基于微流控芯片荧光成像检测仪研制

发布时间：2021-11-05 17:52

　　针对激光诱导荧光检测系统结构体积大、成本高且不利于推广应用的缺点,提出以共聚焦光路结构成像原理为基础,将LED作为激发光源并结合Zemax光学设计优化光路结构尺寸。在降低系统成本的同时达到了使其结构更加紧凑、体积较小的设计效果。同时减小了激发光能量在结构中的损失,有效地提高了系统的信噪比,顺应了POCT医疗仪器小型化、低成本、便携式的发展趋势。 

【文章来源】：传感器与微系统. 2020,39(09)CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

荧光检测系统成像原理示意图

所设计的检测系统采用的是落射式光路系统，光路要完成汇聚激发光以及采集荧光两个目的。光路结构尺寸通过Zemax软件仿真如图2所示。x1～x7是各光学元件的尺寸及间距，为了能够让激发光覆盖整个微流控芯片的检测区，且减小能量损失，汇聚激发光所形成的光斑大小应与检测区的结构尺寸相同为3 mm×3 mm;为了提高光电探测器的测量精度，光电探测器与检测区之间的光路为共焦光路。随着检测距离x4(荧光亮斑到采集透镜间的距离)的增加，导致荧光信号的采集效率下降，荧光信号强度变弱，背景噪声信号的强度也同时下降，但背景噪声信号下降幅度比荧光信号的下降幅度要小，检测系统信噪比变小;因此，采集透镜应该尽可能靠近荧光发光点，以提高荧光采集效率和检测灵敏度[13]。

光路结构尺寸优化参数如表1，要求激发光所成光斑的尺寸大小为3 mm×3 mm;整个光路的结构的尺寸要小，如图3所示为激发光的能量分析，约为光源能量的12%。像的尺寸大小能够满足3 mm×3 mm的要求，且透镜1,2之间的距离越小，获得的激发光的能量就越强。在实际实验中可以通过调节两者之间的距离去调节激发光的能量。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CCD传感器的香菇动态去根系统[J]. 高汉斌,吕浩杰,韩现伟,张镭.  传感器与微系统. 2018(09)
[2]图像分析在液滴检测技术中的应用[J]. 陈海秀,成顶,胡祯林.  传感器与微系统. 2016(04)
[3]基于微流体芯片用于单个DNA分子检测的共焦激光诱发荧光系统（英文）[J]. 彭志勇.  石河子大学学报(自然科学版). 2014(03)
[4]CCD型生物芯片扫描仪光学检测系统设计[J]. 马贵兰,戴良.  光学技术. 2013(04)
[5]基于光学共聚焦原理的便携式荧光检测装置[J]. 刘剑,刘常春.  仪表技术与传感器. 2010(08)
[6]共聚焦激光诱导荧光检测系统的研究[J]. 冯金垣,区伟能,付治新.  半导体光电. 2008(06)

博士论文
[1]微流控芯片及有机发光二极管荧光检测系统的研究[D]. 姚波.清华大学 2006

硕士论文
[1]微流控芯片高灵敏度激光诱导荧光检测系统的研究及其在集成生化分析系统中的应用[D]. 富景林.浙江大学 2006



本文编号：3478246