[发明专利]光栅波导微流体芯片

说明书

本发明提供一种光栅波导微流体芯片，包括光栅波导和微流道，所述光栅波导包括出射光栅，所述出射光栅位于所述微流道下方用以将光沿垂直方向向上导入所述微流道内：还包括：依次由下而上设置的衬底、下包层、波导层、保护层和上包层；所述波导层是氮化硅材料，所述波导层用以形成所述光栅波导；所述保护层是二氧化硅材料，用以覆盖所述光栅波导并保护所述出射光栅；所述微流道贯穿所述上包层以暴露出所述保护层。具有有益效果：生产芯片级光学检测系统，把传统的台式甚至大型的光学系统缩小到芯片尺寸，保证同等甚至更出色的分析性能，实现微纳尺度下的生物样品的高通量芯片级光学检测和分析集成系统，大幅度降低系统成本。

技术领域

本发明涉及一种光栅波导微流体芯片，尤其涉及一种光栅波导微流体生物检测芯片。

背景技术

在现代生化分析流程中，高通量检测设备已经被广泛使用。这些设备大多采用基于微流体技术或者微孔阵列的生物芯片，装载在高性能的光学系统中，实现对诸如核酸、蛋白、病毒、细菌、细胞等等不同尺寸的生物样品的分析。这些光学系统的设计通常都基于复杂的几何光学，其体积大、成本高、需要光学准直、维护成本较高。

在精准医疗时代，小型化、高性能、低成本和可移动的集成化分析系统受到很大关注。尤其是lab on chip的概念，经过几十年的发展，基于微流体技术对生物样品的操控方面取得了长足的进步，但真正的lab on chip 系统仍然缺少一种微纳尺度下的高通量生物样品的芯片级的片上光学检测和分析集成系统。

发明内容

为解决目前现代生化分析仪器体积庞大、成本高和满足精准医疗时代所需求的仪器小型化、可移动和集成化等一系列新的需求。本发明通过集成电路量产工艺来生产这种芯片级光学检测和分析系统，将传统光学系统的功能通过集成光学或片上光学器件来实现，不仅可以把传统的台式甚至大型的光学系统缩小到芯片尺寸，而且还保证同等甚至更出色的分析性能，实现微纳尺度下的生物样品的高通量芯片级光学检测和分析集成系统，大幅度降低系统成本。

本发明提供一种光栅波导微流体芯片，包括：光栅波导和微流道，所述光栅波导包括出射光栅，其特征在于，所述出射光栅位于所述微流道下方用以将光沿垂直方向向上导入所述微流道内：

还包括：依次由下而上设置的衬底、下包层、波导层、保护层和上包层；所述波导层是氮化硅材料，所述波导层用以形成所述光栅波导；所述保护层是二氧化硅材料，用以覆盖所述光栅波导并保护所述出射光栅；

所述微流道贯穿所述上包层以暴露出所述保护层；

所述下包层是厚度为2～3μm的二氧化硅，所述上包层是厚度为 15～30μm的高分子聚合材料，所述微流道宽度为10-100μm。

优选地，若干个所述光栅波导相互平行，以将光导入所述微流道，所述光栅波导的宽度为300-600nm。

优选地，所述波导层的折射率为1.75-2.2。

优选地，所述波导层厚度为150nm-1000nm。

优选地，还包括氮化硅材料的入射光栅，以与所述光栅波导形成耦合光栅波导，将所述上包层上方的光导入所述光栅波导直至沿垂直方向向上导入所述微流道；所述保护层覆盖并保护所述入射光栅。

优选地，包括若干个相互平行的所述耦合光栅波导。

优选地，所述波导层厚度为150nm-1000nm，所述耦合光栅波导的宽度为300-600nm。

优选地，还包括光纤，所述光纤与所述光栅波导光连接。

优选地，所述衬底是硅衬底。

优选地，所述高分子聚合材料是SU-8树脂、聚酰亚胺、聚二甲基硅烷、聚乙烯或苯丙环丁烯。