本發(fā)明涉及一種微流控生物芯片，具體涉及一種用于細(xì)胞高精度排列及檢測(cè)的微流控生物芯片。

背景技術(shù)：

微流控芯片又稱微流控芯片實(shí)驗(yàn)室或芯片實(shí)驗(yàn)室，是一種以在微米尺度的空間中對(duì)流體、顆粒等進(jìn)行操控與檢測(cè)為主要特征的技術(shù)，在生物醫(yī)學(xué)、分析化學(xué)及食品科學(xué)等領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力，具有所需樣品體積小、檢測(cè)效率高、使用成本低且易于和其他技術(shù)設(shè)備集成、具有良好的兼容性、有望實(shí)現(xiàn)便攜式檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)之一。例如中國(guó)專利申請(qǐng)ZL201310602808.2，名稱為：一種用于細(xì)胞富集與提取的微流體生物芯片，利用突縮結(jié)構(gòu)使流體及細(xì)胞加速經(jīng)過(guò)突縮結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的富集與提取。但是其通道寬度較小(80μm)、僅能在高流量條件下實(shí)現(xiàn)細(xì)胞富集與提取(最高至700微升每分鐘)。高流量條件下，細(xì)胞受到流體的強(qiáng)烈剪切作用易造成結(jié)構(gòu)變化，甚至破裂，從而對(duì)后續(xù)細(xì)胞的精確檢測(cè)帶來(lái)極大的影響。

細(xì)胞的高精度排列及檢測(cè)對(duì)于生物醫(yī)學(xué)、臨床診斷、藥效分析等領(lǐng)域具有重要的意義。具體而言，通過(guò)將目標(biāo)細(xì)胞高精度地排列成一條直線，使其依次經(jīng)過(guò)檢測(cè)區(qū)，獲得目標(biāo)細(xì)胞種類、尺寸及其他特征信息，可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)細(xì)胞的高精度檢測(cè)。如臨床診斷中的血常規(guī)檢測(cè)，通常需要將血細(xì)胞進(jìn)行有序地排列，使其依次經(jīng)過(guò)檢測(cè)區(qū)，結(jié)合光學(xué)等檢測(cè)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)各類血細(xì)胞的高精度檢測(cè)，獲得各類血細(xì)胞的種類、數(shù)量等信息，對(duì)于疾病的早期診斷和病情監(jiān)測(cè)有著重要的意義。另外，以對(duì)癌癥的預(yù)防與治療為例，病情發(fā)生早期，癌細(xì)胞處于擴(kuò)散期，血液中的癌細(xì)胞含量只占到血液細(xì)胞總量的億分之一，相當(dāng)于一毫升血液中最多只有一個(gè)癌細(xì)胞。因此，將血液中濃度極低的癌細(xì)胞進(jìn)行高精度地排列，對(duì)于癌細(xì)胞的準(zhǔn)確精測(cè)與病情的早期診斷有著重要的意義。另一方面，通過(guò)對(duì)病變或目標(biāo)靶細(xì)胞的高精度排列及檢測(cè)，可獲得用藥前后血液中相應(yīng)細(xì)胞的濃度變化信息，對(duì)藥物開(kāi)發(fā)和治療效果的評(píng)估意義重大。

對(duì)細(xì)胞進(jìn)行排列與檢測(cè)的傳統(tǒng)手段主要是流式細(xì)胞儀，在流式細(xì)胞儀中，待檢測(cè)細(xì)胞的有序排列主要在流動(dòng)室中實(shí)現(xiàn)，流動(dòng)室的兩側(cè)設(shè)有一對(duì)鞘液管，待檢測(cè)細(xì)胞在鞘液的擠壓作用下被高精度地排列在檢測(cè)區(qū)域的中心，而后依次穿過(guò)激光檢測(cè)區(qū)域，避免待測(cè)細(xì)胞在激光檢測(cè)區(qū)的漏檢，最終準(zhǔn)確地得到待檢細(xì)胞的類型、數(shù)量、大小等諸多信息。雖然流式細(xì)胞儀已被廣泛用于生物醫(yī)學(xué)、臨床診斷等各領(lǐng)域，但具有以下缺點(diǎn)：1)價(jià)格昂貴，成本高，限制了其在生物醫(yī)學(xué)、臨床診斷等領(lǐng)域中的應(yīng)用；2)體積大、不便攜，無(wú)法被方便地應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)急救、家庭醫(yī)療及個(gè)人保健等方面；3)儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝繁瑣，維修與保養(yǎng)費(fèi)用較高，后期使用成本較高；4)不同的樣本均需要在同一個(gè)檢測(cè)通道中處理，存在不同樣本間相互污染的風(fēng)險(xiǎn)，不利于樣本的精確檢測(cè)。此外，需要指出的是利用鞘流進(jìn)行細(xì)胞有序排列，高流量條件下，細(xì)胞受到較為強(qiáng)烈的剪切作用易造成結(jié)構(gòu)變化，甚至被破壞。因此，需要進(jìn)一步研發(fā)安全性高、成本低、效率高、體積小、便攜式的細(xì)胞排列及檢測(cè)儀器，實(shí)現(xiàn)低流量條件下細(xì)胞的高精度排列，保證細(xì)胞安全與準(zhǔn)確檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于細(xì)胞高精度排列及檢測(cè)的微流控生物芯片，能對(duì)細(xì)胞等生物活性顆粒進(jìn)行安全、高精度排列和檢測(cè)，具有加工容易、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、效率高、通量高、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)、臨床診斷與治療等領(lǐng)域，具有很好的應(yīng)用前景。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于細(xì)胞高精度排列及檢測(cè)的微流控生物芯片，由蓋片層8和置于蓋片層8下的載片10組成；所述蓋片層8上開(kāi)設(shè)有緩沖液加液區(qū)1、細(xì)胞樣本液加液區(qū)9、細(xì)胞排列微通道2、入射光纖3、導(dǎo)出光纖或微型光電檢測(cè)器6、流體擴(kuò)張區(qū)7、細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5和液體排液區(qū)4；所述細(xì)胞排列微通道2的一側(cè)為平直壁面，另一側(cè)帶有向細(xì)胞排列微通道2內(nèi)凸出的由突縮和漸擴(kuò)結(jié)構(gòu)組成的直角尖角結(jié)構(gòu)；所述細(xì)胞排列微通道2入口為二分叉結(jié)構(gòu)，用于與緩沖液加液區(qū)1和細(xì)胞樣本液加液區(qū)9連通，其中細(xì)胞樣本液加液區(qū)9的外側(cè)壁面與細(xì)胞排列微通道2帶有直角尖角結(jié)構(gòu)的側(cè)壁面位于同一平面；所述細(xì)胞排列微通道2出口與流體擴(kuò)張區(qū)7連通；流體擴(kuò)張區(qū)7用于擴(kuò)張樣本液，降低含有細(xì)胞的樣本液流速，保證細(xì)胞安全和后續(xù)精確檢測(cè)；流體擴(kuò)張區(qū)7后端與細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5相連通；在細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5中細(xì)胞依次經(jīng)過(guò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞的精確檢測(cè)；細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5后端與液體排液區(qū)4相連通；所述入射光纖3與外部激光發(fā)生裝置相連，用于將激光束引入細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5，照射經(jīng)熒光染色的細(xì)胞以激發(fā)熒光；所述導(dǎo)出光纖或微型光電檢測(cè)器6用于導(dǎo)出被激發(fā)的熒光或?qū)Ρ患ぐl(fā)的熒光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化并導(dǎo)出，與外部分析系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)信號(hào)分析；所述緩沖液加液區(qū)1、細(xì)胞樣本液加液區(qū)9和液體排液區(qū)4為在蓋片層8上開(kāi)設(shè)的通孔，所述細(xì)胞排列微通道2、流體擴(kuò)張區(qū)7及細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5為在蓋片層8與載片10相接觸的表面上開(kāi)設(shè)的盲道；所述入射光纖3和導(dǎo)出光纖或微型光電檢測(cè)器6為內(nèi)嵌于蓋片層8與載片10相接觸表面的內(nèi)嵌組件，底部與載片10表面相接觸，端部與細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5內(nèi)的流體直接接觸。

所述蓋片層8和載片10通過(guò)等離子處理結(jié)合在一起。

所述細(xì)胞排列微通道2、流體擴(kuò)張區(qū)7及細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5位于蓋片層8和載片10相結(jié)合處的中央位置。

所述細(xì)胞排列微通道2寬度為350μm，可有效降低流體速度，減少流體剪切對(duì)細(xì)胞帶來(lái)的破壞，在其擴(kuò)張區(qū)細(xì)胞經(jīng)過(guò)下一個(gè)直角尖角結(jié)構(gòu)前，由于運(yùn)動(dòng)方向的突然改變，而向帶有尖角結(jié)構(gòu)一側(cè)的壁面運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到慣性升力作用，最后高精度地排列在一條直線上。

所述緩沖液加液區(qū)1、細(xì)胞樣本液加液區(qū)9和液體排液區(qū)4均為圓柱形孔。

所述細(xì)胞排列微通道2內(nèi)凸出的直角尖角結(jié)構(gòu)為15-60個(gè)。

所述直角尖角結(jié)構(gòu)在垂直流動(dòng)方向上的直角邊長(zhǎng)度為310μm，單個(gè)尖角結(jié)構(gòu)及其后的擴(kuò)張區(qū)在流動(dòng)方向上長(zhǎng)度之和為600μm。

所述細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5寬度小于流體擴(kuò)展區(qū)7末端通道寬度，其兩側(cè)壁面由入射光纖3和導(dǎo)出光纖或微型光電檢測(cè)器6的端面構(gòu)成。

所述入射光纖3和導(dǎo)出光纖或微型光電檢測(cè)器6中所涉及的光纖直徑為100μm-200μm。

對(duì)于尺寸大于9μm的細(xì)胞進(jìn)行高精度排列與檢測(cè)時(shí)，保持緩沖液加液區(qū)1封閉，含有經(jīng)熒光染色的細(xì)胞樣本液由細(xì)胞樣本液加液區(qū)9以一定的流量注入微流控芯片；對(duì)于尺寸小于9μm的細(xì)胞進(jìn)行高精度排列與檢測(cè)時(shí)，將緩沖液通過(guò)緩沖液加液區(qū)1注入微流控芯片，同時(shí)含有經(jīng)熒光染色的細(xì)胞樣本液由細(xì)胞樣本液加液區(qū)9以一定的流量注入微流控芯片。

所述蓋片層8的材料為聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚二甲基硅氧烷PDMS。

所述載片10的材料為玻璃或硅。

本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)安全、細(xì)胞排列精度高。中國(guó)專利公布號(hào)：CN 103642671A，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?01310602808.2，名稱為：一種用于細(xì)胞富集與提取的微流體生物芯片，是利用突縮結(jié)構(gòu)使流體及細(xì)胞加速經(jīng)過(guò)突縮結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動(dòng)，高流量條件下才能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞富集與提取(最高至700微升每分鐘)。與之相比，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)細(xì)胞高精度排列的幾何結(jié)構(gòu)和機(jī)理不同，本發(fā)明在寬度更大(350μm)的微通道內(nèi)引入直角尖角結(jié)構(gòu)，利用細(xì)胞在微通道的擴(kuò)張區(qū)經(jīng)過(guò)下一個(gè)直角尖角結(jié)構(gòu)前，由于運(yùn)動(dòng)方向的突然改變，而向帶有尖角結(jié)構(gòu)一側(cè)壁面運(yùn)動(dòng)，同時(shí)結(jié)合細(xì)胞受到慣性升力作用，最后將細(xì)胞高精度地排列在一條直線上。本發(fā)明可在較低流體剪切作用條件下實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的高精度排列與檢測(cè)(小于200微升每分鐘，最低可至20微升每分鐘)，可有效避免高流體剪切作用對(duì)細(xì)胞的破壞，保證細(xì)胞安全，為后續(xù)顆粒精確檢測(cè)奠定重要基礎(chǔ)。

2)體積小，便于攜帶，本發(fā)明基于微流體技術(shù)，細(xì)胞排列及檢測(cè)等功能性組件尺寸為微米級(jí)別，均可被設(shè)計(jì)在芯片上，因此本發(fā)明可以方便地應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)急救、家庭醫(yī)療及個(gè)人保健等方面。

3)成本低，制作容易。本發(fā)明的微流控芯片通過(guò)簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)軟光刻技術(shù)就可實(shí)現(xiàn)加工制作，因而本發(fā)明適合于大規(guī)模生產(chǎn)和市場(chǎng)推廣。

4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易。本發(fā)明無(wú)需對(duì)較多的緩沖液進(jìn)行精確的流量控制，操作容易簡(jiǎn)單，操作人員無(wú)需專業(yè)培訓(xùn)。

5)無(wú)相互污染的風(fēng)險(xiǎn)。與流式細(xì)胞儀相比，本發(fā)明成本極低。因此，對(duì)不同待測(cè)樣本可使用不同的微流控芯片，可有效避免不同樣本間的相互污染，保證樣本檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明用于細(xì)胞高精度排列及檢測(cè)的微流控芯片俯視圖。

圖2為圖1沿A-A向的剖視圖。

圖3為本發(fā)明用于細(xì)胞高精度排列及檢測(cè)的微流控芯片的三維示意圖。

圖4為本發(fā)明用于模擬細(xì)胞高精度排列的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：

如圖1至圖3所示，本發(fā)明一種用于細(xì)胞高精度排列及檢測(cè)的微流控芯片，該芯片由標(biāo)準(zhǔn)軟光刻技術(shù)加工，所述微流控芯片由蓋片層8和置于蓋片層8下的載片10組成；所述蓋片層8上開(kāi)設(shè)有緩沖液加液區(qū)1、細(xì)胞樣本液加液區(qū)9、細(xì)胞排列微通道2、入射光纖3、導(dǎo)出光纖或微型光電檢測(cè)器6、流體擴(kuò)張區(qū)7、細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5和液體排液區(qū)4；所述細(xì)胞排列微通道2的一側(cè)為平直壁面，另一側(cè)帶有向細(xì)胞排列微通道2內(nèi)凸出的由突縮和漸擴(kuò)結(jié)構(gòu)組成的直角尖角結(jié)構(gòu)；所述細(xì)胞排列微通道2入口為二分叉結(jié)構(gòu)，用于與緩沖液加液區(qū)1和細(xì)胞樣本液加液區(qū)9連通，細(xì)胞樣本液加液區(qū)9的外側(cè)壁面與細(xì)胞排列微通道2帶有直角尖角結(jié)構(gòu)的側(cè)壁面位于同一平面；所述細(xì)胞排列微通道2出口與流體擴(kuò)張區(qū)7連通；流體擴(kuò)張區(qū)7用于擴(kuò)張樣本液，降低含有細(xì)胞的樣本液流速，保證細(xì)胞安全和后續(xù)精確檢測(cè)；流體擴(kuò)張區(qū)7后端與細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5相連通；在細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5中細(xì)胞依次經(jīng)過(guò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞的精確檢測(cè)；細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5后端與液體排液區(qū)4相連通；所述入射光纖3與外部激光發(fā)生裝置相連，用于將檢測(cè)激光束引入細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5，照射經(jīng)熒光染色的細(xì)胞以激發(fā)熒光；所述導(dǎo)出光纖或微型光電檢測(cè)器6用于導(dǎo)出被激發(fā)的熒光或?qū)Ρ患ぐl(fā)的熒光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化并導(dǎo)出，與外部分析系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)信號(hào)分析；所述緩沖液加液區(qū)1、細(xì)胞樣本液加液區(qū)9和液體排液區(qū)4為在蓋片層8上開(kāi)設(shè)的通孔，所述細(xì)胞排列區(qū)2、流體擴(kuò)張區(qū)7及細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5為在蓋片層8與載片10相接觸的表面上開(kāi)設(shè)的盲道，；所述入射光纖3和導(dǎo)出光纖或微型光電檢測(cè)器6為內(nèi)嵌于蓋片層8與載片10相接觸表面的內(nèi)嵌組件，底部與載片10表面相接觸，端部與細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5內(nèi)的流體直接接觸。本實(shí)施例緩沖液加液區(qū)1、細(xì)胞樣本液加液區(qū)9、液體排液區(qū)4腔體的直徑皆為1-2mm，高度與蓋片層8高度一致。緩沖液加液區(qū)1、細(xì)胞樣本液加液區(qū)9、細(xì)胞排列微通道2、入射光纖3、導(dǎo)出光纖或微型光電檢測(cè)器6、流體擴(kuò)展區(qū)7、細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5和液體排液區(qū)4形成的微通道位于蓋片層8與載片10相結(jié)合的中央位置。細(xì)胞排列微通道2寬度為350μm，深度為40μm，前端連接二分叉結(jié)構(gòu)，二分叉結(jié)構(gòu)夾角α滿足0°<α≤180°，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，α＝45°。細(xì)胞排列微通道2包括15-60個(gè)位于通道一側(cè)的直角尖角結(jié)構(gòu)，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，尖角個(gè)數(shù)為30，θ＝90°。尖角角度β滿足0°<β<90°，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，β＝60°，直角尖角結(jié)構(gòu)在垂直流動(dòng)方向上的直角邊長(zhǎng)度為310μm，單個(gè)尖角結(jié)構(gòu)及其后的擴(kuò)張區(qū)在流動(dòng)方向上長(zhǎng)度之和為600μm。流體擴(kuò)展區(qū)7為對(duì)稱漸擴(kuò)結(jié)構(gòu)，具體寬度可根據(jù)具體流速要求靈活設(shè)計(jì)，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，流體擴(kuò)展區(qū)7末端通道寬度為800μm；細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5寬度略小于流體擴(kuò)展區(qū)7末端通道寬度，其兩側(cè)壁面由入射光纖3、導(dǎo)出光纖或微型光電檢測(cè)器6的端面構(gòu)成；也可設(shè)計(jì)多個(gè)導(dǎo)出光纖或微型光電檢測(cè)器6實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞多種性質(zhì)的有效檢測(cè)。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明中微流控芯片使用標(biāo)準(zhǔn)軟光刻技術(shù)加工，所述蓋片層8和載片10通過(guò)等離子處理結(jié)合在一起。也可以使用其他材料或方法，如干法、濕法刻蝕等在硅片等材料上加工本發(fā)明的微通道。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述緩沖液加液區(qū)1、細(xì)胞樣本液加液區(qū)9和液體排液區(qū)4均為圓柱形孔。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述細(xì)胞排列微通道2入口為二分叉結(jié)構(gòu)，用于與緩沖液加液區(qū)1、細(xì)胞樣本液加液區(qū)9連通，緩沖液加液區(qū)1對(duì)于較小尺寸的細(xì)胞實(shí)現(xiàn)擠壓排列，細(xì)胞樣本液加液區(qū)9的外側(cè)壁面與細(xì)胞排列微通道2帶有直角尖角結(jié)構(gòu)的側(cè)壁面位于同一平面，有利于減少流動(dòng)阻力，便于細(xì)胞直接進(jìn)入細(xì)胞排列微通道2實(shí)現(xiàn)高精度排列。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，直角尖角結(jié)構(gòu)在垂直流動(dòng)方向上的直角邊長(zhǎng)度為310μm，單個(gè)尖角結(jié)構(gòu)及其后的擴(kuò)張區(qū)在流動(dòng)方向上長(zhǎng)度為600μm，擴(kuò)張區(qū)在流動(dòng)方向上長(zhǎng)度較小可保證細(xì)胞在擴(kuò)張區(qū)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)方向的突然改變而向帶有尖角結(jié)構(gòu)一側(cè)壁面運(yùn)動(dòng)。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述細(xì)胞排列微通道2內(nèi)凸出的尖角結(jié)構(gòu)θ＝90°，β＝60°，個(gè)數(shù)為30。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述入射光纖3和導(dǎo)出光纖或微型光電檢測(cè)器6中所涉及的光纖直徑為100μm-200μm。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述蓋片層8的材料為聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚二甲基硅氧烷PDMS。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述載片10的材料為玻璃或硅。

下面以一實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程：

采用本發(fā)明微流控生物芯片對(duì)細(xì)胞高精度排列及檢測(cè)的具體操作如下，對(duì)于尺寸大于9μm的細(xì)胞高精度排列與檢測(cè)時(shí)，保持緩沖液加液區(qū)1封閉，樣本液由細(xì)胞樣本液加液區(qū)9以一定的流量注入微流控芯片。經(jīng)熒光染色后的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)進(jìn)入細(xì)胞排列微通道2，經(jīng)過(guò)直角尖角結(jié)構(gòu)進(jìn)入其后的擴(kuò)張區(qū)，細(xì)胞在擴(kuò)張區(qū)由于運(yùn)動(dòng)軌跡的突然改變而產(chǎn)生顯著的動(dòng)量變化，而向帶有尖角結(jié)構(gòu)一側(cè)壁面運(yùn)動(dòng)，同時(shí)細(xì)胞在微通道中還受到慣性升力的作用，顆粒最終被高精度地排列在一條直線上。而后經(jīng)流體擴(kuò)展區(qū)7，速度進(jìn)一步變慢，有效保證后續(xù)檢測(cè)精度與準(zhǔn)確度。經(jīng)高精度排列的細(xì)胞流依次進(jìn)入細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5，通過(guò)入射光纖3導(dǎo)入特定波長(zhǎng)的激光，激光照射到每個(gè)待檢測(cè)細(xì)胞上，激發(fā)熒光通過(guò)導(dǎo)出光纖將光線導(dǎo)后出進(jìn)行分析或通過(guò)微型光電檢測(cè)器6轉(zhuǎn)換成電信號(hào)再導(dǎo)出到外部分析系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞類型、數(shù)量、尺寸等屬性的快速、準(zhǔn)確、便攜式檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè)后的細(xì)胞樣本通過(guò)液體排出區(qū)4排出微流控芯片進(jìn)行滅活等處理。

對(duì)于尺寸小于9μm的細(xì)胞高精度排列與檢測(cè)時(shí)，將緩沖液(通常為磷酸緩沖液)通過(guò)緩沖液加液區(qū)1注入微流控芯片，同時(shí)含有經(jīng)熒光染色的細(xì)胞樣本液由細(xì)胞樣本液加液區(qū)9以一定的流量注入微流控芯片，由于流量差異，樣本細(xì)胞在緩沖液的擠壓作用下將依次有序地排列在細(xì)胞排列微通道2帶有尖角結(jié)構(gòu)一側(cè)壁面。而后經(jīng)流體擴(kuò)展區(qū)7，速度進(jìn)一步變慢，有效保證后續(xù)檢測(cè)精度與準(zhǔn)確度。經(jīng)高精度排列的細(xì)胞流依次進(jìn)入細(xì)胞檢測(cè)區(qū)5，通過(guò)入射光纖3導(dǎo)入特定波長(zhǎng)的激光，激光照射到每個(gè)待檢測(cè)細(xì)胞上，激發(fā)熒光通過(guò)導(dǎo)出光纖將光線導(dǎo)后出進(jìn)行分析或通過(guò)微型光電檢測(cè)器6轉(zhuǎn)換成電信號(hào)再導(dǎo)出到外部分析系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞類型、數(shù)量、尺寸等屬性的快速、準(zhǔn)確、便攜式檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè)后的細(xì)胞樣本通過(guò)液體排出區(qū)4排出微流控芯片進(jìn)行滅活等處理。

由于本發(fā)明中細(xì)胞的高精度排列對(duì)后續(xù)細(xì)胞的準(zhǔn)確的檢測(cè)尤為重要，為驗(yàn)證本發(fā)明細(xì)胞排列的精度與效率，使用本發(fā)明對(duì)9.9μm聚苯乙烯顆粒(模擬血液中細(xì)胞)的高精度排列進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。保持緩沖液加液區(qū)1封閉，采用注射泵以一定的流量將含有聚苯乙烯顆粒的樣本液通過(guò)細(xì)胞樣本液加液區(qū)9注入微流控芯片內(nèi)，利用顯微鏡和CCD攝相機(jī)拍攝流體擴(kuò)張區(qū)7中的顆粒排列情況。實(shí)驗(yàn)證明本發(fā)明在流量為20微升每分鐘到200微升每分鐘的范圍內(nèi)，可以將顆粒高精度地排列在一條直線。由于流量較低，流體對(duì)細(xì)胞的剪切作用較弱，可有效保證細(xì)胞的活性與安全。圖4為流量為40微升每分鐘及100微升每分鐘時(shí)，流體擴(kuò)展區(qū)7中的顆粒排列實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞的高精度排列，通過(guò)結(jié)合后續(xù)光學(xué)等檢測(cè)手段，可實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞的精確、便攜式檢測(cè)，在生物醫(yī)學(xué)、分析化學(xué)及食品科學(xué)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用潛力。