[發明專利]測量動態光散射的微流控芯片、其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810344768.9
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108855255A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 楊克成;張翰林;王寬;張盼
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N21/49
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 王世芳;李智

本發明公開了一種測量動態光散射的微流控芯片、其制備方法和應用，屬于動態光散射測量領域，該芯片用于測量單角度或多角度的動態光散射。該微流控芯片內部具有微流通道，微流通道設置為直溝道，在直溝道兩端具有樣品流入流出通道，直溝道的兩側分別具有一個光源輸入通道和若干個散射光輸出通道，輸入通道與輸出通道用于與光纖耦合。光源輸入通道口和散射光輸出通道口具有自聚焦透鏡，從而使得入射激光和出射散射光可以聚焦，該微流控芯片還包括入射光纖和出射光纖。本發明裝置和方法結合光纖在光信號采集傳輸的優勢(體積減小，消除外界灰塵)和微流控芯片對被測試樣精確控制，從而實現對動態光散射的高效測量，該芯片制備方法簡單、高效。

技術領域

本發明涉及微流控芯片檢測技術和動態光散射測量領域，具體涉及一種用于動態光散射納米顆粒檢測的微流控芯片及其制備方法。

背景技術

動態光散射(DLS)也被稱為準彈性光散射，通過測定由溶液中微粒的布朗運動而引起散射光的多普勒頻移及其角度依賴性，確定溶液中分子或顆粒物的擴散系數、流體力學半徑、并計算顆粒群粒徑分布函數(也稱粒徑譜)。它無需對樣品進行熒光標記，是唯一可能實現液體活檢的粒徑譜分析技術，具有響應速度快，信息量大，且測量下限可拓展到亞微米量級等優點。基于該原理的分析儀已在蛋白質結構表征、聚集過程解析及相互作用分析中發揮了重要作用。

但傳統的用于測量動態光散射的裝置，體積龐大，集成性差，測量前的準備工作較繁瑣，同時測量結果的精確度不高，易受外界環境的影響。

因此，需要開發一種新型的動態光散射測量方法或者裝置，以能以較低的成本快速、簡便地測量獲得溶液中分子或者顆粒物的相關參數。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種用于測量動態光散射的微流控芯片、其制備方法以及應用，本發明的其一目的在于在微流控技術的基礎上，提供一種用于測量單角度或多角度動態光散射的集成了光纖的微流控芯片。在降低了外界干擾的同時，可以同時測量多個角度的散射光信號并提高測量的效率和準確度。本發明的其二目的在于提供一種制備上述微流控芯片的制備方法，此方法可有效實現微流控芯片的制備，簡單直接。此外，本發明還提供了采用以上微流控芯片測量溶液中分子或者顆粒物的相關參數的方法。

按照本發明的一個方面，提供一種測量單角度或多角度動態光散射的微流控芯片，其包括溶液溝道、溶質注入通道、溶液注入通道、溶劑注入通道、輸入自聚焦透鏡、輸出自聚焦透鏡、增透膜、角度刻度盤、輸入耦合光纖和輸出耦合光纖，其中，

溶液溝通設置在微流控芯片上，溶液溝通用于溶質待測量的顆粒溶液，在溶液溝道一端處設置有溶液注入通道、溶質注入通道和溶劑注入通道，以分別用于通過對應的通道輸入溶液、溶質或者溶劑，在溶液溝道的兩側分別設置有輸入耦合光纖和輸出耦合光纖，分別對應形成光源輸入通道和散射光輸出通道，在輸入耦合光纖和輸出耦合光纖各自靠近溶液溝道的一側分別設置有輸入自聚焦透鏡和輸出自聚焦透鏡，在輸出耦合光纖出射端設置有增透膜，增透膜同時位于微流控芯片上，

在微流控芯片上還設置有角度刻度盤，角度刻度盤相對于微流控芯片可轉動，輸出耦合光纖能隨角度刻度盤同步轉動，以調節接受散射光的角度，同時所述角度刻度盤用于確定散射光接收的角度。

進一步的，所述散射光輸出通道的數量及角度根據實際測量需求確定，能設置任意角度和任意數量的散射光輸出通道，以用來檢測特定散射角度的散射光信息。

進一步的，光源輸入通道上的輸入自聚焦透鏡用來聚焦、準直入射激光，使得激光以指定角度入射到溶液溝道中溶液的指定位置；

所述散射光輸出通道上的輸出自聚焦透鏡將特定角度范圍內的散射光聚焦，高效耦合進入輸出耦合光纖。

進一步的，所述溶液注入通道的數量可設置為多個，其能分別注入各種不同濃度溶液和溶劑，從而調控待測溶液的濃度或者成分。