本發(fā)明涉及生命醫(yī)學(xué)檢測(cè)、診斷領(lǐng)域，尤其涉及一種cd4+t淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)檢測(cè)微流控裝置。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的cd4+t淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)檢測(cè)往往借助流式細(xì)胞儀來(lái)完成，其操作復(fù)雜度高、檢測(cè)成本高、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)檢測(cè)環(huán)境及操作人員均有較高要求，不利于艾滋病患者的長(zhǎng)期診療與病情控制。

微流控芯片檢測(cè)裝置具有樣本量消耗少、檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)單、方便攜帶等特點(diǎn)，正成為世界各國(guó)日益重視的下一代生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)平臺(tái)?；谖⒘骺匦酒峁┑囊惑w化自動(dòng)化檢測(cè)平臺(tái)，研制能夠快速、準(zhǔn)確、高靈敏度實(shí)現(xiàn)cd4+t淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)檢測(cè)的微流控裝置，顯著降低檢測(cè)成本與檢測(cè)時(shí)間，對(duì)于改善艾滋病患者的診療條件，提高抗病毒治療的效果具有重要意義。

“一種基于磁珠的cd4+t淋巴細(xì)胞自動(dòng)捕獲與計(jì)數(shù)系統(tǒng)”采用微米級(jí)直徑的磁珠捕獲，并通過強(qiáng)制的芯片震動(dòng)達(dá)到磁珠與樣本的混合以及對(duì)芯片的離心運(yùn)動(dòng)收集磁珠用于檢測(cè)。本發(fā)明采用毫米級(jí)大尺寸的物理載體包被cd+t淋巴細(xì)胞抗體來(lái)捕獲檢測(cè)樣品中裂解后的cd4+t淋巴細(xì)胞的表面抗原，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)cd4+t淋巴細(xì)胞的計(jì)數(shù)檢測(cè)。同時(shí)在物理載體內(nèi)部嵌入磁性物質(zhì)，使得在磁場(chǎng)中可以控制物理載體運(yùn)動(dòng)。同時(shí)芯片固定，通過改變微流控芯片中不同反應(yīng)腔之間壓強(qiáng)差的方式實(shí)現(xiàn)不需要復(fù)雜的泵和閥即完成微流控芯片流體控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種cd4+t淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)檢測(cè)微流控裝置，該裝置可在微流控芯片中自動(dòng)捕獲血液中cd4+t淋巴細(xì)胞表面的特定抗原，并由此實(shí)現(xiàn)對(duì)cd4+t淋巴細(xì)胞的計(jì)數(shù)檢測(cè)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的是一種基于反應(yīng)載體的cd4+t淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)檢測(cè)微流控裝置，該裝置包括微流控芯片4及配套的檢測(cè)系統(tǒng)。微流控芯片4包括捕獲cd4+t淋巴細(xì)胞特定抗原的反應(yīng)載體8、反應(yīng)腔、檢測(cè)腔及廢液腔。檢測(cè)系統(tǒng)包括：磁場(chǎng)產(chǎn)生單元2、氣孔封閉單元3、控溫加熱單元b和信號(hào)采集處理單元1。其中，反應(yīng)載體8位于反應(yīng)腔內(nèi)，廢液腔與反應(yīng)腔相連，收集反應(yīng)腔產(chǎn)生的廢液，檢測(cè)腔位于反應(yīng)腔一側(cè)與反應(yīng)腔物理隔離；磁場(chǎng)產(chǎn)生單元2位于微流控芯片4正后方，為微流控芯片4提供變化的磁場(chǎng)；氣孔封閉單元3位于微流控芯片4廢液腔正前方，用于封閉或打開微流控芯片4廢液腔上的氣孔；控溫加熱單元b位于微流控芯片4反應(yīng)腔正前方，為反應(yīng)腔提供穩(wěn)定的溫育溫度；信號(hào)采集處理單元1位于微流控芯片4檢測(cè)腔正上方，用于檢測(cè)反應(yīng)信號(hào)。通過以上各個(gè)單元的緊密配合，實(shí)現(xiàn)cd4+t淋巴細(xì)胞特定抗原的捕獲，清洗，酶的標(biāo)記及cd4+t淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)檢測(cè)步驟，簡(jiǎn)單快捷高效的完成cd4+t淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)檢測(cè)。

具體而言，反應(yīng)載體8由反應(yīng)載體本身和磁性物質(zhì)組成，其中反應(yīng)載體本身僅受自身重力作用，磁性物質(zhì)選用鐵芯；對(duì)反應(yīng)載體8進(jìn)行二次處理，將鐵芯固定在反應(yīng)載體本身的內(nèi)部，封閉反應(yīng)載體8，使反應(yīng)載體8保持完整的整體，此時(shí)反應(yīng)載體8在磁場(chǎng)中即受非接觸式磁場(chǎng)力作用，改變外界磁場(chǎng)即控制反應(yīng)載體8運(yùn)動(dòng)。

控溫加熱單元b包括加熱源和測(cè)溫傳感器，其中，加熱源為加熱電阻膜，測(cè)溫傳感器為熱敏電阻，控溫加熱單元b位于微流控芯片4的反應(yīng)腔4b正前方，與微流控芯片4緊密貼合，控溫加熱單元b為反應(yīng)腔提供合適的反應(yīng)溫度，提高反應(yīng)效率。

微流控芯片4由蓋片一41、腔室層42、蓋片二43、廢液腔室44和蓋片三45組成，蓋片一41、腔室層42、蓋片二43、廢液腔室44和蓋片三45順次鍵合組成微流控芯片4。檢測(cè)腔4a、反應(yīng)腔4b、廢液排放通道4c設(shè)置在腔室層42上，檢測(cè)腔4a位于微流控芯片4左上方，且上表面開放且向下收緊的腔室；反應(yīng)腔4b位于檢測(cè)腔4a右側(cè)，反應(yīng)腔4b為側(cè)壁向檢測(cè)腔4a側(cè)傾斜的上下表面均開放的豎直腔室；廢液排放通道4c由連接通道42a、轉(zhuǎn)接孔43a組成，廢液排放通道4c位于檢測(cè)腔4a下側(cè)，與檢測(cè)腔4a相連；廢液腔4d設(shè)置在蓋片二43、廢液腔室44和蓋片三45之間，轉(zhuǎn)接孔43a位于廢液腔4d后表面一角部，氣孔46a位于廢液腔4d前表面另一角部；廢液腔4d位于檢測(cè)腔4b下方，通過廢液排放通道4c與反應(yīng)腔4b相連。當(dāng)氣孔45a封閉時(shí)，反應(yīng)腔4b、廢液排放通道4c和廢液腔4d組成的連通整體只有反應(yīng)腔4b上表面與空氣相連，此時(shí)在反應(yīng)腔4b中注入試劑，試劑的上表面與空氣相連，上表面所受的來(lái)自空氣的壓強(qiáng)不變；由于廢液排放通道4c細(xì)長(zhǎng)，反應(yīng)腔4b注入試劑過程中，被試劑迅速填充封閉，進(jìn)而未填充試劑部分廢液排放通道4c和廢液腔4d形成密閉的空間，試劑下表面與密閉空間中的空氣接觸，注入試劑過程中密閉的空間中的氣體被壓縮，進(jìn)而試劑下表面的空氣壓強(qiáng)增加，最終依靠不同反應(yīng)腔之間的壓強(qiáng)差和試劑表面張力與試劑自身重力平衡使得試劑停留在反應(yīng)腔4b中與反應(yīng)載體8進(jìn)行相關(guān)反應(yīng)，相關(guān)反應(yīng)包括cd4+t淋巴細(xì)胞特定抗原的捕獲，清洗，酶標(biāo)記等；當(dāng)氣孔45a打開時(shí)，廢液腔4d的密閉空間被破壞，與外界空氣相同通，使得不同反應(yīng)腔之間的壓強(qiáng)差消失，試劑由于自身重力和表面張力的相互作用沿著廢液排放通道4c流入廢液腔4d中，完成不需要額外外界驅(qū)動(dòng)力的廢液排放；

磁場(chǎng)產(chǎn)生單元2包括電機(jī)21a、電機(jī)支架22a、絲桿23a、左光軸導(dǎo)軌24a、右光軸導(dǎo)軌25a和運(yùn)動(dòng)滑塊28a，電機(jī)21a與絲桿23a連接，電機(jī)21a固定在電機(jī)支架22a上，左光軸導(dǎo)軌24a和右光軸導(dǎo)軌25a固定在電機(jī)支架22a上，左光軸導(dǎo)軌24a和右光軸導(dǎo)軌25a分別與絲桿23a平行，運(yùn)動(dòng)滑塊28a通過螺紋與絲桿23a相配合，運(yùn)動(dòng)滑塊28a沿著左光軸導(dǎo)軌24a和右光軸導(dǎo)軌25a往復(fù)運(yùn)動(dòng)；

磁場(chǎng)產(chǎn)生單元2還包含定位觸控開關(guān)26、觸控開關(guān)固定座27、光耦29、光柵2a、光耦支架2b、轉(zhuǎn)接臂一2c、永久磁鐵2d、固定底板二6；其中定位觸控開關(guān)26、光耦29分別通過觸控開關(guān)固定座27和光耦支架2b固定在電機(jī)支架22a的同一側(cè)；永久磁鐵2d固定在轉(zhuǎn)接臂一2c上；轉(zhuǎn)接臂一2c和光柵2a固定在運(yùn)動(dòng)滑塊28a上；其中運(yùn)動(dòng)滑塊28a通過轉(zhuǎn)接臂一2c帶動(dòng)永久磁鐵2d運(yùn)動(dòng)，配合定位觸控開關(guān)26、光耦29、光柵2a完成運(yùn)動(dòng)距離的定位控制，進(jìn)而產(chǎn)生沿運(yùn)動(dòng)方向的可控可變的磁場(chǎng)帶動(dòng)反應(yīng)載體8在反應(yīng)腔4b中運(yùn)動(dòng)；

氣孔封閉單元3包括固定底座三33、軟塞31、轉(zhuǎn)接臂二32；軟塞31固定在轉(zhuǎn)接臂二32上；轉(zhuǎn)接臂二32固定在運(yùn)動(dòng)滑塊28b上；運(yùn)動(dòng)模塊水平固定在固定底座三33上；

該cd4+t淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)檢測(cè)微流控裝置，還包含固定底板一5、裝置底板7；其中固定底板二6沿x方向水平固定在裝置底板7上；磁場(chǎng)產(chǎn)生單元2中的運(yùn)動(dòng)模塊豎直固定在固定底板二6上，運(yùn)動(dòng)滑塊28a帶動(dòng)固定有永久磁鐵2d的轉(zhuǎn)接臂一2c沿z方向做平行于xz平面的上下運(yùn)動(dòng)；永久磁鐵2d位于位于微流控芯片正后放，處于檢測(cè)腔4a，反應(yīng)腔4b之間；固定底板一5固定在固定底板二6上，微流控芯片4固定在固定底板一5的芯片卡槽內(nèi)；其中微流控芯片4的檢測(cè)腔4a、反應(yīng)腔4b側(cè)壁與xy平面呈一定角度，為由永久磁鐵2d的磁場(chǎng)力帶動(dòng)上下運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)載體8在不超過反應(yīng)腔4b的側(cè)壁高度的運(yùn)動(dòng)過程中提供偏離檢測(cè)腔4a的接觸式壓力，當(dāng)永久磁鐵2d帶動(dòng)反應(yīng)載體8運(yùn)動(dòng)超過反應(yīng)腔4b的側(cè)壁高度時(shí)，反應(yīng)腔4b的側(cè)壁提供的接觸式壓力突然消失，反應(yīng)載體8發(fā)生橫向移動(dòng)，進(jìn)而反應(yīng)載體8轉(zhuǎn)移至檢測(cè)腔4a內(nèi)；

氣孔封閉單元3沿y方向水平固定在裝置底板7上，軟塞31與微流控芯片4的氣孔46a在同一軸心上，運(yùn)動(dòng)滑塊28b帶動(dòng)轉(zhuǎn)接臂二32沿y方向運(yùn)動(dòng)，使得軟塞31緊貼或遠(yuǎn)離氣孔46a，完成氣孔的封閉與打開操作；

信號(hào)采集處理單元1包括ccd相機(jī)c1、副控制器c2和副通信接口92，其中ccd相機(jī)c1固定于微流控芯片4上方，副控制器c2與ccd相機(jī)c1具有接口可控制讀取ccd相機(jī)采集檢測(cè)結(jié)果形成圖片，并自動(dòng)識(shí)別反應(yīng)載體8所在位置，將化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度，基于信號(hào)強(qiáng)度推測(cè)細(xì)胞個(gè)數(shù)，副控制器c2通過副通信接口92與核心控制器c通訊，接收核心控制器c的指令，執(zhí)行相關(guān)操作并返回檢測(cè)結(jié)果。

該cd4+t淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)檢測(cè)微流控裝置，還包含核心控制器c、通信接口9、人機(jī)交互單元a，其中，核心控制器c通過通信接口9的副通信接口92與信號(hào)采集處理單元1完成通訊控制；核心控制器c通過主通訊接口91與人機(jī)交互單元a通訊。

本發(fā)明的cd4+t淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)檢測(cè)微流控裝置通過磁化的反應(yīng)載體捕獲cd4+t淋巴細(xì)胞表面的特定抗原，并可借助化學(xué)發(fā)光、熒光或elisa比色法進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)檢測(cè)。工作時(shí)，借助受控的周期性變化磁場(chǎng)，反應(yīng)載體在反應(yīng)腔內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)載體與液體試劑之間的充分反映，并在反應(yīng)結(jié)束后，在外界磁場(chǎng)作用下，反應(yīng)載體被轉(zhuǎn)移至檢測(cè)腔完成發(fā)光反應(yīng)，最后，由信號(hào)采集處理單元對(duì)反應(yīng)載體進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)與分析處理，并根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)cd4+t淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)檢測(cè)。與傳統(tǒng)cd4+t淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)檢測(cè)方法相比，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)操作簡(jiǎn)單、方便快捷、檢測(cè)成本低的高靈敏度cd4+t淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)檢測(cè)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為整體裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為基于ccd相機(jī)的檢測(cè)單元結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為磁場(chǎng)產(chǎn)生單元結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為氣孔封閉單元結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為微流控芯片整體示意圖。

圖6為微流控芯片拆分結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為微流控芯片傾斜反應(yīng)腔結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為反應(yīng)載體與反應(yīng)腔初始狀態(tài)位置示意圖。

圖9為反應(yīng)載體與反應(yīng)腔臨界狀態(tài)位置示意圖。

圖10為反應(yīng)載體與檢測(cè)腔轉(zhuǎn)移結(jié)束位置示意圖。

圖11為熒光檢測(cè)體系示意圖。

圖中：1、信號(hào)采集處理單元，2、磁場(chǎng)產(chǎn)生單元，3、氣孔封閉單元，4、微流控芯片5、固定底板一，6、固定底板二7、裝置底板，8、反應(yīng)載體，9、通信單元，a、人機(jī)交互單元，b、控溫加熱單元，c、核心控制器，c1、ccd相機(jī)，c2、副控制器，11、接收光纖，12、濾光片，13、激發(fā)光源，14、光電轉(zhuǎn)換單元，21a、電機(jī)，22a、電機(jī)支架，23a、絲桿，24a、左光軸導(dǎo)軌，25a、右光軸導(dǎo)軌，26、定位觸控開關(guān)，27、觸控開關(guān)固定座，28a、運(yùn)動(dòng)滑塊，29、光耦，2a、光柵，2b、光耦支架，2c、轉(zhuǎn)接臂一，2d、永久磁鐵，21b、電機(jī)，22b、電機(jī)支架，23b、絲桿，24b、左光軸導(dǎo)軌，25b、右光軸導(dǎo)軌，28b、運(yùn)動(dòng)滑塊31、軟塞，32、轉(zhuǎn)接臂二，33、固定底座三，41、蓋片一，42、腔室層，43、蓋片二，44、廢液腔室，45、蓋片三，4a、檢測(cè)腔，4b、反應(yīng)腔，4c、廢液排放通道，4d、廢液腔，42a、連接通道，43a、轉(zhuǎn)接孔，45a、氣孔，91、主通信接口，92、副通信接口。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。

同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個(gè)部分的尺寸并不是按照實(shí)際的比例關(guān)系繪制的。

對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為授權(quán)說明書的一部分。

在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它示例可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。

如圖1-11所示，該裝置操作過程為：將微流控芯片4豎直插入芯片固定槽5內(nèi)，利用氣孔封閉單元3封閉氣孔45a，將反應(yīng)載體8、樣本與裂解液注入微流控芯片4的反應(yīng)腔4b內(nèi)，通過核心控制器c控制磁場(chǎng)產(chǎn)生單元2運(yùn)動(dòng)，使得反應(yīng)載體8在反應(yīng)腔4b的試劑液面以下做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成與反應(yīng)試劑的充分反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，打開氣孔45a，將反應(yīng)過后的廢液排放至廢液腔4d中。

與上相同操作，依次完成反應(yīng)載體8與清洗液以及酶的混合反應(yīng)，并將反應(yīng)后的廢液排放至廢液腔4d中。

在化學(xué)發(fā)光檢測(cè)體系中，將反應(yīng)載體8由反應(yīng)腔4b轉(zhuǎn)移至檢測(cè)腔4a內(nèi)，在激發(fā)液中進(jìn)行化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。此時(shí)基于ccd的圖像采集處理單元2接受核心控制器c指令控制開始采集化學(xué)發(fā)光信號(hào)圖片并自動(dòng)分析將檢測(cè)結(jié)果反饋至核心控制器c，核心控制器c通過主通信接口91將檢測(cè)結(jié)果返回至人機(jī)交互單元a，完成cd4+t細(xì)胞計(jì)數(shù)檢測(cè)。

在熒光檢測(cè)體系中，反應(yīng)載體8與酶的混合反應(yīng)后，在反應(yīng)腔4b內(nèi)與熒光標(biāo)記溶液反應(yīng)，反應(yīng)完成后，將反應(yīng)載體8由反應(yīng)腔4b轉(zhuǎn)移至檢測(cè)腔4a內(nèi)。此時(shí)，如圖11所示，信號(hào)采集處理單元1由接收光纖11、濾光片12及激發(fā)光源13和光電轉(zhuǎn)換單元14組成，激發(fā)光源13產(chǎn)生的激發(fā)光激發(fā)反應(yīng)載體8捕獲的熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光。熒光信號(hào)通過濾光片12后經(jīng)過接收光纖11收集傳遞至光電轉(zhuǎn)換單元14轉(zhuǎn)化為與光強(qiáng)信號(hào)對(duì)應(yīng)的電信號(hào)傳遞給核心控制器c，通過電信號(hào)的強(qiáng)弱即能夠推算cd4+t細(xì)胞個(gè)數(shù)。