一种多通道毛细管电泳芯片OLED诱导荧光检测系统的制作方法

本实用新型涉及实验器材领域，具体涉及一种多通道毛细管电泳芯片OLED诱导荧光检测系统。

背景技术：

毛细管电泳芯片（Capillary Electrophoresis Microchip, CEM）系统是微流控芯片分析系统中的研究热点之一，它是一种在玻璃、石英、塑料等芯片的微细通道或色谱柱中，以电场为驱动力，借助于分子或离子在电迁移或分配行为上的差异，对复杂样品中的多种组分进行高效、快速分离分析的技术。在利用CEM系统进行生化分析的过程中，被测样品的组分及含量等相关信息需要由检测系统来测定。由于芯片中毛细管的内径一般为10 μm ~ 100 μm，样品进样量极少，因而对检测系统的灵敏度、分辨率及响应速度等都有较高的要求，检测系统的性能将直接决定CEM分析系统的整体性能。CEM分析系统的检测方法主要有激光诱导荧光检测(Laser Induced Fluorescence, LIF)、化学发光检测、电化学检测、吸收光度检测和质谱检测等。根据光学系统的不同，LIF检测可分为共聚焦型和非共聚焦型,其中，共聚焦型是最常用的检测系统，它主要由激发光源、光路系统、光电转换器件、信号处理系统等组成，其优点是对荧光与激发光、反射光和杂散光的分离更为有效，具有较高的灵敏度和信噪比。但是，由于系统光路部分体积较大、结构较为复杂，用于多通道芯片检测时需要附加更复杂的光学系统，不利于多通道毛细管电泳芯片检测系统的进一步微型化与集成化。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种多通道毛细管电泳芯片OLED诱导荧光检测系统。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种多通道毛细管电泳芯片OLED诱导荧光检测系统，包括薄膜绿光OLED器件、微透镜阵列薄膜、CCD检测器件和多通道毛细管电泳芯片通道单元，所述薄膜绿光OLED器件的上面设置有所述微透镜阵列薄膜，所述微透镜阵列薄膜上面设置有OLED器件玻璃基底，所述OLED器件玻璃基底上面设置有OLED器件有机层，所述OLED器件有机层底部设置有ITO电极，所述薄膜绿光OLED器件底部设置有偏振镜a，所述偏振镜a下面设置有毛细管电泳芯片，所述毛细管电泳芯片下面设置有偏振镜b，所述偏振镜b下面设置有PDMS微透镜，所述PDMS微透镜底部设置有所述CCD检测器件，所述CCD检测器件与所述偏振镜b之间设置有胶片针孔。

为了进一步提高荧光检测系统的使用功能，所述薄膜绿光OLED器件为薄膜绿光有机发光二极管，其中心发射波长为520mm，驱动电压为8.5V。

为了进一步提高荧光检测系统的使用功能，所述偏振镜a和所述偏振镜b与所述毛细管电泳芯片成三明治结构，所述偏振镜a的偏振方向与所述偏振镜b的偏振方向垂直。

为了进一步提高荧光检测系统的使用功能，所述偏振镜a和所述偏振镜b为Edmund Optics NT66-182型线性玻璃偏振镜，其波长在400-700mm时的消光系数为10000:1，两偏振镜平行放置时透光率为11%，垂直放置时为0.00022%。

为了进一步提高荧光检测系统的使用功能，所述毛细管电泳芯片为玻璃材质。

为了进一步提高荧光检测系统的使用功能，所述CCD检测器件为TCD1304AP型线阵CCD，其灵敏度为160V/lux•s，光谱响应峰值波长为550-750mm。

为了进一步提高荧光检测系统的使用功能，所述胶片针孔的直径为1mm。

为了进一步提高荧光检测系统的使用功能，所述多通道毛细管电泳芯片通道单元结构为十字构型，其中包括支撑网格、样品液池、样品废液池、缓冲液池、缓冲废液池、检测区域、样品进样通道和样品分离通道。

为了进一步提高荧光检测系统的使用功能，所述多通道毛细管电泳芯片通道单元的尺寸为40mm×80mm，其中，所形成的微通道深60µm，宽100µm，所述样品进样通道长10mm，所述样品分离通道长40mm，相邻两所述样品分离通道间的距离为6mm，所述支撑网格的十字交叉点处离所述检测区域的距离为30mm。

有益效果在于：利用CCD器件噪声低、光谱响应宽、精度和灵敏度高的优点，搭建出以TCD1304AP型线阵CCD为光电转换器件的多通道毛细管电泳芯片荧光检测系统，系统采用以POAPF:Ir(ppy)3为发光层的薄膜绿光OLED光源，有效减小了光源体积；根据光学偏振原理，使用两片偏振方向互相垂直的线性偏振镜滤除掉背景信号的干扰；为提高照射到所述毛细管电泳芯片上的入射光强，在所述OLED器件玻璃基底的表面贴附所述微透镜阵列薄膜，该系统充分利用OLED光源、偏振镜、微透镜阵列、胶片针孔、PDMS微透镜、CCD器件等的有效组合，大大简化了传统的毛细管电泳芯片荧光信号检测系统中复杂的光路结构，组件出结构紧凑、集成度及检测灵敏度较高、噪声较低的多通道毛细管电泳芯片检测系统。

附图说明

图1是本实用新型所述一种多通道毛细管电泳芯片OLED诱导荧光检测系统的结构示意图；

图2是本实用新型所述一种多通道毛细管电泳芯片OLED诱导荧光检测系统的PDMS微透镜放大图；

图3是本实用新型所述一种多通道毛细管电泳芯片OLED诱导荧光检测系统的多通道毛细管电泳芯片结构图；

图4是4种不同浓度的Rhodamine B样品溶液在本实用新型所述一种多通道毛细管电泳芯片OLED诱导荧光检测系统下的电泳分离检测结果图。

附图标记说明如下：

1、薄膜绿光OLED器件；2、偏振镜a；3、OLED器件有机层；4、ITO电极；5、OLED器件玻璃基底；6、微透镜阵列薄膜；7、毛细管电泳芯片；8、偏振镜b；9、胶片针孔；10、PDMS微透镜；11、CCD检测器件；12、样品液池；13、样品废液池；14、缓冲液池；15、缓冲废液池；16、检测区域；17、样品进样通道；18、样品分离通道；19、支撑网格；20、多通道毛细管电泳芯片通道单元。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1-图4所示，一种多通道毛细管电泳芯片OLED诱导荧光检测系统，包括薄膜绿光OLED器件1、微透镜阵列薄膜6、CCD检测器件11和多通道毛细管电泳芯片通道单元20，薄膜绿光OLED器件1的上面设置有微透镜阵列薄膜6，微透镜阵列薄膜6上面设置有OLED器件玻璃基底5，OLED器件玻璃基底5上面设置有OLED器件有机层3，OLED器件有机层3底部设置有ITO电极4，薄膜绿光OLED器件1底部设置有偏振镜a 2，偏振镜a 2下面设置有毛细管电泳芯片7，毛细管电泳芯片7下面设置有偏振镜b 8，偏振镜b 8用于滤除激发光的干扰，只允许荧光信号通过，偏振镜b 8下面设置有PDMS微透镜10，PDMS微透镜10底部设置有CCD检测器件11，CCD检测器件11用于检测系统中薄膜绿光OLED器件1光源激发出的峰值波长为580 nm的荧光信号，并将检测到的荧光信号通过数据采集卡转换为数字信号，并在计算机上实现数据的采集和显示，CCD检测器件11与偏振镜b 8之间设置有胶片针孔9，胶片针孔9用于限制检测区域及提高检测信号的信噪比。

为了进一步提高荧光检测系统的使用功能，薄膜绿光OLED器件1为薄膜绿光有机发光二极管，其中心发射波长为520mm，驱动电压为8.5V，偏振镜a 2和偏振镜b 8与毛细管电泳芯片7成三明治结构，偏振镜a 2的偏振方向与偏振镜b 8的偏振方向垂直，偏振镜a 2和偏振镜b 8为Edmund Optics NT66-182型线性玻璃偏振镜，其波长在400-700mm时的消光系数为10000:1，两偏振镜平行放置时透光率为11%，垂直放置时为0.00022%，毛细管电泳芯片7为玻璃材质，CCD检测器件11为TCD1304AP型线阵CCD，其灵敏度为160V/lux•s，光谱响应峰值波长为550-750mm，胶片针孔9的直径为1mm，多通道毛细管电泳芯片通道单元20结构为十字构型，其中包括支撑网格19、样品液池12、样品废液池13、缓冲液池14、缓冲废液池15、检测区域16、样品进样通道17和样品分离通道18，多通道毛细管电泳芯片通道单元20的尺寸为40mm×80mm，其中，所形成的微通道深60µm，宽100µm，样品进样通道17长10mm，样品分离通道18长40mm，相邻两样品分离通道18间的距离为6mm，支撑网格19的十字交叉点处离检测区域16的距离为30mm。

上述结构中，每次电泳实验前，分别使用1 mol/L的NaOH溶液、去离子水（18 MΩ）和Tris-Borate-EDTA（2×TBE, pH 8.3）缓冲溶液清洗毛细管电泳芯片7之间的微通道，实验过程中采用电动进样模式进行荧光染色剂罗丹明B样品的进样，进行电泳操作前，首先取适量罗丹明B储备液稀释在无水乙醇中，配制成一定浓度的样品溶液，然后将缓冲液和样品分别加入缓冲液池14和样品液池12中，进样阶段，样品从样品液池12迁移至样品废液池13，缓冲液池14和缓冲废液池15的电压分别为400 V和600 V，样品废液池13电极接地，进样30 s后，高压电源切换，支撑网格19的十字交叉口处的样品从样品进样通道17进入样品分离通道18进行分离及检测，此时，缓冲液池14施加800 V电压，样品液池12和样品废液池13电压均为600 V，缓冲废液池15电极接地；每次电泳操作结束后，立即用去离子水清洗毛细管电泳芯片7之间的微通道，以免缓冲溶液水分蒸发堵塞通道；将四种不同浓度的罗丹明B样品溶液（从1 mmol/L到1 µmol/L）分别注入毛细管电泳芯片7的四条微通道，利用组建好的检测系统进行电泳分离实验，其中，进样电压设置为：样品液池12为600 V，样品废液池13为0 V，缓冲液池14为400 V，缓冲废液池15为600 V；分离电压设置为：缓冲液池14为800 V，样品液池12、样品废液池13均为600 V，缓冲废液池15为0 V，实验条件为：薄膜绿光OLED器件1的驱动电压为8.5 V，PDMS微透镜10的半径为3 mm，偏振镜a 2和偏振镜b 8之间的相对偏振角度为90°，胶片针孔9直径为1 mm，CCD检测器件11选用同一像素区域，由检测结果可知，不同浓度的罗丹明B样品，在相同时间下的响应曲线不尽相同，样品溶液浓度越高，对应的响应曲线峰值越大，这是因为强度相同的激发光源对不同浓度的样品激发出的荧光信号强度不同，样品浓度越大，相同时间内积累的电荷数量越多，激发出的荧光信号强度也就越大，进而导致响应曲线的峰值越大。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。