[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字微鏡器件的微流控芯片加工與檢測實(shí)驗(yàn)裝置

有效

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• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN102967556A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁翔宇;任煜軒;盧榮德
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/64;B81C1/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 成金玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微加工、微流體樣品檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于數(shù)字微鏡器件(DMD)的微流控芯片快速加工與微流體樣品實(shí)時(shí)檢測的新型實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

微流控芯片自出現(xiàn)以來在分析化學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)、生物物理學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、生物制藥等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。微流控芯片技術(shù)自身也在這些應(yīng)用中不斷的發(fā)展與完善。微流控芯片中微流道的制作加工已由最初的微電子領(lǐng)域的微機(jī)電加工技術(shù)(如化學(xué)刻蝕)拓展出諸如光刻、軟光刻等新技術(shù)。微流控芯片中微量樣品的檢測也已借鑒大量的新技術(shù)，如熒光檢測，超聲檢測等。這些加工技術(shù)和檢測技術(shù)極大的推動和發(fā)展了微流控芯片的制備和研究。

現(xiàn)有的微流控芯片加工制作技術(shù)沒有將微流道的設(shè)計(jì)過程和制作過程很好的結(jié)合起來，不能實(shí)現(xiàn)微流控芯片制作過程中微流道圖樣的軟光刻曝光和對微流控芯片中微量樣品的可見光和紫外熒光實(shí)時(shí)檢測，因此不能同時(shí)在同一臺裝置上實(shí)現(xiàn)微流控芯片加工與檢測，無法實(shí)現(xiàn)快速加工和實(shí)時(shí)檢測。

本發(fā)明的一個重要的創(chuàng)新點(diǎn)在于采用數(shù)字微鏡器件(DMD)技術(shù)，通過在計(jì)算機(jī)中利用軟件直接設(shè)計(jì)所需微流道的圖樣，并通過數(shù)據(jù)線將設(shè)計(jì)圖樣直接輸出到數(shù)字微鏡器件(DMD)中，然后利用成像光路直接對已處理的光刻膠進(jìn)行微流道圖樣的曝光，可以直接將DMD上顯示的圖案作為可實(shí)時(shí)修改的掩膜板。這樣可以極大的縮短微流控芯片從設(shè)計(jì)到模版制備的周期，同時(shí)保證了設(shè)計(jì)需求的微流道的微小尺度。

本發(fā)明的另一個創(chuàng)新點(diǎn)是將微流控芯片的加工和檢測過程綜合到一個實(shí)驗(yàn)裝置上。使得本發(fā)明在具有微流控芯片加工能力的同時(shí)，也能對微流控芯片內(nèi)的微量樣品進(jìn)行多種實(shí)時(shí)檢測。這樣即可以縮減微流控芯片加工和檢測的實(shí)驗(yàn)儀器所占用的空間，也可以為多功能微流控芯片的進(jìn)一步整合和微型化做一定的宏觀思路探究。

本發(fā)明的另一個重要創(chuàng)新點(diǎn)在于所有的功能切換完全由計(jì)算機(jī)控制完成，不需要手動調(diào)節(jié)，這樣使得實(shí)驗(yàn)操作更加方便快捷，而且排除了人為主觀因素的影響，有利于實(shí)驗(yàn)快速精確的進(jìn)行。

此外，該裝置集成了可見光微流控檢測和紫外熒光檢測于一身，通過計(jì)算機(jī)的控制在這兩種檢測模式間靈活轉(zhuǎn)換，有利于更加快捷全面的研究微量的生物、化學(xué)、醫(yī)藥等樣品的特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于數(shù)字微鏡器件的微流控芯片加工與檢測實(shí)驗(yàn)裝置，在同一臺裝置上實(shí)現(xiàn)微流控芯片加工與檢測，并通過自行設(shè)計(jì)的光路耦合到CCD相機(jī)中，實(shí)現(xiàn)微流控芯片的快速加工和微流控芯片內(nèi)微量樣品的實(shí)時(shí)檢測。

本發(fā)明為了達(dá)到上述目的采用的技術(shù)方案為：一種基于數(shù)字微鏡器件(DMD)的微流控芯片加工與檢測實(shí)驗(yàn)裝置，包括紫外LED光源、第一雙凸透鏡、第一反射鏡、DMD器件、雙色鏡、第一顯微鏡物鏡、三維電動平臺、第二顯微鏡物鏡、第二雙凸透鏡、白光LED光源、第二反射鏡、濾色片、第三雙凸透鏡、CCD相機(jī)以及計(jì)算機(jī)。其中，

所述的微流控芯片軟光刻曝光光路由紫外LED光源、第一雙凸透鏡、第一反射鏡、DMD器件、雙色鏡、第一顯微鏡物鏡、三維電動平臺和計(jì)算機(jī)構(gòu)成；

所述的微流控芯片中微量樣品的可見光實(shí)時(shí)檢測光路由白光LED光源、第二雙凸透鏡、第二顯微鏡物鏡、三維電動平臺、第一顯微鏡物鏡、雙色鏡、第二反射鏡、濾色片、第三雙凸透鏡、CCD相機(jī)和計(jì)算機(jī)構(gòu)成；

所述的微流控芯片中微量樣品的紫外熒光實(shí)時(shí)檢測光路由紫外LED光源、第一雙凸透鏡、第一反射鏡、DMD器件、雙色鏡、第一顯微鏡物鏡、三維電動平臺、第二反射鏡、濾色片、第三雙凸透鏡、CCD相機(jī)和計(jì)算機(jī)構(gòu)成；

樣品池放置在三維電動平臺上，在計(jì)算機(jī)控制下，樣品隨著三維電動平臺上進(jìn)行三維移動；所述計(jì)算機(jī)的輸入端通過信號線分別與所述紫外LED光源、DMD器件、白光LED光源、三維電動平臺、CCD相機(jī)相連；所述計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的微流道圖樣通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)線將微流道設(shè)計(jì)圖樣加載到DMD器件上；所述計(jì)算機(jī)可以通過信號采集系統(tǒng)采集并存儲CCD相機(jī)所產(chǎn)生的時(shí)序圖像序列。

所述微流道圖樣的軟光刻曝光光路的切換需通過計(jì)算機(jī)移動三維電動平臺至合適位置，關(guān)閉白光LED光源，關(guān)閉CCD相機(jī)，加載微流道圖樣到DMD器件，打開紫外LED光源，并投射光線到DMD器件上，此時(shí)該裝置工作在軟光刻曝光模式。