基於平面光波導器件的可見光波段集成感測晶片研究

《基於平面光波導器件的可見光波段集成感測晶片研究》是依託浙江大學，由胡睿擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於平面光波導器件的可見光波段集成感測晶片研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：胡睿
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

本項目提出了一種基於平面光波導器件的集雷射器和感測單元為一體的可見光波段微流控集成感測晶片，用以實現對樣品折射率的快速、實時、微量以及高靈敏度的檢測。集成光學在可見光波段的研究和套用尚處於初期階段，本項目將對幾種平面光波導器件在可見光波段中的一些特性做理論研究，針對其在感測方面的套用進行光波導結構和相關器件的最佳化設計，並結合平面光波導器件的製作工藝開展感測晶片製作的實驗研究。本項目採用微諧振環這一典型的光波導器件作為基本單元，利用聚合物材料作為基質載體，通過對材料進行增益介質的摻雜和對基於微諧振環結構器件的最佳化設計實現可見光波段的波導型雷射器的研製，並採用懸空波導作為晶片感測區的主要波導結構，提高感測器的靈敏度，結合微流控技術實現對生物樣品的微流量、實時的感測檢測，最終製作出高性能的集雷射器和感測單元為一體的可見光波段平面波導型微流控感測晶片。

結題摘要

本研究針對當前生物感測領域對小型化、便攜化儀器的發展需求，開發了一種基於晶片實驗室（Lab-On-a-Chip）構架的攜帶型感測單元。並從動物體內可植入以及體外藥物感測及藥效監測兩個方面發展了其在生物感測方面的套用。根據這兩個方面的不同需求，項目通過對設備單元進行不同的構架設計，利用微加工技術的優勢以及PDMS材料的高生物兼容性、易成型性和相對廉價性，初步研製出了兩個不同微型感測晶片。一方面，對於用於體外藥物感測檢測的晶片，綜合集成了可程式積體電路控制模組、片上液體驅動模組、片上傳輸模組、片上細胞培養模組、以及感測檢測模組等一系列功能性模組，初步實現了藥物藥效的感測和檢測。整個系統具有相對較小的尺寸，並且利用微加工技術的特性實現了整陣列化和小型化，加上在系統構建初期對模組化的考慮，系統的構建具有很大的靈活性。另一方面，對於可植入檢測性晶片，項目根據實際需求，簡化了晶片的設計複雜度，主要集成了片上液體驅動模組、藥物存儲模組以及傳輸模組等功能性模組，初步實現了體內的簡單套用，並特別重點的研究了可植入晶片的生物安全性問題，研究結果顯示晶片植入動物體內後具有較好的生物兼容性，為今後進一步開展活體動物實驗奠定了堅實的基礎。