[发明专利]一种基于微流控芯片粒子捕获式的单粒子散射测量方法

摘要

本发明公开了一种基于微流控芯片粒子捕获式单粒子散射测量方法，包括微流控芯片的设计制作、测量环境配置、对准、单粒子的捕获和单粒子环境的构建以及单粒子大角度的散射分布的测定等相关方法。与现有技术相比，由于结合了微流控芯片粒子捕获技术，克服了单粒子的大角度散射、大动态范围内的光散射特性测量方法的不足，实现了单粒子大角度散射分布的测量。

主权项

一种单粒子散射测量方法，其特征在于，其包括微流控芯片设计制作、测量环境配置、对准、单粒子捕获和单粒子环境构建、单粒子散射测量五个步骤；(1)微流控芯片设计制作步骤：(1.1)通过光刻工艺在单晶硅片上制作模板；所述模板上的芯片流道结构为一个开口圆环状流道，所述圆环状流道一端垂直于开口一端处切线方向延伸出作为输入流道，另一端垂直于开口另一端处切线方向延伸作为输出流道；所述输入流道和所述输出流道平行，在所述输入和所述输出流道平行段之间，设有一个连通管道，使所述输入流道和所述输出流道连通，所述连通管道靠近输入流道端口径较大，靠近所述输出流道端口径较小，用于捕获测量样本的单粒子；流道截面尺寸和形状根据所要测量的单个粒子相适应，所述连通管道中心即为微流控芯片中心；(1.2)将聚二甲基硅氧烷置入真空皿中，抽真空,静置8‑24小时；(1.3)用所述芯片模板对聚二甲基硅氧烷进行倒模，在50℃以上环境下烤制，直至其固化，得到微流控芯片；(2)测量环境配置步骤：(2.1)配置分光光路，用于将输入激光分成主光路和参考光路；所述主光路是粒子散射测量的光路，所述参考光路用于微流控芯片对准以及测量过程中对光源的监测；(2.2)配置探测组件，所述探测组件包括光电传感器、示波器、显微镜和计算机；连接所述光电传感器输出端和示波器，用于光路辅助调节和测量散射光信号；连接所述显微镜输出端和计算机，用于观察微流控芯片状态；(3)对准步骤：(3.1)将激光投射到所述分光光路，通过调节分光光路使主光路和参考光路交会，将比色皿安放在主光路和参考光路交会处，比色皿轴心置于交会点上；安装金属丝于比色皿轴心，将所述探测组件对准比色皿轴心的主光路和参考光路交会处，用于接收金属丝散射光信号；遮挡参考光路，调节所述分光光路的主光路，通过所述探测组件，找出交会点上金属丝散射光信号极大值时主光路空间位置状态并固定；遮挡主光路，调节所述分光光路的参考光路，通过所述探测组件，找出交会点上金属丝散射光信号极大值时参考光路空间位置状态并固定；(3.2)安装所述微流控芯片到比色皿中，调节微流控芯片空间位置，使其中心处于主光路和参考光路的交会点上，将光电传感器位置固定接收微流控芯片散射光，通过示波器读取主光路上微流控芯片散射光信号读数，找出极大散射值空间位置，将所述微流控芯片中心固定于该极大值位置；(4)单粒子捕获和单粒子环境构建步骤：(4.1)通过微流泵，向所述微流控芯片流道泵入去离子水清洁流道；然后注入溶有待测粒子样品的样品溶液，所述样品溶液质量密度为1.08g/cm3，其中加入的样品溶液中待测粒子溶液与样品溶液的体积比为1:100‑1:10000；(4.2)通过所述探测组件，观测微流控芯片连接通道中心是否捕获到单个粒子，是则转(4.3)，否则继续泵入溶有待测粒子样品的溶液，直至单个粒子捕获成功；(4.3)向所述微流控芯片流道和所述比色皿注入折射率匹配液，以淹没微流控芯片为限；所述匹配液由甘油、去离子水混合而成，甘油、去离子水各自所占比例以混合后的液体折射率等于微流控芯片本身折射率为准则；(5)单粒子散射测量步骤：(5.1)转动所述探测组件的光电传感器位置，测量主光路上不同光接收角度下探测组件接收到的已捕获单粒子的微流控芯片中心散射光强度，得到光入射角度与示波器接收光强度关系曲线，完成粒子散射分布测量；(5.2)泵入去离子水清洁流道，移除捕获的单粒子，测量微流控芯片中心散射光强度，得到入射角度与所述光电传感器接收光强度关系曲线，完成粒子背景光散射分布；(5.3)在各个散射角度下，用粒子散射强度减去背景光散射强度，得到单粒子散射分布。