[發明專利]一種基于信號差分檢測的光學微流控芯片及測試方法

有效

• 申請號: 201210204065.9
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN103512862B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 黃輝;渠波;劉蓬勃
• 申請（專利權）人: 黃輝;渠波;劉蓬勃
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45
• 代理公司: 北京金之橋知識產權代理有限公司11137
• 代理人: 朱黎光

1.一種基于信號差分檢測的測試儀，其特征在于：所述測試儀包括：激光器、分束器、幅度調制器、透鏡、微流控芯片以及光電探測器，所述幅度調制器包括光放大器和光衰減器，所述微流控芯片內設有承載標準樣品和待測樣品的微流槽；所述微流槽的表面或內部鍍光學薄膜，調節光束相位，優化光束的干涉效應；所述光學薄膜的光學厚度為半個波長的奇數倍；探測光由單個激光器輸出的光經過分光而成；探測光經過幅度調制器和透鏡后，分別通過承載著待測樣品和標準樣品的微流槽；然后經過透鏡，兩束光分別進入光電探測器轉換成電信號，接著進行兩個電信號的差分運算。

2.一種基于信號差分檢測的測試儀，其特征在于：所述測試儀包括：激光器、分束器、幅度調制器和相位調制器、合波器、透鏡、微流控芯片以及光電探測器，所述幅度調制器包括光放大器和光衰減器，所述微流控芯片內設有承載標準樣品和待測樣品的微流槽；所述微流槽的表面或內部鍍光學薄膜，調節光束相位，優化光束的干涉效應；所述光學薄膜的光學厚度為半個波長的奇數倍；探測光由單個激光器輸出的光經過分光而成；探測光分別通過承載著待測樣品和標準樣品的微流槽；經過透鏡和合波器，兩束光合為一束，進入光電探測器，將待測樣品和標準樣品的測試信號進行光強差分運算。

3.根據權利要求2所述的一種基于信號差分檢測的測試儀，其特征在于：所述相位調制器通過施加電場、磁場或壓力改變調制器的折射率，從而改變經過調制器的光束相位。

4.根據權利要求2所述的一種基于信號差分檢測的測試儀，其特征在于：所述微流控芯片內的兩個微流槽中的一個的底部鍍了光學厚度為半個波長奇數倍的SiO₂介質膜。

5.一種利用權利要求2、3或4所述的一種基于信號差分檢測的測試儀的測試方法，具體步驟如下：

選用一個包含兩個微流槽的微流控芯片；

利用一個光纖分束器將一個激光器的輸出光分成兩束，經過調制器和透鏡后分別入射到兩個微流槽上；經過微流槽、透鏡和合波器，兩束光合為一束，接著進入光電探測器；

將標準樣品注入到微流槽中，調節光路中的相位調制器，使得到達C處的兩束探測光的相位差為180度的奇數倍；調節光路中的光學幅度調制器，使得到達C處的兩束光幅度相等；此時，兩束光完全干涉相消，使得進入光電探測器的光強接近零；

將待測樣品和標準樣品分別注入微流槽中，由于兩種樣品的折射率存在差異，改變了經過微流槽后的光強度，導致到達C處的兩束光強度不同；此時，不滿足完全干涉相消的條件，進入光電探測器的光強增大；因此，通過測試C處的光強大小，就可以獲知待測樣品和標準樣品的折射率差異，從而求出待測樣品的折射率值。

6.一種利用權利要求1所述的一種基于信號差分檢測的測試儀的測試方法，具體步驟如下：

選用一個包含兩個微流槽的微流控芯片；

利用光纖分束器將激光器的輸出光分成兩束，經過調制器和透鏡后分別入射到兩個微流槽上；經過槽和透鏡，兩束光分別進入光電探測器轉換成電信號，最后進行電信號的差分運算；

將標準樣品注入兩個微流槽中；調節光路中的光學幅度調制器，使得進入光電探測器的兩束光幅度相等，從而電信號差分結果為零；

將待測樣品和標準樣品分別注入兩個微流槽中，由于兩種樣品的折射率存在差異，改變了經過微流槽后的光強度，導致進入光電探測器的兩束光強度不同；此時，電信號的差分運算不為零；因此，通過測試差分后的電信號大小，就可以獲知待測樣品和標準樣品的折射率差異，從而求出待測樣品的折射率值。