基于微流控芯片荧光成像检测仪研制.pdf

本篇论文主要介绍了基于微流控芯片荧光成像检测仪的研究与开发。微流控技术在生物医学领域具有重要应用，可以用于体统的激光诱发荧光单分子检测仪器，具有高灵敏度的特性。随着微流控技术的发展，微流控芯片检测方式日益多样化，主要分为荧光检测、电化学检测、吸收检测、质谱检测等。在这篇文章中，主要探讨的是荧光检测技术。 荧光检测系统的关键部件包括激发光源、荧光分子和光学探测系统。传统的激光诱导荧光检测系统存在结构体积大、成本高的问题，不利于推广应用。针对这些问题，该研究提出了一种基于共聚焦光路结构成像原理的新型检测系统。 该系统利用LED作为激发光源，相比于传统的激光光源，LED具有成本低、结构紧凑、体积小等优点。为了进一步优化光路结构，提高系统性能，研究中采用了Zemax光学设计软件对光路结构尺寸进行优化。Zemax是一款广泛使用的光学设计软件，可以进行精确的光学模拟和设计，帮助设计人员优化镜头、光学系统和照明系统的性能。 通过优化光路设计，降低了系统成本，并实现了使系统结构更加紧凑、体积更小的设计效果。同时，优化后的光路还减少了激发光能量在结构中的损失，有效提高了系统的信噪比。信噪比是衡量检测仪器性能的重要指标，高信噪比意味着更清晰的图像质量，更准确的检测结果。 该研究顺应了POCT（Point-of-Care Testing）医疗仪器小型化、低成本、便携式的发展趋势。POCT是一种可以在患者身边进行的即时测试，不需要将样本送到专业的实验室进行检测，可以大大提高检测的效率和效果，对于疾病的快速诊断具有重大意义。 此外，文中还提到微流控芯片检测技术的其他应用实例，如2014年Peng ZY等人构建的共焦光学系统的激光诱发荧光单分子检测仪器，以及2016年Babikian S等人采用印刷电路板（PCB）作为实验平台，提出的一种利用大面积像素阵列探测器的无透镜成像方法等。 本研究提出了一种新型的基于微流控芯片的荧光成像检测系统，通过LED光源和Zemax软件优化光路，有效降低了系统成本，实现了更小的体积和更高的信噪比，适应了医疗诊断领域对小型化、低成本、便携式设备的需求。随着微流控技术的不断进步和应用领域的不断拓展，可以预见，此类检测设备将在生物医学领域发挥越来越重要的作用。