专利名称：激光诱导荧光和光吸收双功能检测微流控电泳芯片的制作方法
技术领域：
本发明属于电泳芯片技术领域，特别涉及一种可同时实现激光诱导荧光检测和紫外-可见光吸收检测的光纤耦合微流控电泳芯片；该芯片既适用于荧光物质或能被荧光试剂标记的生化物质样品如氨基酸、蛋白质、和DNA等的分离检测，又可用于一些非荧光性的但在紫外-可见光区有强吸收的样品的分离检测。该芯片可检测样品种类多，适用范围广。
背景技术：
20世纪90年代初微全分析系统(Micro-total analysis system，μ-TAS)概念的提出在分析仪器和分析科学领域产生了重大影响，引导化学分析设备向着微型化、集成化与便携化的趋势发展。它利用微加工工艺在芯片上制作微阀、微管道、微反应器、微流量传感器、微检测器等功能单元构成微型化学系统，欲将样品的前处理、化学反应、待测物分离、检测等全化学过程集成在方寸大小的芯片上来实现，可称之谓“芯片上的实验室”。μ-TAS的特点是快速、高效、样品试剂用量小、操作简单，便于集成和微型化。其中，微流控电泳芯片是μ-TAS中当前最活跃的领域和发展前沿。与微流控电泳芯片连用的检测方法已由最早的激光诱导荧光和吸收光度检测发展到电化学、化学发光、质谱检测等多种检测手段。迄今，激光诱导荧光检测是最灵敏，且应用较多的光学检测方法，检测灵敏度一般可达10-9mol/L～10-12mol/L。
目前，在微流控电泳芯片光学检测中，由传统激光器及一系列的透镜、反射镜、滤光片等组成的传统光学检测系统仍占主导地位。这就使得激光诱导荧光和吸收光度等检测技术通用性差，体积庞大，价格昂贵，光学结构复杂，与芯片的微通道尺度不匹配，故难以实现微全分析系统的微型化和集成化。所以，研制结构紧凑、高性能的小型化光学检测系统成为芯片检测和微流控分析系统的关键课题。因半导体激光器和发光二极管具有功率输出稳定、价格低、体积小、使用寿命长等优点，成为微流控电泳芯片光学检测分析系统最理想、最具吸引力的光源。随着从紫外到红外区的各个波长段半导体激光器和发光二极管的相继面市，其在芯片检测中的应用也日益广泛，为芯片光学检测系统实现完全微型化奠定了基础。近两年，小型光源耦合光纤技术的发展，使由多个传统光学元件才能完成的分光、准直、反射和会聚等复杂光路系统变的简单易行，为光学分析系统实现微型化和集成化解决了又一个关键问题。勿庸置疑，微流控电泳芯片研究的下一步就是要设计一种能同小型光学检测系统相耦合的芯片，以实现微流控电泳芯片的总体微型化和集成化。
目前报道的微流控电泳芯片激光诱导荧光检测有两种模式l、共聚焦型非共聚焦型典型激光诱导荧光检测的光学系统一般由激光聚焦透镜、反射镜、荧光收集物镜、滤光片等构成。激光束经透镜聚光和反射镜反射，以适当的入射角度照射芯片的检测区域，激发产生的荧光经物镜收集聚光，并由滤光片滤除激发光和其他杂散光后，用光电倍增管等光检测元件进行检测。(Jacobson S.C.，Ramsey J.M.，Integrated Microdevice for DNA Restriction Fragment Analysis.，Anal.Chem.，1996，68，720-723.；Jacobson S.C.，Hergenroder R.，Koutny L.B.，Ramsey J.M.，High-SpeedSeparations on a Microchip，Anal.Chem.，1994，66，1114-1118)2、共聚焦型共聚焦型激光诱导荧光检测是微流控毛细管电泳芯片分析系统中最常用的检测系统，其由共聚焦荧光显微镜作为光学系统，主要由二向色镜(dichroic mirror)、聚光透镜、干涉滤光片等构成。激光束经扩束准直，由二向色镜反射并由显微物镜聚焦后垂直照射到芯片的检测区域，激发产生的荧光经二向色镜透射，并由与显微物镜同轴且共焦的显微目镜聚焦，再经干涉滤光片进一步滤除干扰光后成像在光检测元件上进行检测。(Jiang G.F.，Attiga S.，Ocvirk G.，Lee W.E.，Harrison D.J.，RedDiode Laser Induced Fluorescence Detection with a Confocal Microscope on aMicrochip for Capillary Electrophoresis.，Biosens.Bioelectron.，2000，14，861-869.)目前报道的微流控电泳芯片紫外可见光吸收检测模式1、紫外-可见吸收光度成像检测光源经带通滤光片滤光和透镜聚焦后，用光纤束及另一个聚焦透镜将入射光均匀地投射到芯片分离通道区域，使用一个线陈列的CCD器件对通道内物质的吸光度进行适时扫描测定。(Mao Q.，Pawliszyn J.，Demonstration of Isoelectric Focusing onan Etched Quartz Chip with UV Absorption Imaging Detection.，Analyst，1999，124，637-641.)2、双光路吸收光度检测Collins等用红色半导体二极管为光源，光源置于芯片检测区域的正上方，入射光垂直照射到芯片分离通道的检测点和邻近区域，透射光经目镜聚焦，经条形狭缝消除杂散光干扰后，用光电二级管陈列进行检测。光电二级管陈列的一个陈列单元检测经试样吸收后的光强度，另一个陈列单元检测靠近通道部分的芯片材料(玻璃)的透射光强度作参比，交替测量试样信号和参比信号，并用差分处理电路提取两者的差值作为吸收光度信号。(Colline G.E.，Lu Q.，Microfabricated CapillaryElectrophoresis Sensor for Uranium(VI).，Anal.Chim.Acta.2001，436，181-189)
发明内容
本发明目的在于克服现有技术中的微流控电泳芯片功能单一，所需光学检测系统结构复杂等缺陷，而提供可同时实现激光诱导荧光检测和紫外-可见光吸收检测的光纤耦合微流控电泳芯片；该芯片既适用于荧光物质或能被荧光试剂标记的生化物质样品如氨基酸、蛋白质、和DNA等的分离检测，又可用于一些非荧光性的但在紫外-可见光区有强吸收的样品的分离检测，可检测样品种类多，适用范围广。
本发明的技术方案如下本发明提供的激光诱导荧光和光吸收双功能检测微流控电泳芯片，包括叠放并键合成一体的透明材料制作的芯片基板2与芯片盖板1，芯片基板2上刻有呈十字形交叉的微流体通道，分别为样品通道AB和分离通道CD；芯片盖板1上对应于基片2上微流体通道的末端位置处设有小通孔型储液池，分别是样品池A，样品废液池B，缓冲液池C和废液池D；芯片盖板1或芯片基板2上靠近分离通道的末端设有与位于分离通道CD的两侧且与分离通道相垂直的光纤通道a1和a2，所述光纤通道a1和a2与分离通道CD靠近的末端呈平凸透镜形状；光纤从光纤通道a1、a2水平插入；所述的芯片基板2与芯片盖板1为玻璃、石英或有机高聚物高透明度材料制做的芯片基板与芯片盖板；所述的有机高聚物高透明度材料为PMMA、PDMS、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚几内酰胺或他们之间的任意共聚物。
本发明以标准光刻技术为基础，以玻璃和高透明度的高聚物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为芯片材料，在芯片上构建微通道和微储液池，使样品的进样、分离和检测集成在小小的芯片上来完成。通过在芯片上构建与分离通道检测区域无限靠近的光纤通道，使激光器耦合光纤水平插入该通道后，将激发光直接耦合到分离通道的检测区域附近。另外，在本发明中，将光纤通道前端与分离通道之间的玻璃或高透明度聚合物PMMA和PDMS设计成平凸透镜形状，其对光纤端口出来的光具有一定的收敛会聚作用。通过严格的光学计算和精确的微加工技术，可以使平凸透镜的焦点刚好落在分离通道上，则从光纤出来的光经该透镜后就会在分离通道上会聚成一个直径最小，强度最大的光斑，这将有利于得到较好的检测峰形，有利于分离度和检测灵敏度的提高。该芯片设计巧妙，使激发光直接与检测区近距离靠近，省去了由多个光学元件才能完成的三维准直、反射和会聚复杂光路系统，将光传输过程中的强度损失降到最低，促进微流控电泳芯片的光学检测向着微型化和集成化迈进了一大步，使复杂的光路操作变的简单易行。
本发明提出的芯片设计、制作及工作原理如下所述1.芯片设计根据玻璃芯片与高聚物芯片PMMA和PDMS制作特点的不同，芯片设计稍不相同。因玻璃芯片的光纤通道主要是靠基板与盖板密封键合后通氢氟酸来加粗，而单光纤通道与外界形不成闭合流体回路，所以需添加流体回路与光纤通道相通。高聚物芯片PMMA和PDMS的光纤通道是通过在阳模板上刻蚀粗凸纹，然后印记到高聚物材料上的，故设计成简单的直线型即可。(附图2为芯片制作的掩模设计)2.芯片的制作方法(1)玻璃芯片的制作方法A.将设计的微流控芯片图形制成掩膜，图形区为透明区，可透射光，非图形区为黑色区，吸光而不能透射光。
B.将掩膜覆盖在63mm×63mm×1.5mm的匀胶铬板(铬型LRC；铬厚T145nm胶类正性感光胶；胶厚570nm)上，在紫外线照射下曝光，感光胶发生光化学反应。
C.曝光后的铬板在显影液中显影，以除去被曝光的正性感光胶，掩膜上的图形被复制到光胶层上。
D.室温下用铬膜刻蚀液(硫酸铈∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升)腐蚀裸露的铬膜，高纯水冲洗干净后，烘干。光胶层上的图形被转移到了基片上，同时保证非图形区的光胶层和铬膜不被破坏。
E.湿法刻蚀微通道。以0.5M HF/0.5M NH4F为刻蚀剂刻蚀微通道，速率约为10μm/h，得横截面为梯形的凹微通道。再依次用丙酮和铬膜刻蚀液除去残存的光胶层和铬膜，用高纯水冲洗干净即得干净透明的基片。
F.在基板的储液池位置用微型台钻处打孔，作为芯片储液池。
G.截取与基片同样尺寸的匀胶铬板，依次用丙酮、铬膜刻蚀液浸泡2分钟，以除去光胶层和铬膜，高纯水冲洗干净即得盖板。
H.将基板与盖板依次在丙酮、H2O-H2O2-NH4OH(5∶1∶1)溶液、H2SO4∶H2O2(4∶1)溶液和高纯水中超声清洗5-10分钟，氮气吹干，然后在超净环境中将两者对齐密封。高温下键合，升温程序为13分钟内以40℃/min从室温升至550℃，并在550℃停留30分钟；3分钟内以20℃/min从550℃升至610℃，并在610℃停留30分钟；1分钟15秒内以20℃/min从610℃升至635℃，并在635℃停留30分钟；1分钟30秒内以10℃/min从635℃升至650℃，并在650℃停留6小时；然后自然冷却到室温。
I.通过氢氟酸刻蚀加粗光纤通道。用蠕动泵将2％HF稀溶液通过储液池E、F连续注射到光纤通道，废液从芯片侧面上的光纤通道尾孔排出。
(2)PMMA芯片的制作方法
A.设计制作阳模板掩膜(基片和盖片)基板掩膜上黑色图形区为微流体通道，不透光；盖板掩膜上黑色图形区为光纤通道，不透光。
B.制作基板玻璃阳模板和盖板玻璃阳模板。阳模板制作方法与玻璃芯片基板的制作方法基本相同。将掩膜覆盖在匀胶铬板上，在紫外线照射下曝光后，显影液中显影，以除去被曝光的正性感光胶。然后用铬膜刻蚀液(硫酸铈∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升)去除裸露的铬膜，高纯水冲洗后，烘干。进行湿刻蚀时，基片模板和盖片模板所用的刻蚀液浓度不同，前者用0.2M HF/0.2MNH4F的刻蚀剂，后者用0.5M HF/0.5M NH4F的刻蚀剂。湿刻蚀完成后，再依次用丙酮和铬膜刻蚀液除去残余的光胶层和铬膜，用高纯水冲洗干净即得玻璃阳模板。其中，基板玻璃阳模板上的凸纹部分对应于芯片的微流体通道，而盖板玻璃阳模板上的凸纹部分对应于光纤通道。
C.采用本体聚合方法制作PMMA基板和盖板。将提纯后的MMA(甲基丙稀酸甲脂)与引发剂(过氧化苯甲酰)混合后，在85-90℃下预聚合50分钟左右，冷却，真空脱气后，分别浇铸到基板玻璃阳模板和盖板玻璃阳模板上。45℃聚合12小时，然后升温至110℃聚合2小时，缓慢冷却至40℃左右后脱模，即得无色透明光洁的PMMA基板和盖板。
D.用DAD321锯将基板和盖板裁剪成相同的尺寸(误差0.2μm)，并在基板上的储液池位置处用微型台钻打孔，作为芯片储液池。
E.将基板与盖板洗净，吹干，对齐合拢，加压，在120℃键合2小时，即制成PMMA芯片。
(3)PDMS芯片的制作方法A.基板阳模板和盖板阳模板的制作方法同于PMMA芯片阳模板制作法。同样的，基板玻璃阳模板上的凸纹部分对应于芯片的微流体通道，而盖板玻璃阳模板上的凸纹部分对应于光纤通道。
B.PDMS基板的制作将PDMS单体(二甲基硅氧烷)与引发剂(Sylard184)以30∶1的重量比例混合，脱气后浇铸于基板阳模板上，在80℃聚合1.5小时，冷却至室温，剥离模板，得无色透明PDMS基板。
C.PDMS盖板的制作将PDMS单体(二甲基硅氧烷)与引发剂(Sylard184)以3∶1的重量比例混合，脱气后浇铸于盖板阳模板上，在80℃聚合1.5小时，冷却至室温，剥离模板，得无色透明PDMS盖板。
D.用DAD321锯将基板和盖板裁剪成相同的尺寸(误差0.2μm)。在基板的储液池位置处用微型台钻打孔，作为芯片储液池。
E.将基板与盖板对齐合拢，80℃下键合1.5小时，盖板与基板就牢固地结合在一起，即成PDMS芯片。
3、芯片分离检测原理在样品池和样品废液池间加适当电压，在电渗流驱动下，样品由样品池向进样通道移动，当样品进入到进样通道与分离通道的交叉口后，在缓冲液池和废液池间加分离电压，样品池和样品废液池浮起或加适当电压。样品组分在分离通道中由于移动速率的不同而得到分离，当到达光纤通道所对应的分离通道上的检测区域时，被来自光纤光照射检测。
图1和图3分别为玻璃芯片和高聚物PMMA芯片(或PDMS芯片)用于激光诱导荧光检测的原理图激光器耦合光纤(单模或多模)由一侧的光纤通道水平插入芯片，从光纤端口出来的激发光经光纤通道前端的平凸透镜会聚后，照射在分离通道的检测区域。样品被激发而产生的荧光信号由光电倍增管等光检测元件在与入射光相垂直的方向上检测。
图2和图4分别为玻璃芯片和高聚物PMMA芯片(或PDMS芯片)用于光吸收检测时的工作原理图根据比尔定律，吸收峰强度与吸收光程成正比，因一般的芯片分离通道平均宽度是深度的十倍左右，故以通道宽度为光程可提高检测灵敏度。入射光由分离通道一侧的光纤通道照射到检测区后，透射光再由另一侧的光纤通道光纤接受，光程即是分离通道的平均宽度。从光纤出来的透射光由光电二级管陈列等光检测元件进行检测。对于光吸收检测而言，入射光与透射光的准直和对准是实现准确检测的关键，操作难度较大，本发明通过在芯片上刻蚀相对齐的光纤通道使对准操作很容易实现。
本发明与现有的光学微流控电泳芯片相比，有如下优点本发明将激光诱导荧光和光吸收检测结合在同一个微流控电泳芯片，做到一片两用。在芯片上制作光纤通道，通过光纤将激发光(或入射光)直接耦合到检测区域，避免了繁杂的长光路对准系统，降低了光传输中的光损失，整个光路变得简单。另外，光纤通道前端设计成平凸透镜形状，其对光纤出来的光具有一定的收敛会聚作用，使光斑比较集中，这样有利于分离度与检测灵敏度的提高。该微流控电泳芯片制造成本低，易于批量生产，与光纤耦合半导体激光器或发光二极管等小型光源相匹配，实现了芯片光学检测的微型化、集成化和简单化。
图1本发明(玻璃芯片)的结构示意图，也是用于激光诱导荧光检测的原理图；图2为本发明(玻璃芯片)的结构示意图，也是用于紫外-可见光吸收检测的原理图；
图3为本发明(高聚物PMMA芯片或PDMS芯片)的结构示意图，也是用于激光诱导荧光检测的原理图；图4为本发明(高聚物PMMA芯片或PDMS芯片)的结构示意图，也是用于紫外-可见光吸收检测的原理图；其中芯片基板2 芯片盖板1 样品通道AB分离通道CD样品池A 样品废液池B缓冲池C 废液池D 光纤通道a1、a2储液池E 通道b1 储液池F通道b2光纤通道a1、a2距分离通道CD的距离d≤200μm具体实施方式
实施例1玻璃材质的光纤耦合微流控电泳芯片的制作1、芯片基板2的制作掩膜胶片上微通道的尺寸设计流体通道的宽度为40μm；光纤通道的宽度为60μm；光纤通道与分离通道CD之间的距离d为200μm；将掩膜胶片置于63mm×63mm×1.5mm的匀胶铬板上，紫外线曝光180秒(波长365nm)，显影液中显影100秒后，100℃下烘干半小时；在室温下用铬膜刻蚀液(硫酸铈∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升)腐蚀铬膜，然后用高纯水冲洗干净，烘干；通过数码显微镜摄像，测得铬板上的通道尺寸流体通道宽度为60μm；光纤通道宽度为90μm；用0.5M HF/0.5M NH4F刻蚀剂腐蚀裸露的硼硅玻璃，速率约为10μm/h，刻蚀2.5小时后，再依次用丙酮、铬膜刻蚀液除去残余光胶层和铬膜，即得芯片基板2；用微型台钻打孔，钻头为2mm的金刚钻头，孔的直径即为液池直径2mm。显微镜下测定进样通道AB和分离通道CD尺寸上底宽110μm，下底宽60μm，深度20μm；光纤通道a1、a2上底宽140μm，下底宽110μm，深度26μm；光纤通道与分离通道间的距离120μm。
2、芯片盖板1的制作
截取与芯片基板2同样尺寸的匀胶铬板，依次用丙酮、铬膜刻蚀液浸泡2分钟，以除去光胶层和铬膜，即得芯片盖板1。
3、芯片基板2与芯片盖板1依次在丙酮、H2O-H2O2-NH4OH(5∶1∶1)溶液、H2SO4∶H2O2(4∶1)溶液和高纯水中超声清洗5-10分钟，用氮气吹干，然后在超净环境中将两者对齐密封，高温下进行无缝键合。升温程序为13分钟内以40℃/min从室温升至550℃，并在550℃停留30分钟；3分钟内以20℃/min从550℃升至610℃，并在610℃停留30分钟；1分钟15秒内以20℃/min从610℃升至635℃，并在635℃停留30分钟；1分钟30秒内以10℃/min从635℃升至650℃，并在650℃停留6小时；然后自然冷却到室温。经显微镜下观测，键合后通道无变形，且达到完全密封。
4、氢氟酸刻蚀加粗光纤通道。用蠕动泵将2％HF稀溶液通过储液池E、F的通道b1和b2连续注射到光纤通道a1和a2，废液经芯片侧面的光纤通道尾孔排出，对光纤通道进行加粗；刻蚀时间为4-5小时，光纤通道深度180μm，上底宽280μm，下底宽110μm。
实施例2PMMA激光诱导荧光和光吸收双功能检测微流控电泳芯片的制作1、玻璃阳模板掩膜胶片(基片和盖片)的设计芯片基板阳模板掩膜上微流体通道宽度为120μm；芯片盖板阳模板掩膜上光纤通道宽度为250μm，两光纤通道间的距离为240μm。
2、基板阳模板的制作将芯片基板掩膜胶片置于63mm×63mm×1.5mm的匀胶铬板上，紫外线曝光5分钟(波长365nm)，显影液中显影100秒后，100℃下烘半小时。在室温下用铬膜刻蚀液(硫酸铈∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升)腐蚀铬膜，然后用水冲洗干净。用0.2M HF/0.2M NH4F刻蚀剂进行刻蚀，速率约为4μm/h，刻蚀时间8小时。再依次用丙酮、铬膜刻蚀剂除去残余光胶层和铬膜，即得基片阳模板。经测定，玻璃基板阳模板上分离通道和进样通道的凸纹尺寸为上底宽50μm，下底宽120μm，高度30μm；3、玻璃盖板阳模板的制作将盖杆掩膜胶片置于63mm×63mm×1.5mm的匀胶铬板上，紫外线曝光6分钟(波长365nm)，显影液中显影120秒后，100℃下烘半小时。在室温下用铬膜刻蚀液(硫酸铈∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升)腐蚀铬膜，然后用水冲洗干净。用0.5M HF/0.5M NH4F刻蚀剂进行刻蚀，速率约为10μm/h，刻蚀时间20小时；去除残余的光胶层和铬膜后，测定玻璃盖板阳模板上光纤通道凸纹尺寸为上底宽190μm，下底宽250μm，高度180μm；4、本体聚合制作PMMA芯片基板2和芯片盖板1将提纯后的MMA(甲基丙稀酸甲脂)与引发剂(过氧化苯甲酰)以1000∶5比例混合，在85-90℃预聚合50分钟左右，迅速冷却至室温，真空脱气30分钟后，分别浇铸到上述基片阳模板和盖片阳模板上，在45℃聚合12小时，然后升温至110℃聚合2小时，缓慢冷却至40℃左右后脱模，得PMMA材质的芯片基板2和芯片盖板1，凹形通道尺寸对应于阳模板上的凸纹。PMMA芯片基板2上分离通道和进样通道的尺寸为上底宽120μm，下底宽50μm，深度30μm；PMMA芯片盖板1上光纤通道的尺寸为上底宽250μm，下底宽190μm，深度180μm；5、用DAD321锯将芯片基板2和芯片盖板1裁剪成相同的尺寸(误差0.2μm)。在芯片基板2的储液池位置处用微型台钻打孔，作为芯片储液池。
6、热键合将芯片基板2与芯片盖板1对齐合拢，120℃下键合2小时，即制成本实施例的PMMA材质的光纤耦合微流控电泳芯片。通过数码显微镜摄像，测得光纤通道与分离通道间的距离为120μm。
实施例3PDMS材质的激光诱导荧光和光吸收双功能检测微流控电泳芯片的制作1、玻璃阳模板掩膜胶片(基片和盖片)的设计基板阳模板掩膜上微流体通道宽度为120μm；盖板阳模板掩膜上光纤通道宽度为250μm，两光纤通道间的距离为240μm；2、玻璃基板阳模板的制作将基板掩膜胶片置于63mm×63mm×1.5mm的匀胶铬板上，紫外线曝光5分钟(波长365nm)，显影液中显影100秒后，100℃下烘半小时。在室温下用铬膜刻蚀液(硫酸铈∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升)腐蚀铬膜，然后用水冲洗干净。用0.2M HF/0.2M NH4F刻蚀剂进行刻蚀，速率约为4μm/h，刻蚀时间8小时。再依次用丙酮、铬膜刻蚀液除去残余光胶层和铬膜，即得基板阳模板。经测定，玻璃基板阳模板上分离通道和进样通道的凸纹尺寸为上底宽50μm，下底宽120μm，高度30μm；3、玻璃盖板阳模板的制作将盖板掩膜胶片置于63mm×63mm×1.5mm的匀胶铬板上，紫外线曝光6分钟(波长365nm)，显影液中显影120秒后，100℃下烘半小时。在室温下用铬膜刻蚀液(硫酸铈∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升)腐蚀铬膜，然后用水冲洗干净。用0.5M HF/0.5M NH4F刻蚀剂进行刻蚀，速率约为10μm/h，刻蚀时间20小时。去除残余的光胶层和铬膜后，测定玻璃盖板阳模板上光纤通道凸纹尺寸为上底宽190μm，下底宽250μm，高度180μm；4、本体聚合合成PDMS材质的芯片基板2将PDMS单体(二甲基硅氧烷)与引发剂(Sylard184)以30∶1的重量比例混合，脱气后浇铸于基片阳模板上，在80℃聚合1.5小时，冷却至室温，剥离模板，得无色透明PDMS基片2。凹形微通道尺寸对应于阳模板上的凸纹。PDMS芯片基板2上分离通道和进样通道的尺寸为上底宽120μm，下底宽50μm，深度30μm；5、PDMS材质的芯片盖板1的制作将PDMS单体(二甲基硅氧烷)与引发剂(Sylard184)以3∶1的重量比例混合，脱气后浇铸于盖片阳模板上，在80℃聚合1.5小时，冷却至室温，剥离模板，得无色透明的PDMS材质的芯片盖板。凹形光纤通道尺寸对应于阳模板上的凸纹。PDMS芯片盖板1上光纤通道尺寸为上底宽250μm，下底宽190μm，深度180μm；6、DAD321锯将芯片基板和芯片盖板裁剪成相同的尺寸(误差0.2μm)。在基片的储液池位置处用微型台钻打孔，作为芯片储液池。
7、将芯片基板与芯片盖板对齐合拢，80℃下键合1.5小时，盖片与基片就牢固地结合在一起，即成本实施例的PDMS材质的光纤耦合微流控电泳芯片，光纤通道与分离通道间的距离为120μm。
权利要求
1.一种激光诱导荧光和光吸收双功能检测微流控电泳芯片，其特征在于，包括叠放并键合成一体的透明材料制作的芯片基板(2)与芯片盖板(1)，芯片基板(2)上刻有呈十字形交叉的微流体通道，分别为样品通道(AB)和分离通道(CD)；芯片盖板(1)上对应于基片(2)上微流体通道的末端位置处设有小通孔型储液池，分别是样品池(A)，样品废液池(B)，缓冲液池(C)和废液池(D)；芯片盖板(1)或芯片基板(2)上靠近分离通道的末端设有与位于分离通道(CD)的两侧且与分离通道相垂直的光纤通道(a1)和(a2)，所述光纤通道(a1)和(a2)与分离通道(CD)靠近的末端呈平凸透镜形状；光纤从光纤通道(a1)、(a2)水平插入。
2.按权利要求所述的激光诱导荧光和光吸收双功能检测微流控电泳芯片，其特征在于，其中所述的芯片基板(2)与芯片盖板(1)为玻璃、石英或有机高聚物高透明度材料制做的芯片基板与芯片盖板。
3.按权利要求所述的激光诱导荧光和光吸收双功能检测微流控电泳芯片，其特征在于，其中所述的有机高聚物高透明度材料为PMMA、PDMS、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚几内酰胺或他们之间的任意共聚物。
全文摘要
本发明的激光诱导荧光和光吸收双功能检测微流控电泳芯片包括叠放并键合成一体的透明材料制作的芯片基板与盖板，基板上刻有十字形交叉的微流体通道(样品通道和分离通道)；盖板上对应于基板上微流体通道末端位置处设有小孔式储液池(样品池，样品废液池，缓冲液池和废液池)；盖板或基板上靠近分离通道末端设有与分离通道相垂直并位于其两侧的光纤通道，且与分离通道靠近的光纤通道末端呈平凸透镜形状；光纤从光纤通道水平插入；前端为平凸透镜状的光纤通道巧妙地将激光诱导荧光和紫外－可见光吸收检测结合在同一芯片上，做到一片两用，增强了其实用性，而且将光的传输、会聚过程集成在芯片上完成，简化了光路，提高了样品分离度和检测灵敏度。
文档编号G01N21/35GK1591001SQ03156108
公开日2005年3月9日 申请日期2003年8月29日 优先权日2003年8月29日
发明者林金明, 李海芳 申请人:中国科学院生态环境研究中心