一种基于片上集成荧光检测细胞计数的装置

本发明涉及生物荧光检测，尤其涉及一种基于片上集成荧光检测细胞计数的装置。

背景技术：

1、自荧光被发现以来，人们对荧光的运用及观测手段不断完善。然而，传统荧光显微技术常使用紫外光作为激发源，长时间使用可能对生物分子造成损伤，且设备体积庞大、价格昂贵、操作复杂，不适于移动使用。近年来，随着微流控芯片技术的发展，微流控芯片在荧光检测中的应用逐渐增多。微流控芯片具有微型化、精确操控和高效处理微量样品的优势，结合荧光检测技术能够实现高灵敏度、高通量和实时监测的荧光检测。此外，片上集成荧光检测技术也逐渐成熟，可在微型芯片或晶片上实现荧光检测，具有快速、高灵敏度的特点。然而，现有荧光显微技术仍存在一些局限性，如光深度和分辨率受限、荧光染料毒性和光漂白问题、设备复杂维护等。

技术实现思路

1、发明目的：针对目前荧光显微技术仍存在一些局限性，本发明提供一种体积小、重量轻、方便快捷、响应时间短、可用于实时荧光检测计数细胞的装置和方法，该装置灵敏度高，检测极限低，可用于计数细胞。

2、技术方案：所述基于片上集成荧光检测细胞计数的装置，电极连接片上半导体激光器，片上半导体激光器连接聚焦衍射光栅，聚焦衍射光栅和光波导连接，光波导连接微通，微通道与微流控注射泵连通，微通道上方设置物镜，物镜上方依次安装高通滤波片和图像传感器。

3、进一步地，所述物镜安装在笼式同轴光学透镜架上，笼式同轴光学透镜架安装在铜柱上。

4、进一步地，所述铜柱为不锈钢铜柱。

5、进一步地，所述图像传感器为ccd图像传感器。

6、进一步地，所述物镜为10x物镜。

7、进一步地，所述微通道的大小为100μm。

8、所述的基于片上集成荧光检测细胞计数的装置的使用方法，包括以下步骤：

9、s1：将稀释后的7-aad荧光dna染料与含有细胞的溶液充分混合；

10、s2：将混合后的细胞或者荧光微球通过微流控注射泵注入到片上微通道中；

11、s3：给集成电路板上的电极通上电，片上半导体激光器发出绿色波段激光，激光经过聚焦衍射光栅和光波导路线能量汇聚在微流道一侧，等待测细胞或荧光微球流经该通道附近区域时受绿光激发发射另一波段的红光，光线经过物镜收集以及高通滤光片的过滤到ccd图像传感器上，进行细胞或者荧光微球的计数功能。

12、进一步地，所述步骤s1中7-aad荧光dna染料激发波段位为500nm-580nm，发射波段为625nm-700nm。

13、进一步地，所述步骤s2中荧光微球直径为80μm，激发波段位为520nm-550nm，发射波段为560nm-600nm。

14、进一步地，所述步骤s3中片上半导体激光器发射激光波段为532nm，滤光片为560nm的高通滤光片。

15、本发明方法原理为：通过稀释后的7-aad荧光dna染料与含有细胞的溶液充分混合使7-aad荧光dna染料渗透细胞破损的细胞膜与细胞核中的dna反应，把混合后的细胞或者荧光微球通过微流控注射泵注入到微通道中使混合液体在微通道中流动，之后给电极通上电，片上半导体激光器发出绿色波段激光，激光经过聚焦衍射光栅和光波导路线能量汇聚在微流道一侧，等待测细胞或荧光微球流经该通道附近区域时受绿光激发发射另一波段的红光，光线经过物镜收集以及高通滤光片的过滤到ccd图像传感器上，实现细胞或者荧光微球计数的功能；所述微通道结构以及光源可以根据结果需求设计更改。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

17、1、本发明提供一种便捷检测的装置，同时能够快速检测并计数微小数量的细胞或荧光标记物，所述荧光检测装置具有尺寸小、质量轻、结构简单、响应时间短、低成本等优点，比现有荧光检测技术更方便，快捷，效率更高；

18、2、该系统集成微流控微通道、片上半导体激光器、聚焦衍射光栅、光波导以及荧光显微技术，具有高灵敏度、便携性和实时观察的优势；

19、3、该系统可用于高效、快速地进行细胞成像，为实验提供了便利与迅捷，具有广泛的应用前景，特别适用于需要快速获得高质量数据的实验场景。

技术特征：

1.一种基于片上集成荧光检测细胞计数的装置，其特征在于，电极(1)连接片上半导体激光器(2)，片上半导体激光器(2)连接聚焦衍射光栅(3)，聚焦衍射光栅(3)和光波导(4)连接，光波导(4)连接微通道(10)，微通道(10)与微流控注射泵(11)连通，微通道(10)上方设置物镜(8)，物镜(8)上方依次安装高通滤波片(6)和图像传感器(5)。

2.根据权利要求1所述的基于片上集成荧光检测细胞计数的装置，其特征在于，所述物镜(8)安装在笼式同轴光学透镜架(7)上，笼式同轴光学透镜架(7)安装在铜柱(9)上。

3.根据权利要求2所述的基于片上集成荧光检测细胞计数的装置，其特征在于，所述铜柱(9)为不锈钢铜柱。

4.根据权利要求1所述的基于片上集成荧光检测细胞计数的装置，其特征在于，所述图像传感器(5)为ccd图像传感器。

5.根据权利要求1所述的基于片上集成荧光检测细胞计数的装置，其特征在于，所述物镜(8)为10x物镜(8)。

6.根据权利要求1所述的基于片上集成荧光检测细胞计数的装置，其特征在于，所述微通道(10)的大小为100μm。

7.权利要求1-6任一项所述的基于片上集成荧光检测细胞计数的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的基于片上集成荧光检测细胞计数的装置的使用方法，其特征在于，所述步骤s1中7-aad荧光dna染料激发波段位为500nm-580nm，发射波段为625nm-700nm。

9.根据权利要求7所述的基于片上集成荧光检测细胞计数的装置的使用方法，其特征在于，所述步骤s2中荧光微球直径为80μm，激发波段位为520nm-550nm，发射波段为560nm-600nm。

10.根据权利要求7所述的基于片上集成荧光检测细胞计数的装置的使用方法，其特征在于，所述步骤s3中片上半导体激光器(2)发射激光波段为532nm，滤光片为560nm的高通滤光片。

技术总结本发明提供一种基于片上集成荧光检测细胞计数的装置，电极(1)连接片上半导体激光器(2)，片上半导体激光器(2)连接聚焦衍射光栅(3)，聚焦衍射光栅(3)和光波导(4)连接，光波导(4)连接微通道(10)，微通道(10)与微流控注射泵(11)连通，微通道(10)上方设置物镜(8)，物镜(8)上方依次安装高通滤波片(6)和图像传感器(5)。本发明解决现有荧光检测方法存在的技术成本高结构复杂平台位移不便等缺陷，简化设备结构缩小体积，实现荧光标记分子计数便捷检测，有望成为细胞灵敏检测新平台。技术研发人员：冯吉军,余文杰,杨存亮,董贺爽受保护的技术使用者：上海理工大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2