【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种ctcs多光谱检测与3d全息成像同步进行的微流芯片及装置，可用于循环肿瘤细胞多光谱实时检测与活体ctcs三维全息成像，属于单细胞分析。
技术介绍
1、循环肿瘤细胞(circulating tumor cell,ctc)，是从原发肿瘤或转移灶脱落进入血液循环的肿瘤细胞。当ctc通过血液扩散至不同器官时，会导致癌症转移。而癌症转移是导致死亡的重要原因。
2、癌细胞的扩散发生的早，但通常发现的晚。目前，癌症诊断的金标准是组织病理学，通常包括对实体肿瘤组织进行侵入性活检。与临床上常用的组织活检技术相比，液体活检作为癌症的一种检测手段，具有发现的早、非侵入性、准确性高、取样简便、价格低廉等多种显著优势。液体活检在多种癌症，包括肺癌、乳腺癌、宫颈癌、前列腺癌等的早期检测、动态监测和靶向治疗上均表现出很大的潜力，特别是血液中ctcs的分离、质谱分析与单细胞多重荧光检测技术的发展，为癌症的早期检测和早期治疗提供了可能。因此，发展ctcs检测新技术对于癌症的早期检测与筛查具有十分重要的意义。
3、然而，每毫升血液中仅有几个ctc，而且ctc细胞与正常血液细胞形态类似，因此，ctc检测是一项非常有挑战的任务。
4、近年来，微流控技术的普及与发展，为ctc检测提供了新的方向。基于微流控技术发展的设备能快速完成样品检测，与此同时，以往只能在生物或者化学实验室才能完成的实验，只需要在几平方厘米的芯片上就能完成。微流控芯片具有高度的可移植性、试剂消耗小、自动化较强和可以并行化处理等优点，因此这也是为
5、2019年，桂博等人公开了ctc细胞分离微流控制装置和分离方法，所述ctc细胞分离微流控制装置和分离方法基于物理方法分离，不涉及到生化处理，其成本相比其他分离手段更低。2022年，王攀等人公开了一种基于惯性聚焦微流控的循环肿瘤细胞筛选方法(申请号：202211562177.1)，实现了循环肿瘤的分离。此方法虽然能分离出循环肿瘤细胞，但是对于细胞质谱等信号不能分析出来。2022年，周峰等人公开了一种全光谱流式细胞仪及其使用方法(申请号202210848127.3)，解决流式细胞仪的安放位置和角度进行调整时，需要单靠人力的方式搬运移动该全光谱流式细胞仪，从而容易造成该全光谱流式细胞仪在调节时出现损坏的问题，这个专利所描述的系统相对复杂，不便于操作。2023年，赵婕等人公开了一种循环肿瘤细胞的体内外捕获装置，为癌症早期诊断、肿瘤靶向治疗及预后提供基于分子诊断信息。此方法缺点在于需要将电极前端穿刺置入静脉血管，增加了病人的痛苦与医疗风险。
6、为了弥补现有技术的不足，本专利技术将单个ctc进行荧光信号检测的同时，还可对细胞进行万向旋转、并用高速ccd采集图像，最后对细胞进形重建，实现360°细胞荧光成像。实现了紧凑的单个ctc光学分析光路与图像采集的集成化，为新型ctc细胞仪的微小型化奠定了技术基础。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种结构简单紧凑、操作调节容易、光学分析光路的集成化的ctcs多光谱检测与3d全息成像同步进行的微流芯片及装置。
2、本专利技术的目的是这样实现的：
3、ctcs多光谱检测与3d全息成像同步进行的微流芯片及装置由多波长光源(1)、光纤耦合器(2)、微流芯片(3)、第一七芯光纤(4)、第一七芯光纤扇入扇出器(5)、废液收集管(6)、滤光片模块(7)、光电探测器模块(8)、数据采集卡(9)、计算机(10)、第二光纤扇入扇出器(11)、第二七芯光纤(12)以及成像系统组成。所述系统中含有ctc的细胞液从新型内壁波导型毛细管光纤(2-1)的空气孔注入，多波长光源(1)中的光经过新型内壁波导型毛细管光纤(2-1)纤端的锥台后会聚成能稳定捕获单个ctc的势阱；980nm的激光用于捕获ctc，其他波长的光携带不同频率的高频信号用于激发ctc的荧光，细胞发出的荧光信号由第一七芯光纤(4)和第二七芯光纤(12)收集，两根七芯光纤收集到的信号经过滤光片模块(7)提取相应通道的荧光，由光电探测器将光信号转换成电信号后，传输至数据采集卡收集，最后发送到计算机保存；计算机读取到信号后，可以通过傅里叶变换将不同频率下的荧光信号分开，分析过后的细胞由废液收集管(6)收集。第一七芯光纤扇入扇出器(5)和第二光纤扇入扇出器(11)在收集细胞荧光信号的同时，通过环形器注入980nm的激光，实现细胞的万向旋转，通过高速ccd采集图像后进行重建，实现细胞的层析成像。
4、多波长光源(1)含有如下几种波长：980nm，488nm，532nm，635nm，以及345nm和596nm。其中980nm的激光用于捕获单个ctc，其他波长的光源用于捕获单个细胞后，对其进形荧光激发。
5、对于多波长光源(1)中各波长的功率，优选的采用980nm波长激光器功率为350mw；488nm波长的激光器，功率20mw；532nm波长激光器，功率为50mw，635nm波长的激光器，功率为50mw；345nm和596nm波长激光器功率为30mw。
6、新型内壁波导型毛细管光纤(2-1)的纤端通过研磨的方式研磨成锥台，锥角为a°，优选的，a为19°。
7、如附图5所示，当一个脉冲光(如图5(a)所示)照射到单细胞时，细胞被激发出来的荧光会迅速衰减(如图5(b)所示)。当激光器加载一定的高频信号时(如图6(a)所示)，细胞被激发出来的荧光也会携带有与激光器加载的频率相同的荧光信号，但荧光信号的峰值强度会小于激光器输入信号的峰值强度(如图6(b)所示)。
8、因此，为了区分多色激光所激发出来的光谱相似的荧光染料，增加荧光染料的选择性和多色分析的能力，将多波长光源(1)中不同的波长分别加高频载波频率，细胞被激发出来的荧光也会携带相同的载波频率。
9、980nm的激光为连续光，不加载任何信号。488nm的激光器加载a mhz的正弦信号，优选的，a为2.3；532nm的激光器加载b m的正弦信号，优选的，b为8.6；635nm的激光器加载cmhz的正弦信号，优选的，c为13.1；其他波长及对应的频率根据实际需要调整。
10、如图2所示，是单个ctc被捕获后，荧光激发并通过七芯光纤收集示意图。ctc通过空气孔(2-3)注入，多波长光源(1)发出的光经过新型内壁波导型毛细管光纤的环形纤芯传输至纤端锥台后会聚，会聚光线如图中(2-4)所示，980nm的激光把ctc捕获，其他波长的光激发被捕获细胞的荧光，被激发出来的荧光信号由第一七芯光纤(2-5)和第二七芯光纤(2-8)收集，荧光发射光线示意图如图中(2-9)所示。带有高频载波频率的488nm的激光器激发出来的荧光，由第一七芯光纤(4)和第二七芯光纤(12)收集，七芯光纤通过多芯光纤扇入扇出器将多个纤芯单独与普通单模光纤连接，每个单模光纤在滤光片模块中都有与其对应的特定滤光片，用于初步分选荧光信号。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种CTCs多光谱检测与3D全息成像同步进行的微流芯片及装置，其特征是：它由多波长光源(1)、光纤耦合器(2)、微流芯片(3)、第一七芯光纤(4)、第一七芯光纤扇入扇出器(5)、废液收集管(6)、滤光片模块(7)、光电探测器模块(8)、数据采集卡(9)、计算机(10)、第二光纤扇入扇出器(11)、第二七芯光纤(12)以及成像系统组成，所述系统中含有CTC的细胞液从新型内壁波导型毛细管光纤(2-1)的空气孔注入，多波长光源(1)中的光经过新型内壁波导型毛细管光纤(2-1)纤端的锥台后会聚成能稳定捕获单个CTC的势阱；980nm的激光用于捕获CTC，其他波长的光携带不同频率的高频信号用于激发CTC的荧光，细胞发出的荧光信号由第一七芯光纤(4)和第二七芯光纤(12)收集，两根七芯光纤收集到的信号经过滤光片模块(7)提取相应通道的荧光，由光电探测器将光信号转换成电信号后，传输至数据采集卡收集，最后发送到计算机保存；计算机读取到信号后，可以通过傅里叶变换将不同频率下的荧光信号分开，分析后的细胞由废液收集管(6)收集，第一七芯光纤扇入扇出器(5)和第二光纤扇入扇出器(11)在收集细胞荧光
2.根据权利要求1所述的一种CTCs多光谱检测与3D全息成像同步进行的微流芯片及装置，其特征是：所采用的七芯光纤，可以是三芯光纤、四芯光纤以及十九芯光纤，且光纤纤芯数量越多，旋转方向越多。
3.根据权利要求1所述的一种CTCs多光谱检测与3D全息成像同步进行的微流芯片及装置，其特征是：最里面是空气孔，与空气孔紧挨着是一圈环形芯波导，波导外层是光纤包层。
...【技术特征摘要】
1.一种ctcs多光谱检测与3d全息成像同步进行的微流芯片及装置，其特征是：它由多波长光源(1)、光纤耦合器(2)、微流芯片(3)、第一七芯光纤(4)、第一七芯光纤扇入扇出器(5)、废液收集管(6)、滤光片模块(7)、光电探测器模块(8)、数据采集卡(9)、计算机(10)、第二光纤扇入扇出器(11)、第二七芯光纤(12)以及成像系统组成，所述系统中含有ctc的细胞液从新型内壁波导型毛细管光纤(2-1)的空气孔注入，多波长光源(1)中的光经过新型内壁波导型毛细管光纤(2-1)纤端的锥台后会聚成能稳定捕获单个ctc的势阱；980nm的激光用于捕获ctc，其他波长的光携带不同频率的高频信号用于激发ctc的荧光，细胞发出的荧光信号由第一七芯光纤(4)和第二七芯光纤(12)收集，两根七芯光纤收集到的信号经过滤光片模块(7)提取相应通道的荧光，由光...
【专利技术属性】
技术研发人员：苑立波，杜佳豪，苑婷婷，张晓彤，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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