[实用新型]一种应用拉曼光谱检测的微流控芯片分析仪

说明书

技术领域

本实用新型属于微流控芯片分析仪技术领域，具体涉及一种应用拉曼光谱检测的微流控芯片分析仪。 

背景技术

目前，微流控芯片技术正在快速发展，它是一种把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程的技术，它在生物、化学、医学等领域有着巨大的应用潜力。芯片分析仪主要由两部分组成:一是动力源。广义的动力源包括电、磁、声、光、热,现阶段仍以电源为主，电源提供包括流体驱动在内的各种动力。二是检测器，检测器则用于捕捉微流控芯片产生的信号。检测器是微流控芯片实验室的重要组成部分,最常用的是激光诱导荧光检测器,此外还有紫外、电化学、质谱、化学发光、拉曼光谱检测器等。其中拉曼光谱是一种免标记的、无损的、高信息量（指纹光谱）的检测方式，而且方便与其他检测手段联用，如质谱等。拉曼光谱是一种对样品种类进行分析的非常有效的手段。如果配合表面增强技术，甚至可以实现单分子水平的检测，因此它还是一种高灵敏的检测手段。拉曼光谱是微流控芯片分析技术中一个很有潜力的发展新趋势。 

目前市场上的微流控芯片分析仪器品种比较少,在中国市场上能见到的仅有的两种均采用激光诱导荧光检测,有很大的局限性。其中一种是加拿大Albert大学派生出的Micralyne公司生产的名为Microfluidic Tool Kit的仪器,其聚焦为手动式；另一种是Agilent公司的Bioanalyzer2100，其芯片、电极以至试剂盒均为固定模式,不能调节变更,更适用于固定检测项目的应用。拉曼光谱可以提供比荧光检测更多的信息，是一种分子指纹光谱，在分析物质种类等方面有着明显的优势，但是目前没有一台商品化的、可以检测拉曼信号的微流控芯片分析仪，这就限制了拉曼光谱技术在微流控芯片系统上的应用。目前用拉曼光谱检测的微流控芯片分析仪还停留在实验室研究阶段，适用于各种微流控芯片检测的通用型拉曼芯片分析仪还未见报道。如St Andrews大学研制的和文献（Optics Express187642）报道的用拉曼光谱检测的微流控芯片生物分析仪都是将检测部件固定到芯片上， 不便于调节和变更芯片，不适用于通用型实验室。而传统的大型显微拉曼光谱仪作为通用型仪器，不适合直接对微流控芯片进行检测。因为大型显微拉曼光谱仪的检测对象一般为粉末或者玻璃管中的液体，一般采用正置的背反射检测方式，但这样的结构不适合用于微流控芯片的检测及相关技术的开发。因为微流控芯片上表面需要布置一些管路来将待分析物注入和输出，如果采用正置的背反射的检测方式，显微镜头与管路会相互碰撞而影响检测。因此倒置检测的结构更适合进行拉曼光谱的激发和检测，即从微流控芯片的底面来进行检测就可以避免上述问题。对于光纤拉曼探头式的光谱仪，虽然可以实现探头的位置和检测方向的灵活控制，却不能显微成像，无法精确定位到芯片上微米级的检测区域。另外，传统的拉曼光谱仪都是通过移动样品台来改变样品与物镜的位置来实现定位和聚焦等功能，但这不适合于微流控芯片。因为芯片上可能会连接一些刚性的和不易弯曲的管路或者光纤等其他结构，移动芯片位置在操作上有一定的困难，甚至有些微流控芯片是固定在其他模块上，根本无法移动。因此在微流控芯片上进行拉曼检测最好能保证芯片位置固定，通过检测探头的移动来实现定位和聚焦。微流控芯片发展的目的是为了实现实验室芯片化，一种可移动的芯片分析仪对于该技术发展很有必要，而大型显微拉曼光谱仪都不可移动，无法现场检测。微流控芯片作为一种特殊的“样品”，目前通用型的拉曼光谱仪都无法方便、有效的对其进行分析，开发一台通用型的用拉曼光谱检测的微流控芯片分析仪将对微流控芯片技术的发展很有必要。 

因此，除传统的灵敏度、分辨率及稳定性等参数需要满足要求外，为方便在微流控芯片上检测拉曼信号，微流控芯片分析仪中的拉曼检测器还需要满足以下技术要求：（1）检测探头与微流控芯片分离，且在微流控芯片上采用倒置检测拉曼光谱的方式，（2）可对微流控芯片显微成像，（3）微流控芯片位置固定，检测探头可在XYZ方向实现精细微调和定位，（4）集成化，便于移动，可用于现场检测。 

微流控芯片技术是当前微全分析系统领域发展的重点，是未来分析和检测发展的方向。它的目标是实现实验室芯片化及“个人化验室”。设计一种方便的、有效的，采用拉曼光谱检测的通用型芯片分析仪器是推动该技术发展的重要工具。 

实用新型内容