片上集成流聚焦、光学检测微型流式细胞仪研究

项目研究一种具有集成光学检测系统微流芯片细胞仪的设计和制造方法。其加工技术基于SU-8的紫外光刻和PDMS制模复制，实现了在同一芯片上集成微流聚焦单元和微光学测量单元，实现细胞/分子分析系统设备的高度集成。主要设计和制造了微流细胞仪的两个重要部件：二维流体聚焦单元和光学检测单元。研究和制造适当的接口技术，使流体单元可以与光学测量单元和其他样本处理单元集成在在同一平台上成为可能。为细胞/分子分析提供一个不存在交叉污染和流体泄漏的环境。该微流细胞仪具有小型化、低成本等优点，可用于及时现场监测、军队卫勤、空间站等。

项目根据研究目标，借鉴国内外相关研究成果，设计出一种可以真正实现三维流体聚焦功能的微流式细胞仪，为了简化细胞仪结构并实现所制作细胞仪对低浓度样品的高精度、高效率检测，在该细胞仪上集成了可以实现样品富集功能的微过滤器和光学检测单元。通过对微聚焦沟道进行仿真，确定了沟道的基本参数，使用SU-8的紫外光刻和PDMS的翻模复制制作微聚焦通道，首先使用光刻工艺制作出SU-8微流聚焦通道模具，然后再用PDMS的软光刻工艺进行翻模得到PDMS副模，最后在使用PDMS负模做为模具进行PDMS二次翻模，固化剥离后得到PDMS微流聚焦通道。同时，设计了一种易于与微沟道集成的光学检测单元，对直立式球面微透镜和其他基本光学元件的紫外线光刻制造技术进行研究，使用紫外光固化聚合物NOA73对微透镜阵列快速复制，并对制得透镜阵列的光学性能进行优化。为了实现样品的富集功能，在微流式细胞仪进行聚焦前，设计了一种基于电磁控制的微过滤器并与微聚焦沟道进行集成。最后，将各功能部分进行了集成并测试，结果表明制作的微流式细胞仪能够满足检测颗粒快速、逐个的通过检测通道的要求，可以低成本地应用于医学检测中。