[發明專利]一種細胞觀測實驗方法及其裝置

無效

• 申請號: 200610037470.0
• 申請日: 2006-08-29
• 公開（公告）號: CN101135650A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 彭興躍
• 申請（專利權）人: 彭興躍
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;C12Q1/02
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司
• 代理人: 許偉

技術領域

本發明涉及一種細胞研究的觀測實驗方法，特別涉及一種應用于科學研究及醫學檢測或教學的針對細胞進行動態研究的實驗方法，以及為實現該方法所設計的裝置。

背景技術

當前生物學或醫學研究及應用中，細胞培養是最重要的一項技術。而作為生命基本單元的細胞，其分離出基本單元來進行接近于活體的體外培養并進行實驗的方法卻成為一項技術難關。原因在于，細胞在離體培養時其細胞周圍的微環境無法很好控制，而控制微環境卻又是科學實驗與研究的基本方法。特別是，當對細胞進行研究的時候，常常需要引入試劑并同時需要在顯微鏡下進行觀測記錄跟蹤，而流動的液體卻會使懸浮的細胞在顯微鏡下消失，使得培養或實驗無法正常進行，除非采用強制性的物理或化學手段固定或一定程度上限制細胞，但這些手段都會對于細胞的培養及實驗構成難以預計的干擾。因此，發展一項有效的進行細胞培養和實驗的技術會為生命科學的研究及應用帶來技術上的突破。本專利申請人已申請了一項“芯片內進行培養和實驗單細胞或多細胞顆粒的PCT(Publication?Number：WO/2006/007701)”專利，該專利的主要內容是，利用微流控芯片技術在理論上實現了單細胞的選擇、分離、定位、保留及在芯片微流場中進行懸浮培養，試劑的輸送及切換過程中細胞顆粒仍然可以被連續地顯微觀測和記錄。該技術實際上從細胞微環境的實時控制以及細胞在微流中處于懸浮狀態為基本出發點，從理論上解決了單細胞培養及實驗的基本問題。但是，由于主要涉及細胞在微觀環境下的實驗，該專利并未解決實際中如何實現對于影響細胞觀測實驗的微流體自動控制問題，因此，使得理論和應用之間有一段距離。

發明內容

本發明的目的在于提供一種簡便、快捷、準確的細胞觀測實驗方法。

本發明的另一個目的在于提供一種細胞觀測實驗的裝置，該裝置利用顯微圖像設備動態識別細胞或多細胞顆粒的位置與運動的方向及速度來建立反饋，以準確實施芯片內微通道中微流體的控制。

為實現上述目的，本發明的技術解決方案是：

本發明是一種細胞觀測實驗方法，它包括如下過程：(1)圖像攝取裝置通過顯微鏡動態獲取載物臺上芯片內微通道中細胞的位置、流動的方向和速度的數據并傳輸給計算機；(2)計算機實時收集圖像攝取裝置采集的數據并進行分析，計算實驗所需的顆粒位置與壓力的關系，同時，將計算所得結果與計算機接收到的微壓力控制器反饋的實時壓力數據比對，輸出控制指令給微壓力控制器；(3)微壓力控制器根據指令改變施加在芯片微通道兩端的壓力，調節芯片微通道中的流體的流動方向和速度以調整流體中顆粒的位置。

本發明是一種細胞觀測實驗裝置，它包括顯微鏡、圖像攝取裝置、計算機、微壓力控制器、觀測芯片；所述的芯片內部具有微通道；所述的計算機通過通訊總線連接圖像攝取裝置；圖像攝取裝置與顯微鏡連接，芯片放置在載物臺上；所述的微壓力控制器通過氣動管線連接芯片微通道的各向外連接通道口；所述的微壓力控制器同時通過數據線連接計算機。

所述的微壓力控制器由壓力源和多組氣壓控制單元組成；所述的壓力源通過氣壓通道連接多組氣壓控制單元；所述的壓力源主要由真空泵、真空池、壓力變送器和測控儀組成，所述的真空泵連接真空池，測控儀電連接真空泵并通過壓力變送器連接真空池；所述的氣壓控制單元包括流量調節閥、電磁閥、緩沖容器、壓力變送器、測控儀，所述的流量調節閥和電磁閥相互串接，有兩組，分別連接在緩沖容器的輸入通道和輸出通道上，測控儀分別電連接設于緩沖容器的輸入通道和輸出通道的電磁閥上并通過壓力變送器連接緩沖容器。

所述的芯片微通道中部設有球形凹坑。

采用上述方案后，由于本發明通過顯微鏡和圖像攝取裝置獲取顆粒的位置以及流動的方向和速度等信息，反饋給計算機進行計算，根據所需實現的控制，比對實時采集的微壓力數據反饋，輸出控制信號，改變施加在微通道兩端的壓力，調節微通道中的流體的流動方向和速度以及流體中顆粒的位置，從而使得單細胞芯片培養和實驗更加簡便、快捷、準確。

本發明的所設計的裝置包括顯微鏡、圖像攝取裝置、計算機、微壓力控制器、芯片。通過顯微鏡、圖像攝取裝置、計算機的結合，進行細胞或多細胞顆粒顯微圖像的動態識別，反饋給計算機以分析實現預期控制所需的壓力，最終控制壓力控制裝置的輸出壓力，調節芯片內微通道中微流體的速度，可更簡便、快捷、準確的達到了控制細胞培養及實驗過程的目的。該裝置可形成一種能真正廣泛應用于科學研究及醫學檢測或教學的針對細胞動態研究與實驗的自動化儀器。

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的說明。

附圖說明