镜物镜、三维电动平台、第二显微镜物镜、第二双凸透镜、白光LED光源、第二反射镜、滤色片、第三双凸透镜、CCD相机以及计算机。其中，

所述的微流控芯片软光刻曝光光路由紫外LED光源、第一双凸透镜、第一反射镜、DMD器件、双色镜、第一显微镜物镜、三维电动平台和计算机构成；

所述的微流控芯片中微量样品的可见光实时检测光路由白光LED光源、第二双凸透镜、第二显微镜物镜、三维电动平台、第一显微镜物镜、双色镜、第二反射镜、滤色片、第三双凸透镜、CCD相机和计算机构成；

所述的微流控芯片中微量样品的紫外荧光实时检测光路由紫外LED光源、第一双凸透镜、第一反射镜、DMD器件、双色镜、第一显微镜物镜、三维电动平台、第二反射镜、滤色片、第三双凸透镜、CCD相机和计算机构成；

样品池放置在三维电动平台上，在计算机控制下，样品随着三维电动平台上进行三维移动；所述计算机的输入端通过信号线分别与所述紫外LED光源、DMD器件、白光LED光源、三维电动平台、CCD相机相连；所述计算机设计的微流道图样通过计算机数据线将微流道设计图样加载到DMD器件上；所述计算机可以通过信号采集系统采集并存储CCD相机所产生的时序图像序列。

所述微流道图样的软光刻曝光光路的切换需通过计算机移动三维电动平台至合适位置，关闭白光LED光源，关闭CCD相机，加载微流道图样到DMD器件，打开紫外LED光源，并投射光线到DMD器件上，此时该装置工作在软光刻曝光模式。