[发明专利]一种微流控单细胞活性氧自动分析仪

权利要求书

1.一种微流控单细胞活性氧自动分析仪，其特征在于：所述的分析仪由系统控制模块(I)、细胞荧光标记模块(II)、细胞/流体电动操纵模块(III)、细胞/流体液压操纵模块(IV)、微流控芯片与芯片操作平台(V)、单细胞捕获“识别与触发”模块(VI)、荧光检测模块(VII)、信号处理与数据采集模块(VIII)、程序软件(IX)组成；所述的系统控制模块(I)的核心是一单片机(3)；所述的细胞荧光标记模块(II)包括细胞荧光标记所需微区温度的控制与监测；所述的细胞/流体电动操纵模块(III)由六路直流高压组成；所述的细胞/流体液压操纵模块(IV)由二路微注射泵组成；所述的荧光检测模块(VII)由激发光学模块、荧光收集光学模块、激发光与芯片通道对中成像光学模块组成；所述的程序软件(IX)由单片机控制程序和PC机应用程序组成。

2.根据权利要求1所述的一种微流控单细胞活性氧自动分析仪，其特征在于：

所述的单片机(3)通过RS-485通讯接口(2)与PC机(1)的串行口相连，组成通讯、运算、控制、显示/记录功能；

所述的细胞荧光标记所需微区温度的控制与监测：

单片机(3)顺序连接温控电路(4)、微型热敏电阻(5)，组成细胞荧光标记的微区温度控制；

微型热敏电阻(5)顺序连接A/D转换与温度补偿电路(6)、单片机(3)，组成细胞荧光标记的微区温度监测；

所述的六路直流高压：

单片机(3)顺序连接一个八通道12位D/A转换电路(7)、一个八通道放大电路(8)、六个并列的DC-DC高压模块(9)、六个并列的“双刀双掷”高压继电器(10)，组成输出模式为“悬空、高压、接地”的所述六路直流高压；

六个并列的DC-DC高压模块(9)与单片机(3)之间连接有电压/电流测量电路(11)，组成所述的六路直流高压的输出电压/电流监测；

单片机(3)与六个并列的“双刀双掷”高压继电器(10)之间连接有继电器控制电路(12)，组成所述的六路直流高压输出模式—“悬空、高压、接地”的转换；

所述的二路微注射泵：

单片机(3)顺序连接驱动电路(13)、二个并列的步进电机(14)、二个并列的微动推拉装置(15)、二个并列的微型注射器(16)，组成工作模式为“推进/灌注、等待、回拉”的所述二路微注射泵；

所述的微流控芯片与芯片操作平台(V)：

微流控芯片(17)的样品池底部沉积有适合细胞荧光标记的微型热敏电阻(5)，微流控芯片分离通道的入口处沉积有适合单细胞捕获“识别与触发”的二对微电极(A1-A2，B1-B2)；

微流控芯片(17)水平固定于芯片操作平台(18)上，芯片操作平台(18)可以X、Y、Z轴三维调节，且能实现微流控芯片(17)与聚焦物镜(201)焦平面相对位置的任意匹配关系；

所述的单细胞捕获“识别与触发”模块(VI)：

单片机(3)与恒流源(19)的输入端相连，恒流源(19)的输出端与微流控芯片(17)分离通道入口处的二对微电极(A1-A2、B1-B2)串联连接；

电压测量电路1(21)、电压测量电路2(22)的输入端分别与所述的二对微电极(A1-A2、B1-B2)并联连接，测量电路1(21)、2(22)的输出端通过甄别电路(20)与单片机(3)相连，组成被捕获单细胞到达分离通道入口时的识别，并同时触发单细胞分析中“单细胞捕获、溶膜”操作的自动切换和数据采集；

所述的激发光学模块、荧光收集光学模块、激发光与芯片通道对中成像光学模块：

激发光学模块包括依次设置的激光器(101)、准直组件(102)、激发滤光片(103)、光敏二极管(104)的光轴与荧光收集光学模块包括依次设置的聚焦物镜(201)、分色分光镜(202)、带通滤光片(203)、透镜(204)、孔径光阑(205)、发射滤光片组(206)、光电倍增管(207)的光轴呈90度角，其中分色分光镜(203)与激发光学模块的光轴呈45度角放置；

激发光与芯片通道对中成像光学模块包括依次设置的CCD(301)、柱状物镜(302)、减光片(303)、反光镜(304)的光轴与荧光收集光学模块的光轴呈90度角，其中反光镜(304)与荧光收集光学模块的光轴呈45度角放置；

所述的信号处理与数据采集模块(VIII)：

光电倍增管(207)、光敏二极管(104)分别连接前置放大器1(25)、前置放大器2(26)的输入端，前置放大器1(25)、前置放大器2(26)的输出端顺序连接对数放大电路(24)、数据采集板(23)、PC机(1)；

单片机(3)通过单细胞捕获“识别与触发”模块提供的触发信号，控制数据采集板(23)的开启；

所述的程序软件(IX)，由单片机控制程序和PC机应用程序组成，包括：

预置微流控单细胞活性氧分析中的操作步骤，每步操作所对应细胞荧光标记的温度、各路直流高压/微注射泵的输出模式、运行时间等实验参数；

控制微流控单细胞分析中细胞荧光标记、细胞上样、单细胞捕获、溶膜、电泳分离和单细胞内活性氧检测等操作所对应细胞荧光标记温度、各路直流高压、各路微注射泵不同输出模式间的独立或/和同步输出的可编程输出流程，包括单细胞捕获“识别与触发”的自动切换；

实时显示/记录荧光标记温度、各路直流高压/微注射泵的运行状态、直流高压的输出电压/电流、数据采集板的输出信号。