[实用新型]一种基于光纤的单细胞精准检测实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于精准医疗科研实验器材领域，具体涉及一种基于光纤的单细胞精准检测实验装置。

背景技术

随着人类基因组计划的完成，个人基因组、肿瘤基因组、环境基因组学、基因测序技术的发展，以及生物及医学向着数据密集型科学的逐步转化，“精准医疗”作为生物和医学领域的一个全新概念应运而生，为临床病症更为准确、有效的诊断、治疗提供积极的指导作用。精准医疗的实施能够推动医学科技与大数据和信息科学的进一步交叉融合，从而使医疗模式从粗放型向精准型转变。因此，国内外各国政府和企业已经开始了“精准医疗”背景下的战略与科学研究部署。中国政府业已组建中国精准医疗战略专家组，积极制定“精准医疗”战略规划，并计划纳入“十三五”重大科技专项。以恶性肿瘤为例，目前的诊断主要依赖影像学检查、病理学检查及肿瘤标志物等，随着精准医疗时代的到来，单细胞控制与检测技术应运而生，已成为肿瘤学界的研究热点，使人类对恶性肿瘤的检测达到单细胞水平。

折射率作为医学检验参数占据着越来越重要的地位，人们可以从环境的折射率中分析出物质的一些特性，而生物细胞的折射率则更是反映光与细胞相互作用特性的一个重要物理量，是许多生物光学检验学实验中的一个基础参量。如用偏振散射光谱术进行癌症、特别是早期癌症检测诊断的实验研究时，需要给定细胞的相对折射率，进行光谱反演，才能从光谱数据中精确定量地获得细胞的形态信息。由于SPR共振曲线对待测介质的折射率变化非常敏感，微小的折射率变化会使共振条件发生明显改变，通过测量共振曲线的变化可以确定待测介质的折射率变化，基于该检测原理，该技术可以应用在医疗检测领域。

肺癌是一种致死率极高的恶性肿瘤，在中国癌症控制策略研究报告中表明肺癌发病率逐年增长，严重威胁着人们的健康。目前CT影像检查是提高患者的生存率的主要手段。据现有的临床影像学诊断结果显示，通过影像学定性诊断的结果存在较高的假阳性率及误诊率。不同物质对光的散射及吸收的差异是CT影像技术的本质，这种差异是光与物质相互作用导致的光学不均匀性。宏观与微观尺度的活体组织光学不均匀性，对应主要理论不同。在分子级和细胞尺度上，电极化率和折射率则分别是衡量此不均匀性的标准。由此可见，对肺癌细胞折射率的确切认识对提高CT影像定性诊断的准确率具有重要意义。但现今对于肺癌单细胞折射率的数据报道甚少，因而对其单细胞的折射率进行实验研究十分重要。

由于大部分生物组织对可见光具有较强的散射和吸收，传统的基于折射定律的测量透明物体折射率的方法不再适用。目前，对生物组织折射率测量的方法主要有裸光纤探针测试法、光学相干层析(OCT)法、全反射法以及利用菲涅尔公式将折射率测量归结为反射率的测量方法等；裸光纤探针测试法，是将被测样品作为光纤内芯的包层，通过测量“光纤”的数值孔径，从而确定样品的折射率。其缺点是，如果纤芯与样品接触不良或样品尺寸较小，该方法将失效；OCT法是将低相干干涉仪与共焦扫描成像技术结合在一起，通过滤除多次散射光，从而较为准确地测量样品的折射率，但该方法光路复杂，不易调节。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型提供一种基于光纤的单细胞精准检测实验装置，在载物台上对单细胞进行捕获与检测的精准医疗实验研究。

本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的，一种基于光纤的单细胞精准检测实验装置，包括超连续谱光源1、耦合透镜组4、微结构多芯光纤I5-1、微结构多芯光纤II5-3、光谱仪6、980nm光源7、载物台8和电子显微镜9，所述载物台用于承载待检测细胞；所述微结构多芯光纤I尾端设置有光纤SPR传感探针5-2，所述微结构多芯光纤II尾端设置有光纤光镊5-4；超连续谱光源1发出的光注入单模光纤I2-1，再经耦合透镜组4注入微结构多芯光纤I5-1，信号光在光纤SPR传感探针5-2的端面反射，通过单模光纤II2-2反向进入光谱仪6进行检测数据处理；980nm光源7发出的光由单模光纤III2-3注入微结构多芯光纤II5-3，在光纤光镊5-4的端面出射并汇聚，形成单细胞光阱捕获场；在电子显微镜9观测下，光纤光镊抓取放置于载物台上的待检测单细胞，送与光纤SPR传感探针检测。

进一步，该装置还包括用于调节单模光纤I位置的三维调整模块I3-1、用于调节单模光纤II位置的三维调整模块II3-2和用于调节单模光纤III位置的三维调整模块III3-3。

进一步，所述耦合透镜组为光纤耦合物镜，倍数为4倍或10倍。

进一步，所述耦合透镜组为波导扇出型耦合器件，用于将单模光纤I的光束与单模光纤II的光束间距平行压缩至微结构多芯光纤I两轴对称纤芯间距。