[发明专利]用于微流控芯片单细胞自动分析的双光路装置

摘要

一种用于微流控芯片自动检测的激光诱导荧光双光路装置，包括双光路光学单元、数据采集单元、数据处理单元、微流控电源、光路控制单元。其特征是光路中的所有元件位置均固定，仅通过旋转光路转换盘，即可改变激光传播方向，使其在进样阶段和检测阶段分别沿两个不同的光路传播，从而实现单一激光器在单细胞选取和细胞组分激光诱导荧光检测两个功能间的自动转换。本装置适用于单细胞自动分析，可自动完成单细胞进样、溶膜、分离、检测全过程，重复性好、精密度高。

主权项

一种用于微流控芯片单细胞自动分析的双光路装置，其构成包括双光路光学单元、数据采集单元、微流控电源、光路控制单元；其中：双光路光学单元中的光电倍增管（119）的输出端与数据采集单元中的放大电路（2）连接；数据采集单元中的模数转换器（3）通过RS232接口与数据处理单元（4）连接；数据处理单元（4）的输出经RS232接口与直流高压电源（5）连接；数据处理单元（4）的输出经RS232接口与光路控制单元的数模转换器（6）连接，控制伺服电机（7）驱动光路转换盘（102）；1）双光路光学单元（1）：包括初始阶段即单细胞进样阶段光路和检测阶段光路：其中：单细胞进样阶段光路，包括激光光源（101）、光路转换盘（102）、平面反射镜组（103~105，109）、显微镜物镜（106）、聚光透镜（107）、半透半反镜（108）、凹面反射镜（110）、针孔（117）、长波通滤光片（118）、光电倍增管（119）、样品台（120）；沿光源（101）发出光束的前进方向即OX轴方向，依次是光路转换盘（102）上的圆孔，平面反射镜（103）且平面反射镜（103）法线在XOZ平面内与OX轴成30º~60º角；平面反射镜（104）法线在XOZ面内与平面反射镜（103）法线平行，方向相反，距离20~30 mm；平面反射镜（105）法线在XOY面内且与OX 轴成130º~160º角；显微镜物镜（106）聚焦激光光束成直径10~20 μm的光斑，预先进行荧光标记的单个细胞在微流控芯片（8）通道交叉点流经激光光斑，发出荧光；聚光透镜（107）置于微流控芯片（8）上方，汇聚荧光和激光；半透半反镜（108）与平面反射镜（105）法线在XOY面内垂直，透过激光，反射荧光；平面反射镜（109）置于沿半透半反镜（108）反射的荧光前进方向且法线在XOZ面内与OX轴成30º~60º角；凹面反射镜（110）法线在XOZ面内且与OX轴平行，将荧光平行反射；沿凹面反射镜（110）反射的荧光方向依次是针孔（117）、长波通滤光片（118）、光电倍增管（119）；检测阶段光路，包括激光光源（101）、光路转换盘（102）、平面反射镜组（111~112，116）、显微镜物镜（113）、聚光透镜组（114）、半透半反镜（115）、凹面反射镜（110）、针孔（117）、长波通滤光片（118）、光电倍增管（119）、样品台（120）；光路转换盘旋转30º ~90º，沿光源（101）发出光束的前进方向即OX轴方向，是光路转换盘（102）上的平面反射镜；光路转换盘（102）上的平面反射镜法线在XOZ平面内与OX轴成30º~60º角；光路转换盘（102）上的平面反射镜将激光反射至平面反射镜（111），平面反射镜（111）法线在XOZ面内与光路转换盘（102）上的平面反射镜法线平行，方向相反，距离20~30 mm；平面反射镜（112）、显微镜物镜（113）、聚光透镜（114）、半透半反镜（115）的位置、方向分别对应于初始光路上的元件；平面反射镜（116）法线在XOZ面内与（109）法线垂直；单细胞进样阶段光路和检测阶段光路共用原件有：激光光源（101）、光路转换盘（102）、凹面反射镜（110）、针孔（117）、长波通滤光片（118）、光电倍增管（119）、样品台（120）；激光光源（101）发出的激光经光路转换盘（102）的偏转实现光路的转换；两个光路的发射光分别经凹面反射镜（110）汇聚，沿针孔（117）、长波通滤光片（118），最终到达光电倍增管（119）；2）数据采集单元：包括放大电路（2）、模数转换器（3），所述光电倍增管（119）的输出端连接放大电路（2）、模数转换器（3）和RS232接口与数据处理单元（4）相连；3）直流高压电源：所述数据处理单元（4）的输出经RS232接口与直流高压电源（5）连接，程序控制电源施加夹流电压于通道内样品溶液，完成单细胞进样；4）光路控制单元：包括数模转换器（6）、伺服电机（7），所述数据处理单元（4）的输出经RS232接口、数模转换器（6）、伺服电机（7）驱动光路转换盘（102）旋转90º，激光光斑被置于微流控芯片（8）分离通道末端检测点位置；5）数据处理单元：处理所述的数据采集单元的数据；程序控制所述的直流高压电源（5）执行进样阶段的单细胞进样和检测阶段的芯片毛细管电泳分离；程序控制所述的光路控制单元。