[發明專利]一種用于觀測微生物行為的片上成像顯微系統

在審

• 申請號: 201910550794.1
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN110220905A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 廖翰宇;費鵬;蔣宇軒;康天譽
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N21/01;B01L3/00;G02B21/00;G02B21/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

1.一種用于觀測微生物行為的片上成像顯微系統，其特征在于，包括：照明模塊、濾波模塊、約束成像模塊；

所述濾波模塊置于所述照明模塊的正下方，與所述照明模塊緊密貼合，所述約束成像模塊放置在所述濾波模塊的正下方；

所述照明模塊用于產生具有一定時間相干性的照明光場；

所述濾波模塊用于提高所述照明光場的空間相干性；

所述約束成像模塊用于基于相干全息成像原理采集被微流控芯片約束的待觀察微生物的形態圖像。

2.根據權利要求1所述的片上成像顯微系統，其特征在于，所述約束成像模塊距離所述濾波模塊3-5cm。

3.根據權利要求1所述的片上成像顯微系統，其特征在于，所述約束成像模塊包括微流控單元和探測成像單元；

所述探測成像單元置于所述微流控單元的底部，與所述微流控單元緊密貼合；

所述微流控單元用于基于毛細管通道限制微生物的活動范圍，然后通過液壓控制來操控微流控芯片內微生物的運動；

所述探測成像單元用于實現大視場和高分辨率的對微生物成像。

4.根據權利要求3所述的片上成像顯微系統，其特征在于，所述微流控單元包括微流控芯片、液壓管道；

所述微流控芯片置于所述微流控單元的底部，所述微流控芯片的中央區域內包含許多毛細管道，每根毛細管道的入口處和出口處分別連接一個所述液壓管道；

所述微流控芯片用于將微生物放置在毛細管通道內，并基于毛細管道限制微生物的活動范圍；

所述液壓管道用于加載微生物樣本和反應液到所述微流控芯片中的毛細管道中，并驅動所述微流控芯片中折射率匹配液的流動，形成微流路。

5.根據權利要求4所述的片上成像顯微系統，其特征在于，所述折射率匹配液的折射率與所述微流控芯片外層材料的折射率相同。

6.根據權利要求3所述的片上成像顯微系統，其特征在于，探測成像單元包括圖像傳感器，用于微生物成像，其像元尺寸越小分辨率越高，其有效成像面積越大視場越大。

7.根據權利要求6所述的片上成像顯微系統，其特征在于，所述圖像傳感器經過物理拆卸其外層的保護玻璃，對拆卸保護玻璃后的所述圖像傳感器進行氧離子清洗，然后將所述圖像傳感器表面緊密貼合在所述微流控單元的所述微流控芯片上，作為所述微流控單元的基底。

8.根據權利要求3或4所述的片上成像顯微系統，其特征在于，所述微流控單元在制作過程中不能完全烘干，貼合放置在所述探測成像單元上后再進行烘干，從而保證所述微流控單元和所述探測成像單元之間幾乎沒有間隔距離和額外的折射率不同的保護層，以此消除可能存在的色散和相差，保證折射率匹配。

9.一種用于觀測微生物行為的片上成像方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將微生物放置在微流控芯片中，基于芯片中的毛細管道將微生物約束在可觀測范圍內；

S2、對微生物進行相干照明，采集在相干照明下的包含微生物形態信息的全息圖；

S3、對所述全息圖進行恢復，得到可觀測范圍內所有微生物的真實形態圖像；

S4、通過控制微流控芯片中的液壓改變微生物的運動，重復步驟S2-S3，得到可觀測范圍內所有微生物的行為圖像。