[发明专利]一种用于检测折射率变化的高通量逻辑门微型传感芯片

说明书

技术领域

本发明属于光子学、工程检测学和生物检测学交叉技术领域，具体涉及一种用于检测折射率变化的高通量逻辑门微型传感芯片。

背景技术

表面等离子共振技术（Surface Plasmon Resonance，以下简称SPR）可以用来检测金膜表面的折射率变化信息。本发明利用这一原理设计出高通量逻辑门传感芯片来检测折射率的变化信息。

发明内容

本发明针对现有折射率传感芯片检测样品数量少，成本高，稳定性差等缺点，发明了一种全新的高通量逻辑门微型传感芯片。

本发明采用的技术方案是：本发明包括1片K9玻璃片，240个金膜，60个反应池，5个主逻辑门气阀，4个次逻辑门气阀，10个主流通通道和6个次流通通道。

5个主逻辑门气阀中选择任意3个气阀处于关闭状态，则可以控制10个主流通通道中的1个通道流通样品，4个次逻辑门气阀中选择任意2个气阀处于关闭状态，则可以控制6个次流通道中的1个通道流通样品，其它通道处于关闭状态。

通过主逻辑门气阀和次逻辑门气阀之间的相互配合控制，实现样品流入某一流通通道，而其他通道处于关闭状态；样品流入反应池之后，附着在反应池中的金膜表面，引起金膜表面折射率的变化，不同浓度的样品所引起的折射率变化量不同，利用SPR的光学性能检测出金膜表面对应的折射率的变化量。

本发明具有的有益效果是：本发明是一种用于检测折射率变化的高通量逻辑门微型传感芯片，芯片体积22mm×52mm×50mm，可以检测60种不同浓度的样品，逻辑门控制实现某一行样品池反应，利用光学的方法检测，检测精度高，芯片稳定性好，可重复使用，可以用于工业上检测不同浓度的样品，也可以用于检测抗原与抗体特异性结合的免疫反应，具有很大的市场前景。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详述：

高通量逻辑门微型传感芯片原理：根据表面等离子共振原理，当入射光以临界角入射到玻璃表面的金膜上时，可引起金属自由电子的共振，由于共振使电子吸收了光能量，从而使反射光在一定角度内大大减弱，使反射光完全消失的入射角称为SPR角。SPR角随金膜表面的折射率的变化而变化，而折射率的变化又和结合在金膜表面的分子质量有关，对于同一种样品来说，即与其浓度有关，角度型SPR的检测精度可以达到                                               ，检测精度高。

主次逻辑门相互配合实现某一行反应池工作。每个气阀有两种宽度，气阀宽0.2mm和气阀宽0.03mm，流通通道宽0.1mm，当在气阀中通入一定气压的氮气时，宽0.2mm的气阀足以将宽0.1mm的流通通道闭合，而宽0.03mm不能使流通通道闭合，逻辑门气阀就是利用这一特点进行工作。

逻辑气阀的数量N和可控制的流体通道数M的关系为。本发明中主次逻辑门之间存在依附关系，因此N个主逻辑气阀和n个主逻辑气阀一共可以控制的流体通道数是。本发明中5个主逻辑气阀和4个次逻辑气阀，一共可以控制的流通通道个数是，因此可以检测60种不同浓度的样品，实现高通量检测。

如图1所示，高通量逻辑门微型芯片包含5个主逻辑门气阀（A,B,C,D,E），4个次逻辑门气阀（a,b,c,d），10个主流通通道（1-10），6个次流通通道（1-6），一个进样口，一个出样口，240个金膜，每个金膜在图中用小正方形表示，尺寸是0.4mm×0.4mm。

从5个主逻辑门气阀（A,B,C,D,E）中选取3个气阀（A,B,C）通入氮气，主流通通道只有“8”通道流通，4个次逻辑门气阀（a,b,c,d）选择选择2个（a,b）通入氮气，次流通通道只有“6”通道流通，两者配合，因此只有“8-6”通道流通，样品流入反应池中，与反应池中的金膜结合。再利用光学的方法测出金膜表面的折射率变化信息，即可得出样品的信息。

样品从进样口进样，根据实验需要，控制逻辑门气阀实现某一行通道流通，废液从出样口排出。

本实施例中的玻璃片的材料为K9，尺寸22mm×52mm光学面抛光处理，要求面型λ/4，光洁度60/40，平行度60Sec。金膜厚度50nm。主次逻辑门气阀和主次流通通道材料为PDMS-DC184。

综上所述，本发明的芯片有效的实现了逻辑门控制样品的高通量检测，成本低，稳定性好，检测精度高，用途广泛，如大分子溶液的浓度信息，抗原与抗体的特异性结合，药物筛选等。