[发明专利]一种声表面驻波细胞分选与无透镜成像集成的检测平台

说明书

一种声表面驻波细胞分选与无透镜成像集成的检测平台，包括SSAW分选单元与无透镜成像单元；所述SSAW分选单元包括在双面抛光的铌酸锂基底上加工形成的一对叉指换能器和微流管道，微流管道直接键合在铌酸锂基底一对叉指换能器之间；无透镜成像单元包括图像采集单元和数据处理单元，制作好的分选器件直接贴合在图像采集单元的像素阵面上，图像采集单元捕获微流管道内的细胞的影子图像，并把它转换为数字信号后再传输给数据处理单元；数据处理单元，对接收到的图像进行分析，快速自动获取细胞分选的结果。本发明没有使用光学透镜，对微米级尺寸的细胞或粒子进行成像，成像结构体积小、成本低、自动分析数据，能够应用于现场即时诊断的应用。

技术领域

本发明涉及微流控分析技术领域，具体涉及一种声表面驻波细胞分选与无透镜成像集成的检测平台。

背景技术

近些年，基于微流控芯片的片上实验室技术已经取得许多的研究成果，实现了如细胞培养、分选、裂解，溶液样品制备、反应、分离、检测等。由于其具有对试剂需求量少、密闭操作、系统价格低廉等优势，在未来生物医药的研究和现场快速检测（POC）领域具有巨大的应用潜力。

微流控中对粒子的分选检测常用的有光镊，电泳，磁泳，声泳。光镊已成功应该在医药领域，然而其复杂的聚焦光路和控制系统导致复杂的操作和昂贵的价格。电泳和磁泳都要求样本具有特殊的物理属性，电或磁，因此只能适应于特定的样本。声泳，依靠声波作为能量传递的介质，对样本没有特殊的物理属性，适用于绝大多数的样本。声泳中的声表面波，可以通过MEMS制造出叉指换能器（IDT），具有简单小巧的结构和高的机电转换效率。

在数据处理中，对微小样本的放大是毕不可少的步骤。传统的方法使用光学显微镜，光学显微镜虽然性能出众，但是其使用的光学透镜，庞大的光路系统限制其广泛的分布。无透镜成像技术在微米级别上的成像已经取得很好效果，如对酵母细胞的活性检测，白细胞识别分析等。相较于光学显微镜，无透镜成像系统不仅具有大视野，高自动化，而且没有昂贵的光学透镜和庞大的体积，适合广泛的分布。

发明内容

本发明的目的在于提供一种声表面驻波细胞分选与无透镜成像集成的检测平台。通过声表面驻波与微流管道结合实现不同大小粒子的分选，再用无透镜成像系统捕获微流管道出口的分水岭处的实时影像，最后用图像处理技术获取粒子的分离效率。

一种声表面驻波细胞分选与无透镜成像集成的检测平台，包括SSAW分选单元与无透镜成像单元；所述SSAW分选单元包括在双面抛光的铌酸锂基底上加工形成的一对叉指换能器和鞘流聚焦模块，鞘流聚焦模块为微流管道，微流管道直接键合在铌酸锂基底上叉指换能器之间；无透镜成像单元包括图像采集单元和数据处理单元，SSAW分选单元直接贴合在图像图像采集单元的像素阵面上，图像采集单元捕获微流管道内的细胞的影子图像，并把它转换为数字信号后再传输给数据处理单元；数据处理单元，对接收到的图像进行分析，快速自动获取细胞分选的结果。

进一步的，所述的微流管道为含有管道凹槽特征的PDMS管道，微流管道与叉指换能器之间存在5°-15°夹角。

进一步的，微流管道具有三输入两输出的结构，两侧的输入为鞘流，分别为第一鞘流和第二鞘流，中间为样本流。

进一步的，所述的微流管道的流体特性为层流，第一鞘流和第二鞘流把样本流聚焦在管道的中间附近。

进一步的，所述三个入口在汇入点的截面比为第一鞘流:样本流:第二鞘流=1:1:2；两个出口分别为废液出口和收集出口，在输出分水岭处，收集出口与废液出口的截面比为1:3。

进一步的，所述的叉指换能器具有27对叉指，金属比率为0.5，叉指宽度为50μm，叉指孔径为7mm，在靠近PAD的一端加了6条的反射栅，两个叉指换能器之间的间隔为4950um。

进一步的，所述微流管道和铌酸锂基底使用氧气等离子清洗后再键合。