熒光檢測系統技術方案

熒光檢測系統，包括芯片本體、脈沖激發光源、單片機數據存儲處理模塊，所述的脈沖激發光源通過耦合光纖與所述的芯片本體的微反應池相連；所述的芯片本體與所述的單片機數據存儲處理模塊信號連接；所述的芯片本體包括硅襯底、SU-8厚膠、信號處理電路、光電傳感陣列、有源預處理放大陣列和異步時序控制電路本實用新型專利技術的有益效果是：1、將時間分辨技術與熒光檢測技術相結合，優化了熒光檢測系統，不需要復雜的光路結構就可將熒光有效檢測出來；2、可以與標準CMOS工藝兼容，即與現今的主流微電子工藝兼容，將光電傳感單元與后續的有源像素放大電路及信號處理電路單片集成；3、片上集成了微反應池，可進行多通道不同種樣品同時檢測。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】熒光檢測系統，包括芯片本體、脈沖激發光源、單片機數據存儲處理模塊，所述的脈沖激發光源通過耦合光纖與所述的芯片本體的微反應池相連；所述的芯片本體與所述的單片機數據存儲處理模塊信號連接；所述的芯片本體包括硅襯底、SU-8厚膠、信號處理電路、光電傳感陣列、有源預處理放大陣列和異步時序控制電路本技術的有益效果是：1、將時間分辨技術與熒光檢測技術相結合，優化了熒光檢測系統，不需要復雜的光路結構就可將熒光有效檢測出來；2、可以與標準CMOS工藝兼容，即與現今的主流微電子工藝兼容，將光電傳感單元與后續的有源像素放大電路及信號處理電路單片集成；3、片上集成了微反應池，可進行多通道不同種樣品同時檢測。【專利說明】熒光檢測系統
本專利技術涉及一種熒光檢測系統。
技術介紹
熒光分析是利用被測樣品的受激熒光特性參數對物質的特性進行定性或定量分析的方法，例如利用癌細胞和正常細胞對血卟啉光敏熒光探針的親和性差異，得到癌細胞和正常細胞的熒光壽命特性及熒光峰值強度隨時間變化的曲線差異，可用于癌癥早期診斷與治療效果評價。目前熒光檢測中常用的檢測系統是采用光路結構的檢測系統，如圖1所示，傳統的熒光檢測系統包括紫外激發光源(I ’)，激發光濾光片(2’)，樣品池(3’)，熒光濾光片(4’)，熒光探測器(5 ’)和記錄顯示系統(6 ’)。所述紫外激發光源位于激發光的光軸線上，通過所示的激發光濾光片進入所述的樣品池，形成一條激發光光路；所述樣品池發出的熒光通過所述熒光濾光片到達所述熒光探測器，形成一條熒光光路；所述熒光探測器將檢測到的熒光信號轉換成電流/電壓輸出，通過所述記錄顯示系統得到特定物質的熒光特性曲線。傳統的熒光檢測系統需要復雜的光路系統，所述樣品池中的物質受激發光照射后發出的熒光和激發光混合在一起，為了有效的將受激熒光從混合光中篩選出來，在所述樣品池和所述光電探測器之間必須加上所述熒光濾光片，產生的熒光經過熒光濾光片會有較大的衰減，降低檢測靈敏度，同時復雜的光路系統采用分立元件搭建，系統龐大，不能滿足熒光檢測系統集成化、微型化的要求。
技術實現思路
本專利技術針對目前的熒光檢測裝置測試時熒光會在熒光反應池和熒光探測器之間產生損耗、降低熒光檢測的靈敏度的問題，提出了一種測試靈敏度高、損耗小的基于時間分辨技術的熒光檢測系統。本專利技術所述的熒光檢測系統，其特征在于:包括芯片本體、脈沖激發光源、單片機數據存儲處理模塊，所述的脈沖激發光源通過耦合光纖與所述的芯片本體的微反應池相連；所述的芯片本體與所述的單片機數據存儲處理模塊信號連接；所述的芯片本體包括硅襯底、SU-8厚膠、信號處理電路、光電傳感陣列、有源預處理放大陣列和異步時序控制電路，所述的SU-8厚膠固定在所述的硅襯底上表面，所述的SU-8厚膠上設置至少一個熒光反應池組，每個所述的熒光反應池組由至少一個微反應池構成；位于熒光反應池組正下方的硅襯底上鋪設相應的信號處理電路、光電傳感陣列、有源預處理放大陣列和異步時序控制電路；所述的光電傳感陣列的信號輸入端與所述的異步時序控制電路的信號輸出端信號相連、所述的光電傳感陣列的信號輸出端與所述的有源預處理放大陣列的信號輸入端相連；所述的有源預處理放大陣列的信號輸出端與所述的信號處理電路的信號輸入端信號連接、并且所述的信號處理電路的信號輸出端通過壓焊塊與PCB板固定，所述的PCB板與所述的單片機數據存儲處理模塊的信號輸入端信號相連。所述的光電傳感陣列與所述的信號處理電路之間設置金屬屏蔽層。所述的光電傳感陣列為與CMOS工藝兼容的PN結光電二極管形成四通道光感陣列。所述的SU-8厚膠上設有四個對稱分布的熒光反應池組，并且每個熒光反應池組均有四路微反應池對稱排列。所述的微反應池深度為100 μ m。所述的耦合光纖直徑與所述的微反應池的尺寸一致。所述的耦合光纖與所述的芯片本體的微反應池通過絕緣膠粘連。工作原理，SU-8厚膠上的四路微反應池，微反應池中設計了四通道光電傳感陣列，以脈沖光源激發的那一刻為時間基點，延遲一段時間(延遲時間大于光源脈沖寬度)后，測量被激發的熒光信號，可以有效避開激發光噪聲對測量的影響，異步時序控制電路分時讀取不同時間點的熒光強度，得到熒光信號的衰減曲線，然后光電傳感陣列將產生的熒光信號轉化為成比例的電流信號；此時有源像素放大陣列將微弱的光電流信號轉化成幅值較大的電壓傳輸到信號處理電路，信號處理電路讀取四通道光電傳感陣列的熒光衰減過程中的熒光強度信號電壓后通過壓焊塊傳輸到單片機單片機數據存儲處理模塊，對測定的熒光信號進行處理。本專利技術的有益效果是:1、與CMOS工藝兼容的光電PN結二極管可以將微弱的熒光轉換成光電流，光電PN結二極管可根據需要陣列設計；2、光電PN結二極管可與后續的有源信號處理電路單片集成，減少了信號傳遞損耗和實現了檢測的微型化；3、片上集成的SU-8微反應池，可進行單個或多個通道樣品同時檢測。本專利技術將熒光信號產生、檢測和處理用單片的傳感芯片實現。【專利附圖】【附圖說明】圖1是傳統的熒光檢測系統。圖2是本專利技術的芯片體的結構圖(其中:箭頭代表納米級脈沖激發光的入射方向；P+為P型源漏注入；n+為N型源漏注入；Niell為N型輕摻雜阱)。圖3是本專利技術的芯片體內部結構圖。圖4是本專利技術的結構圖。【具體實施方式】下面結合附圖進一步說明本專利技術參照附圖:實施例1本專利技術所述的熒光檢測系統，包括芯片本體1、納秒級脈沖激發光源2、單片機數據存儲處理模塊3，所述的納秒級脈沖激發光源3通過耦合光纖31與所述的芯片本體I的微反應池相連；所述的芯片本體I與所述的單片機數據存儲處理模塊3信號連接；所述的芯片本體I包括硅襯底11、SU-8厚膠12、信號處理電路13、光電傳感陣列14、有源預處理放大陣列和異步時序控制電路，所述的SU-8厚膠12固定在所述的硅襯底11上表面，所述的SU-8厚膠12上設置至少一個熒光反應池組121，每個所述的熒光反應池組121由至少一個微反應池成1211 ;位于熒光反應池組121正下方的硅襯底11上鋪設相應的信號處理電路13、光電傳感陣列14、有源預處理放大陣列和異步時序控制電路；所述的光電傳感陣列14的信號輸入端與所述的異步時序控制電路的信號輸出端信號相連、所述的光電傳感陣列14的信號輸出端與所述的有源預處理放大陣列的信號輸入端相連；所述的有源預處理放大陣列的信號輸出端與所述的信號處理電路的信號輸入端信號連接、并且所述的信號處理電路13的信號輸出端通過壓焊塊15與PCB板16固定，所述的PCB板與所述的單片機數據存儲處理模塊3的信號輸入端相連。所述的光電傳感陣列14與所述的信號處理電路13之間設置金屬屏蔽層17。所述的光電傳感陣列14為與CMOS工藝兼容的PN結光電二極管形成四通道光感陣列。所述的SU-8厚膠12上設有四個對稱分布的熒光反應池組121，并且每個熒光反應池組均有四路微反應池1211對稱排列。所述的微反應池1211深度為100 μ m。所述的耦合光纖直徑與所述的微反應池的尺寸一致。所述的耦合光纖與所述的芯片本體的微反應池通過絕緣膠粘連。工作原理，SU-8厚膠12上的四路微反應池1211，微反應池1211中設計了四通道光電傳感陣列14，以脈沖光源激發的那一刻為時間基點，延遲一段時間(延本文檔來自技高網...

【技術保護點】
熒光檢測系統，其特征在于：包括芯片本體、脈沖激發光源、單片機數據存儲處理模塊，所述的脈沖激發光源通過耦合光纖與所述的芯片本體的微反應池相連；所述的芯片本體與所述的單片機數據存儲處理模塊信號連接；所述的芯片本體包括硅襯底、SU?8厚膠、信號處理電路、光電傳感陣列、有源預處理放大陣列和異步時序控制電路，所述的SU?8厚膠固定在所述的硅襯底上表面，所述的SU?8厚膠上設置至少一個熒光反應池組，每個所述的熒光反應池組由至少一個微反應池構成；位于熒光反應池組正下方的硅襯底上鋪設相應的信號處理電路、光電傳感陣列、有源預處理放大陣列和異步時序控制電路；所述的光電傳感陣列的信號輸入端與所述的異步時序控制電路的信號輸出端信號相連、所述的光電傳感陣列的信號輸出端與所述的有源預處理放大陣列的信號輸入端相連；所述的有源預處理放大陣列的信號輸出端與所述的信號處理電路的信號輸入端信號連接、并且所述的信號處理電路的信號輸出端通過壓焊塊與PCB板固定，所述的PCB板與所述的單片機數據存儲處理模塊的信號輸入端信號相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：施朝霞，
申請(專利權)人：浙江工業大學，
類型：新型
國別省市：浙江;33