[发明专利]一种基于平面波导的光声微流控探测系统

说明书

本发明适用于光声微流控探测领域，提供了一种基于平面波导的光声微流控探测系统，包括：微流控芯片模块、激光激发模块、激光探测模块块和信号处理模块；其中，微流控芯片模块包括微流道及设置于微流道上方的平面波导；激光激发模块用于激发平面波导下方的微流道内目标样品发出超声波；激光探测模块用于接收目标样品受激发后产生的光声信号，并转换为电压信号；信号处理模块用于接收述激光探测模块的电压信号并处理，得到目标样品的光信号。本发明结构简单，成本低，集成度高，探测范围广，可实现对生物或化学样品的大面积快速扫描探测，得到样品多点的光声信号，进而对样品进行快速成像。

技术领域

本发明属于光声微流控探测技术领域，尤其涉及一种基于平面波导的光声微流控探测系统。

背景技术

微流控作为一种片上系统，能够在微米尺度的空间上进行生物或化学实验。所以，对微流控上的样品做到实时探测具有重大意义。但目前的微流控检测技术，如激光诱导荧光法、电化学检测法等存在污染样品、检测灵敏度不足的缺陷。因此需要一种灵敏高，响应速度快，无标记的实时探测方法来检测微流控芯片中的样品。光声探测是基于光声效应的一种探测方式，由于其灵敏度高、对比度好、响应速度快、结构简单和无标记的特点，人们开始将光声探测应用到微流控检测领域。

目前已有的光声微流控系统是以超声换能器作为检测光声波的探头，如有研究实现了肿瘤细胞的实时探测，(“Capture of circulating tumor cells usingphotoacoustic flowmetry and two phase flow”，Biomedical Optics 17(6),061221(June 2012))，流动液滴成像技术也得到了发展(“Opto-acousto-fluidic microscopyfor threedimensional label-free detection of droplets and cells inmicrochannels”，Lab Chip,2018,18,1292)，进一步的研究实现了红细胞的实时计数(“Real-time red blood cell counting and osmolarity analysis usingaphotoacoustic-based microfluidic system”，Lab Chip,2021,21,2586)，但这些研究不可避免地受到基于压电材料的超声换能器的缺陷的影响以及微流控芯片制作过程复杂。针对目前光声微流控系统存在，探测范围有限，难以小型化，兼容效果差，成本较高等不足，有科研工作者研发出了基于偏振光，与微流控芯片结合的纯光学的探测方法，实现了样品的光声信号的探测，但目前采用的微流控芯片是微流道与棱镜结合，只利用了棱镜的单次反射，探测光和激发光重合于一点，实现了样品的单点光声信号测量，探测面积小，范围窄。为了更好的研究生物或化学样品，对样品进行成像，我们需要对样品扫描探测，获得样品更多的光声信号，所以研发一种简单易行、经济实用、探测面积大、快速高性能的光声微流控系统对于光声探测在微流控检测上的应用和推广具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单易行、经济实用、探测面积大、快速高性能的基于平面波导的光声微流控探测系统。

本发明是这样实现的，一种基于平面波导的光声微流控探测系统，其特征在于，所述系统包括：微流控芯片模块、激光激发模块、激光探测模块块和信号处理模块；其中，

所述微流控芯片模块包括微流道及设置于所述微流道上方的平面波导；

所述激光激发模块用于激发所述平面波导下方的微流道内目标样品发出超声波；

所述激光探测模块用于接收所述目标样品受激发后产生的光声信号，并转换为电压信号；

所述信号处理模块用于接收所述述激光探测模块的电压信号并处理，得到所述目标样品的光信号。

本发明的进一步技术方案是：所述激光激发模块包括二维振镜，所述二维振镜用于控制激发光对所述目标样品进行x，y两个垂直方向上的快速扫描。