吸收光度检测的微分析芯片及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种吸收光度检测的微分析芯片及其使用方法，该芯片的特征是由常规微分析芯片通道与液芯波导管耦合构成。本发明专利技术的优点是能在微分析芯片系统中实现高灵敏度的吸收光度检测。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的领域为微流控芯片分析，特别是涉及一种进行。
技术介绍
微流控芯片分析以分析化学和分析生物化学为基础，以微机电加工技术为依托，以微管道网络为结构特征，把试样的采集、预处理、分离、反应、检测等部分集成在几平方厘米的面积内，从而高效、快速地完成试样的分离、分析及检测。自九十年代初提出微全分析系统以来，微流控芯片分析(Microfluidic Analysis)一直处于最活跃的发展前沿，代表着21世纪分析仪器走向微型化、集成化的发展方向。通常，微流控芯片由上下两层或多层芯片构成，芯片的材料为单晶硅、或石英、或玻璃、或高分子聚合物等。芯片的面积约为几平方厘米，微管道宽度和深度为微米级，一般为封闭式微通道网络，通过垂直于芯片与微通道相连的孔进出样品。本专利技术涉及的领域是有关微流控芯片上的检测系统的研究。检测系统是一个分析系统的重要组成部分。微流控芯片因其芯片体积小，进样量仅为皮、纳升级，检测处的反应通道一般为几十微米宽，因此对其检测手段和装置的要求有其特殊性。吸收光谱分析法(亦称吸收光度检测法)是一种适用性广泛的检测方法，在分析化学中占有重要地位，也是最早用于微分析系统的检测方法之一。光度检测的波长范围约为185～1100纳米。但由于微流控芯片通道吸收池内的检测体积小，吸收光程短，导致采用吸光光度法检测灵敏度比常规宏观系统低2-4个数量级，因而目前在微流控芯片分析系统中的应用受到很大限制。近年有很多研究致力于增加微流控芯片上光度检测系统的吸收光程，以提高光度检测灵敏度。目前已发表的技术可以分为以下两类一是采用微加工的方法增加吸收池的光程，具体包括制作高深宽比通道的芯片，垂直于通道直接检测，通道的深度一般小于100微米，通过这种方法提高光程，其效果有限(Laura Ceriotti，Jan Lichtenberg，et al.，Micro Total Analysis Systems 2001，339-340)在芯片上制作U形(Liang Z H，ChiemN，Ocvik G，Tong T，Fluri K，Harrison D J.Anal.Chem.1996，681040)或Z形结构的流通吸收池，沿通道方向引入光及检测，可以得到更长的光程，但是这种结构难以制造和调准，任何偏差都会造成分析信号的损耗和灵敏度的下降，受入射光的散射效应限制，检测光程不宜大于150微米(HS.Moosavi，Y.Jiang，et al.，Electrophoresis，vol.21，pp.1291-1299，2000)；三层夹心式芯片，在中间层制作垂直通道吸收池，其检测光程达毫米级，但是这种芯片中间垂直通道制作困难，封接三层夹心式芯片比较困难，成本高(Jeffrey Wolk，MichaelSpaid，Morten Jensen，Richard MacReynolds，Knute Stevenson，and Ring-Ling Chien，Micro TotalAnalysis Systems 2001，367-368)。另一类采用平面波导技术，在芯片的上下面制作光全反射面，光以一定角度从上方入射口入射，在上下反射面之间反射，可多次经过通道，这种方法对入射光窗精度要求很高，需要非常精确入射光才能保证在微小的检测窗检测到信号，报道的检测光程为50-272微米(Moosav H S，Jiang Y，Lester L，McKinnon G，Harrison D J.Electrophoresis，2000，211291)。还有在吸收池内部集成镜面反射器件，采用硅MEMS刻蚀等制作高反射率镜面或反射通道(Verpoorte E，Manz A，Luedi H，Bruno A E，Maystre F，Krattiger B，Widmer H M，Van der Schoot B H，De Rooij N F.Sens.Actuators.B.1992，B666)(Tiggelaar R M，Veenstra T T，Sanders R G P，Gardeniers J G E，Elwenspoek M C，Van den Berg A.Talanta.2002，56331)(Hidekuni Takao，Toshihiko Noda，MitsuakiAshiki，Kazuhiro Miyamura，Kazuaki Sawada，Makoto Ishida，Micro Total Analysis Systems 2001，363-364)，基于多重平面反射结构，反射光程为毫米级，由于平面反射对光路要求苛刻，在芯片吸收池内集成反射镜面技术要求较高。目前，光度检测的各种增加光程的方法，都没有突破芯片及其通道微小尺寸带来的固有局限，因而无法真正突破检测限的瓶颈，其检测灵敏度无法达到常规分光光度计的水平。而且大都需要些要求很高的微加工手段，结构复杂，成本高，限制了光度法在芯片领域的应用。液芯波导管是一种以液体为内芯的光导纤维，在液芯波导管内，光发生全反射波导，可进行几乎无损的传播。该技术已被用于宏观的光度检测领域。现有研究表明用液芯波导管作为吸收池，其检测吸光度正比于浓度，符合朗伯比尔定律，其显著特点是可以极大的提高分光光度法的灵敏度及测量的线性范围。但在微分析芯片领域，尚未有液芯波导管应用于光度检测的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于突破芯片及其通道微小尺寸带来的固有局限，提供一种进行，将光度检测的有效光程提高2-3个数量级以上，大幅提高芯片上的分光光度检测灵敏度。本专利技术提供的吸收光度检测的微分析芯片，是一种基于液芯波导原理的用于长光程吸收光度检测的微分析芯片，根据本专利技术，微分析芯片的吸收池，由微分析芯片通道与外接的液芯波导管耦合构成。根据本专利技术，所述的液芯波导管是一种管内有待检测流体流过，利用管壁的性质实现光线在管内部流体中连续全反射或反射传递的毛细管。液芯波导管内通道的横截面构型为圆形或椭圆形。液芯波导管内通道的内径在0.1微米-5毫米范围内，管壁厚度在1微米-1厘米范围内。液芯波导管的管长在5毫米-50米范围内。根据本专利技术，为实现光在波导管内的波导，所使用的波导管的内壁、外壁、管壁本身三部分之中，至少有一部分具有对光线的反射或全反射功能。根据本专利技术，所使用的一类波导管是利用折射率的差异实现的光的波导，其特征是，在波导管的内壁、外壁、管壁本身三者之中，至少一个采用折射率低于管内流体的材料制作。根据本专利技术，所使用的另一类波导管是利用光反射的原理实现光的波导，其特征是，所述波导管的内壁、外壁、管壁本身三者之中，至少一个采用具有高效光反射性能的材料制作。根据本专利技术的另一个特点，微分析芯片内通道与液芯波导管通道耦合接口采用小死体积的接口，有利于降低试样带在接口处的分散，同时，在接口处不易留存气泡，以免干扰正常的测定操作。本专利技术的吸收光度检测的微分析芯片使用方法，实际测定时，检测系统光源发射的入射光线由波导管入口进入液芯波导管，通过管内流体，由波导管出口导出，被光检测器检测。光源发出的光被液芯波导管中流体吸收，从而发生吸光度的变化。更为有利的是，光源的入射光与波导管圆心同轴对准，以提高入射光能量，即提高测定的信噪比。由波导管出口导出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸收光度检测的微分析芯片，其特征在于，该芯片的吸收池由微分析芯片通道与外接的液芯波导管耦合构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方群，杜文斌，方肇伦，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]