[實用新型]一種基于光纖的單細胞精準檢測實驗裝置

有效

• 申請號: 201721085621.X
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN207096102U
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 張永慧;蘇于東;張竟原;魏勇;劉春蘭;許剛;岳西;劉奉
• 申請（專利權）人: 重慶三峽醫藥高等?？茖W校
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01N21/25
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本實用新型屬于精準醫療科研實驗器材領域，具體涉及一種基于光纖的單細胞精準檢測實驗裝置。

背景技術

隨著人類基因組計劃的完成，個人基因組、腫瘤基因組、環境基因組學、基因測序技術的發展，以及生物及醫學向著數據密集型科學的逐步轉化，“精準醫療”作為生物和醫學領域的一個全新概念應運而生，為臨床病癥更為準確、有效的診斷、治療提供積極的指導作用。精準醫療的實施能夠推動醫學科技與大數據和信息科學的進一步交叉融合，從而使醫療模式從粗放型向精準型轉變。因此，國內外各國政府和企業已經開始了“精準醫療”背景下的戰略與科學研究部署。中國政府業已組建中國精準醫療戰略專家組，積極制定“精準醫療”戰略規劃，并計劃納入“十三五”重大科技專項。以惡性腫瘤為例，目前的診斷主要依賴影像學檢查、病理學檢查及腫瘤標志物等，隨著精準醫療時代的到來，單細胞控制與檢測技術應運而生，已成為腫瘤學界的研究熱點，使人類對惡性腫瘤的檢測達到單細胞水平。

折射率作為醫學檢驗參數占據著越來越重要的地位，人們可以從環境的折射率中分析出物質的一些特性，而生物細胞的折射率則更是反映光與細胞相互作用特性的一個重要物理量，是許多生物光學檢驗學實驗中的一個基礎參量。如用偏振散射光譜術進行癌癥、特別是早期癌癥檢測診斷的實驗研究時，需要給定細胞的相對折射率，進行光譜反演，才能從光譜數據中精確定量地獲得細胞的形態信息。由于SPR共振曲線對待測介質的折射率變化非常敏感，微小的折射率變化會使共振條件發生明顯改變，通過測量共振曲線的變化可以確定待測介質的折射率變化，基于該檢測原理，該技術可以應用在醫療檢測領域。

肺癌是一種致死率極高的惡性腫瘤，在中國癌癥控制策略研究報告中表明肺癌發病率逐年增長，嚴重威脅著人們的健康。目前CT影像檢查是提高患者的生存率的主要手段。據現有的臨床影像學診斷結果顯示，通過影像學定性診斷的結果存在較高的假陽性率及誤診率。不同物質對光的散射及吸收的差異是CT影像技術的本質，這種差異是光與物質相互作用導致的光學不均勻性。宏觀與微觀尺度的活體組織光學不均勻性，對應主要理論不同。在分子級和細胞尺度上，電極化率和折射率則分別是衡量此不均勻性的標準。由此可見，對肺癌細胞折射率的確切認識對提高CT影像定性診斷的準確率具有重要意義。但現今對于肺癌單細胞折射率的數據報道甚少，因而對其單細胞的折射率進行實驗研究十分重要。

由于大部分生物組織對可見光具有較強的散射和吸收，傳統的基于折射定律的測量透明物體折射率的方法不再適用。目前，對生物組織折射率測量的方法主要有裸光纖探針測試法、光學相干層析(OCT)法、全反射法以及利用菲涅爾公式將折射率測量歸結為反射率的測量方法等；裸光纖探針測試法，是將被測樣品作為光纖內芯的包層，通過測量“光纖”的數值孔徑，從而確定樣品的折射率。其缺點是，如果纖芯與樣品接觸不良或樣品尺寸較小，該方法將失效；OCT法是將低相干干涉儀與共焦掃描成像技術結合在一起，通過濾除多次散射光，從而較為準確地測量樣品的折射率，但該方法光路復雜，不易調節。

實用新型內容

鑒于此，本實用新型提供一種基于光纖的單細胞精準檢測實驗裝置，在載物臺上對單細胞進行捕獲與檢測的精準醫療實驗研究。

本實用新型的目的是通過這樣的技術方案實現的，一種基于光纖的單細胞精準檢測實驗裝置，包括超連續譜光源1、耦合透鏡組4、微結構多芯光纖I5-1、微結構多芯光纖II5-3、光譜儀6、980nm光源7、載物臺8和電子顯微鏡9，所述載物臺用于承載待檢測細胞；所述微結構多芯光纖I尾端設置有光纖SPR傳感探針5-2，所述微結構多芯光纖II尾端設置有光纖光鑷5-4；超連續譜光源1發出的光注入單模光纖I2-1，再經耦合透鏡組4注入微結構多芯光纖I5-1，信號光在光纖SPR傳感探針5-2的端面反射，通過單模光纖II2-2反向進入光譜儀6進行檢測數據處理；980nm光源7發出的光由單模光纖III2-3注入微結構多芯光纖II5-3，在光纖光鑷5-4的端面出射并匯聚，形成單細胞光阱捕獲場；在電子顯微鏡9觀測下，光纖光鑷抓取放置于載物臺上的待檢測單細胞，送與光纖SPR傳感探針檢測。

進一步，該裝置還包括用于調節單模光纖I位置的三維調整模塊I3-1、用于調節單模光纖II位置的三維調整模塊II3-2和用于調節單模光纖III位置的三維調整模塊III3-3。

進一步，所述耦合透鏡組為光纖耦合物鏡，倍數為4倍或10倍。

進一步，所述耦合透鏡組為波導扇出型耦合器件，用于將單模光纖I的光束與單模光纖II的光束間距平行壓縮至微結構多芯光纖I兩軸對稱纖芯間距。