[实用新型]光栅波导微流体检测系统

说明书

本实用新型提供一种光栅波导微流体检测系统，包括微流体芯片、显微镜、测量装置和分析装置；微流体芯片包括：光栅波导和微流道，光栅波导包括出射光栅，出射光栅位于微流道下方用以将光沿垂直方向向上导入微流道内；还包括：由下而上设置的下包层、波导层、保护层、上包层和流道盖板；保护层用以覆盖并保护出射光栅；微流道贯穿上包层以暴露出保护层。具有有益效果：在柔性基底上沉积光学性能可调的氮化硅薄膜，扩展SiN光学器件材料的应用范围和形式，将传统光学系统通过集成光学或片上光学器件来实现，把传统台式大型的光学系统缩小到芯片尺寸，保证出色的分析性能，实现微纳尺度下的生物样品的高通量芯片级光学检测和分析集成系统，大幅度降低成本。

技术领域

本实用新型涉及一种光栅波导微流体检测系统，尤其涉及一种光栅波导微流体生物检测系统。

背景技术

在现代生化分析流程中，高通量检测设备已经被广泛使用。这些设备大多采用基于微流体技术或者微孔阵列的生物芯片，装载在高性能的光学系统中，实现对诸如核酸、蛋白、病毒、细菌、细胞等等不同尺寸的生物样品的分析。这些光学系统的设计通常都基于复杂的几何光学，其体积大、成本高、需要光学准直、维护成本较高。

在精准医疗时代，小型化、高性能、低成本和可移动的集成化分析系统受到很大关注。尤其是lab on chip的概念，经过几十年的发展，基于微流体技术对生物样品的操控方面取得了长足的进步，但真正的lab on chip系统仍然缺少一种微纳尺度下的高通量生物样品的芯片级的片上光学检测和分析集成系统。

同时，在高分子聚合物薄膜上沉积光学氮化硅薄膜等材料，将以SiN为波导的集成光学器件同硅或者玻璃衬底分开且聚合物具有一定的延展性，这大大增加了以SiN等材料为波导的集成光学器件的其应用范围。

在高分子聚合物上沉积薄膜，为了不破坏聚合物的分子结构需要将沉积温度控制的越低越好，而目前主流的SiN薄膜生长温度在400度左右，仍然太高。

实用新型内容

为解决目前现代生化分析仪器体积庞大、成本高和满足精准医疗时代所需求的仪器小型化、可移动和集成化等一系列新的需求。本实用新型通过集成电路量产工艺来生产这种芯片级光学检测和分析系统，将传统光学系统的功能通过集成光学或片上光学器件来实现，不仅可以把传统的台式甚至大型的光学系统缩小到芯片尺寸，而且还保证同等甚至更出色的分析性能，实现微纳尺度下的生物样品的高通量芯片级光学检测和分析集成系统，大幅度降低系统成本。

本实用新型提供一种光栅波导微流体检测系统，包括：微流体芯片、显微镜、测量装置和分析装置；其特征在于，所述微流体芯片包括：光栅波导和微流道，所述光栅波导包括出射光栅，所述出射光栅位于所述微流道下方用以将光沿垂直方向向上导入所述微流道内，所述显微镜用于收集所述微流道内的光信号并向所述测量装置传输所述光信号，所述测量装置用以处理所述光信号并产生待分析信号并向所述分析装置传输所述待分析信号，所述分析装置分析所述待分析信号形成光谱；

所述微流体芯片还包括：依次由下而上设置的下包层、波导层、保护层、上包层和流道盖板，所述波导层是氮化硅材料，所述波导层用以形成所述光栅波导；所述保护层是二氧化硅材料，用以覆盖所述光栅波导并保护所述出射光栅；

所述微流道贯穿所述上包层以暴露出所述保护层；

所述流道盖板覆盖所述微流道上开口，所述微流道盖板包括用以向所述微流道注入含待检测生物分子溶液的注液口；

所述下包层是厚度为15～30μm高分子聚合材料，所述上包层是厚度为15～30μm的高分子聚合材料，所述微流道宽度为10-100μm。

优选地，若干个所述光栅波导相互平行，以将光导入所述微流道，所述光栅波导的宽度为300-600nm。

优选地，所述波导层的折射率为1.75-2.2。