[發(fā)明專利]光波導(dǎo)微流體芯片

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010052216.8
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111135887A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳昌;劉博;豆傳國
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新微技術(shù)研發(fā)中心有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N21/63
• 代理公司: 蘇州國卓知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32331
• 代理人: 黃少波

本發(fā)明提供一種光波導(dǎo)微流體芯片，包括：光波導(dǎo)和微流道，所述光波導(dǎo)用以將光沿水平方向?qū)胨鑫⒘鞯纼?nèi)：還包括：依次由下而上設(shè)置的襯底、下包層、波導(dǎo)層和上包層，所述波導(dǎo)層是氮化硅材料，所述波導(dǎo)層用以形成所述光波導(dǎo)；所述微流道由上而下貫穿所述上包層、所述波導(dǎo)層和所述下包層延伸進(jìn)所述襯底；所述下包層是厚度為2～3μm的二氧化硅，所述上包層是厚度為15～30μm的高分子聚合材料，所述微流道延伸進(jìn)所述襯底10～15μm，所述微流道寬度為10?100μm。具有有益效果：生產(chǎn)芯片級光學(xué)檢測系統(tǒng)，把傳統(tǒng)的臺式甚至大型的光學(xué)系統(tǒng)縮小到芯片尺寸，保證同等甚至更出色的分析性能，實現(xiàn)微納尺度下的生物樣品的高通量芯片級光學(xué)檢測和分析集成系統(tǒng)，大幅度降低系統(tǒng)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光波導(dǎo)微流體芯片，尤其涉及一種光波導(dǎo)微流體生物檢測芯片。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代生化分析流程中，高通量檢測設(shè)備已經(jīng)被廣泛使用。這些設(shè)備大多采用基于微流體技術(shù)或者微孔陣列的生物芯片，裝載在高性能的光學(xué)系統(tǒng)中，實現(xiàn)對諸如核酸、蛋白、病毒、細(xì)菌、細(xì)胞等等不同尺寸的生物樣品的分析。這些光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計通常都基于復(fù)雜的幾何光學(xué)，其體積大、成本高、需要光學(xué)準(zhǔn)直、維護(hù)成本較高。

在精準(zhǔn)醫(yī)療時代，小型化、高性能、低成本和可移動的集成化分析系統(tǒng)受到很大關(guān)注。尤其是lab on chip的概念，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，基于微流體技術(shù)對生物樣品的操控方面取得了長足的進(jìn)步，但真正的lab on chip系統(tǒng)仍然缺少一種微納尺度下的高通量生物樣品的芯片級的片上光學(xué)檢測和分析集成系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決目前現(xiàn)代生化分析儀器體積龐大、成本高和滿足精準(zhǔn)醫(yī)療時代所需求的儀器小型化、可移動和集成化等一系列新的需求。本發(fā)明通過集成電路量產(chǎn)工藝來生產(chǎn)這種芯片級光學(xué)檢測和分析系統(tǒng)，將傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)的功能通過集成光學(xué)或片上光學(xué)器件來實現(xiàn)，不僅可以把傳統(tǒng)的臺式甚至大型的光學(xué)系統(tǒng)縮小到芯片尺寸，而且還保證同等甚至更出色的分析性能，實現(xiàn)微納尺度下的生物樣品的高通量芯片級光學(xué)檢測和分析集成系統(tǒng)，大幅度降低系統(tǒng)成本。

同時我們可以通過多微流體通道和生物傳感陣列大規(guī)模矩陣化來實現(xiàn)比傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)更高通量的分析性能。這種高通量微尺度多色熒光標(biāo)記生物樣品分析集成芯片將會極大的推動生物樣品檢測設(shè)備的芯片化，在生命科學(xué)和醫(yī)療領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明提供一種光波導(dǎo)微流體芯片，包括：光波導(dǎo)和微流道，其特征在于，所述光波導(dǎo)用以將光沿水平方向?qū)胨鑫⒘鞯纼?nèi)：

還包括：依次由下而上設(shè)置的襯底、下包層、波導(dǎo)層和上包層，所述波導(dǎo)層是氮化硅材料，所述波導(dǎo)層用以形成所述光波導(dǎo)；

所述微流道由上而下貫穿所述上包層、所述波導(dǎo)層和所述下包層延伸進(jìn)所述襯底；

所述下包層是厚度為2～3μm的二氧化硅，所述上包層是厚度為15～30μm的高分子聚合材料，所述微流道延伸進(jìn)所述襯底10～15μm，所述微流道寬度為10-100μm。

優(yōu)選地，若干個所述光波導(dǎo)相互平行，以將光導(dǎo)入所述微流道，所述光波導(dǎo)的寬度為300-600nm。

優(yōu)選地，整層或大部分所述波導(dǎo)層形成一個片狀的所述光波導(dǎo)。

優(yōu)選地，所述波導(dǎo)層厚度為150-1000nm。

優(yōu)選地，還包括氮化硅材料的入射光柵，以與所述光波導(dǎo)結(jié)合形成光柵耦合光波導(dǎo)，將所述上包層上方的光導(dǎo)入所述光波導(dǎo)直至導(dǎo)入所述微流道；所述入射光柵凸出于所述波導(dǎo)層向上延伸進(jìn)所述上包層。

優(yōu)選地，包括若干個相互平行的所述耦合光波導(dǎo)。

優(yōu)選地，所述波導(dǎo)層厚度為150-1000nm，所述耦合光波導(dǎo)的寬度為300-600nm。

優(yōu)選地，還包括光纖，所述光纖與所述光波導(dǎo)光耦合。