一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及流体光波导【技术领域】，尤其涉及一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构。包括：分光波导芯片、电极检测记录薄片和细胞培养流道，所述细胞培养流道设置在所述分光波导芯片的出光口处；所述分光波导芯片采用一分多的分光结构，用于将刺激光一分为多,所述刺激光用于对细胞培养流道中的细胞进行刺激；所述电极检测记录薄片,用于收集所述细胞的响应信号。本发明通过采用一分多的分光结构,能够产生阵列光源实现对光敏感神经细胞独立、高精度的定点刺激和定点培养，能够做到多点微小光源刺激神经网络中的每一个神经细胞；可以根据需要优化激光出光点的点阵数目，具有光源强度集中、发射面积微小、波长可调节、结构设计小巧、简单的优点。
【专利说明】—种用于光感基因调控的微流控分光波导结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及流体光波导【技术领域】，尤其涉及一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构。
【背景技术】
[0002]目前研究光感基因的技术是通过使用光纤单一刺激神经细胞，利用不同波长激光可以打开神经细胞的离子通道，从而使得神经细胞产生相应的兴奋，处于单纯的使用外部光纤刺激神经细胞，检测其响应信号阶段。由于光纤照射区域较大无法控制，无法做到多点微小光源刺激神经网络中每一个神经细胞，进一步地无法实现准确的定点培养。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提出一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，通过阵列光源对光敏感神经细胞进行刺激，能够做到多点微小光源刺激神经网络中的每一个神经细胞，实现准确的定点培养。
[0004]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，包括:分光波导芯片、电极检测记录薄片和细胞培养流道，所述细胞培养流道设置在所述分光波导芯片的出光口处；所述分光波导芯片米用一分多的分光结构，用于将刺激光一分为多，所述刺激光用于对细胞培养流道中的细胞进行刺激；所述电极检测记录薄片，用于收集所述细胞的响应信号。
[0006]其中，所述微流控分光波导结构还包括:设置在所述细胞培养流道内的爪子结构，用于捕捉所述细胞；所述电极检测记录薄片的电极与所述爪子结构对准贴合。
[0007]其中，所述分光波导芯片设置有连接有激光光纤的入光口。
[0008]其中，所述分光波导芯片的入光口开设有扇形接口，所述激光光纤通过所述扇形接口连接所述分光波导芯片。
[0009]其中，所述分光波导芯片采用一分八的分光结构，具体为:经过3次I分2的分光结构形成8个出光口。
[0010]其中，所述电极检测记录薄片的电极的个数为8个，8个所述电极与8个所述分光波导芯片的出光口对应设置。
[0011]其中，所述分光波导芯片的入光口的两侧设置有针孔结构，所述针孔结构内注入有黑色墨水。
[0012]其中，所述分光波导芯片的芯层为高折射率的液体波导，所述分光波导芯片的包层为低折射率的PDMS材料。
[0013]其中，所述分光波导芯片的出光口的口径为50um。
[0014]其中，所述电极检测记录薄片设置在所述分光波导芯片的下端。
[0015]有益效果:
[0016]本发明所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，包括:分光波导芯片、电极检测记录薄片和细胞培养流道，所述细胞培养流道设置在所述分光波导芯片的出光口处；所述分光波导芯片采用一分多的分光结构，用于将刺激光一分为多，所述刺激光用于对细胞培养流道中的细胞进行刺激；所述电极检测记录薄片，用于收集所述细胞的响应信号。本发明所述的分光波导结构通过采用一分多的分光结构，能够产生阵列光源输出实现对光敏感神经细胞独立、高精度的定点刺激和定点培养，能够做到多点微小光源刺激神经网络中的每一个神经细胞，实现准确的定点培养；并通过电极检测记录薄片收集神经细胞产生的电信号，并且可以根据需要优化激光出光点的点阵数目，具有光源强度集中、发射面积微小、波长可调节、结构设计小巧、简单的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明【具体实施方式】提供的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构的结构示意图。
[0018]图中:
[0019]1-分光波导芯片；2_电极检测记录薄片；3_细胞培养流道；4_爪子结构；5_激光光纤；6-扇形接口 ；7_针孔结构。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0021]图1是本发明【具体实施方式】提供的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构的结构示意图。如图1所示，本发明所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，包括:分光波导芯片1、电极检测记录薄片2和细胞培养流道3，所述细胞培养流道3设置在所述分光波导芯片I的出光口处；所述分光波导芯片I采用一分多的分光结构，用于将刺激光一分为多，所述刺激光用于对细胞培养流道3中的细胞进行刺激；所述电极检测记录薄片2，用于收集所述细胞的响应信号。
[0022]本发明所述的分光波导结构通过采用一分多的分光结构，能够产生阵列光源输出实现对光敏感神经细胞独立、高精度的定点刺激和定点培养，能够做到多点微小光源刺激神经网络中的每一个神经细胞，实现准确的定点培养；并通过电极检测记录薄片2收集神经细胞产生的电信号，并且可以根据需要优化激光出光点的点阵数目，具有光源强度集中、发射面积微小、波长可调节、结构设计小巧、简单的优点。
[0023]所述微流控分光波导结构还包括:设置在所述细胞培养流道3内的爪子结构4，用于捕捉所述细胞；所述电极检测记录薄片2的电极与所述爪子结构4对准贴合。借助爪子结构4实现对神经细胞的操控和捕捉，能够实现对每一个神经细胞进行定点、高精度的操控和捕捉。
[0024]所述分光波导芯片I设置有连接有激光光纤5的入光口。通过激光光纤5引导入射激光进入分光波导芯片1，以产生阵列光源刺激神经细胞。作为一种优选地实施方式，所述分光波导芯片I的入光口开设有扇形接口 6，所述激光光纤5通过所述扇形接口 6连接所述分光波导芯片I。通过开设扇形接口 6,便于激光光纤5插入分光波导芯片I的入光口。
[0025]优选地，所述分光波导芯片I采用一分八的分光结构，具体为:经过3次I分2的分光结构形成8个出光口。当然，也可以根据需要，优化激光出光点的点阵数目。
[0026]当所述分光波导芯片I的出光口为8个时，所述电极检测记录薄片2的电极的个数为8个，8个所述电极与8个所述分光波导芯片I的出光口一一对应设置，便于准确的收集每个出光口的激光刺激神经细胞所产生的响应信号。
[0027]优选地，所述分光波导芯片I的入光口的两侧设置有针孔结构7，所述针孔结构7内注入有黑色墨水，能够实现对入射激光中的杂散光的吸收。
[0028]所述分光波导芯片I的芯层为高折射率的液体波导，所述分光波导芯片I的包层为低折射率的PDMS材料。除了采用低折射率的PDMS材料，也可以采用其他的低于芯层折射率的材料。
[0029]优选地，所述分光波导芯片I出光口的口径为50um。所述口径的尺寸与神经细胞的体积接近，便于激光对神经细胞高精度的刺激。当然了，可以根据不同神经细胞的大小，改变所述分光波导芯片I出光口的口径。
[0030]优选地，所述电极检测记录薄片2设置在所述分光波导芯片I的下端。
[0031]综上所述，本发明所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，通过将分光波导芯片I与电极检测记录薄片2进行封接，并且在封接时保证将细胞培养流道3内的爪子结构4与电极检测记录薄片2的电极进行对准贴合，以使得定点培养的神经细胞在受到刺激以后，能够将响应信号通过电极检测记录薄片2的电极进行收集记录。激光光纤5通过鱼尾形的扇形接口 6插入分光波导芯片I的入光口 ；在分光波导芯片I的液体波导流道中通入高折射率液体，使得激光在其中传输满足全反射，从而实现低损耗的光传输；在分光波导芯片I的入光口的两侧设置针孔结构7，并在其中通入黑色墨水，可以实现对入射激光中的杂散光进行吸收；光传输到分光波导芯片I的I分2的分光结构，将光能量50%的分配到两个液体波导流道内，然后经过一系列的分光处理，最终获得8个出光口。其中，分光波导芯片I的出光口的口径大小在50um左右，与神经细胞的尺寸接近，便于激光对神经细胞的刺激；分光波导芯片I的出光口的前端设计有细胞培养流道3，细胞培养流道3内设置有捕捉神经细胞的爪子结构4，以实现神经细胞的定点培养和定点刺激。
[0032]本发明所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构具有如下优点:(I)产生微型发射面积(数十微米)的光源，实现定点高精度刺激；(2)形成微型光源阵列，光源强度、波长及间距可调控；(3)可以在微尺度下独立操控并培养单个或少量的神经细胞；
(4)系统集成性强，可包含生物样品输送及信号检测元件。
[0033]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，包括:分光波导芯片(I)、电极检测记录薄片(2)和细胞培养流道(3)，所述细胞培养流道(3)设置在所述分光波导芯片(I)的出光口处； 所述分光波导芯片(I)米用一分多的分光结构，用于将刺激光一分为多，所述刺激光用于对细胞培养流道(3)中的细胞进行刺激； 所述电极检测记录薄片(2)，用于收集所述细胞的响应信号。
2.根据权利要求1所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述微流控分光波导结构还包括:设置在所述细胞培养流道(3)内的爪子结构(4)，用于捕捉所述细胞；所述电极检测记录薄片(2)的电极与所述爪子结构(4)对准贴合。
3.根据权利要求1所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述分光波导芯片(I)设置有连接有激光光纤(5)的入光口。
4.根据权利要求3所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述分光波导芯片(I)的入光口开设有扇形接口(6)，所述激光光纤(5)通过所述扇形接口(6)连接所述分光波导芯片(I)。
5.根据权利要求1所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述分光波导芯片(I)采用一分八的分光结构，具体为:经过3次I分2的分光结构形成8个出光口。
6.根据权利要求5所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述电极检测记录薄片(2)的电极的个数为8个，8个所述电极与8个所述分光波导芯片(I)的出光口 对应设置。
7.根据权利要求1所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述分光波导芯片(I)的入光口的两侧设置有针孔结构(7)，所述针孔结构(7)内注入有黑色墨水。
8.根据权利要求1所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述分光波导芯片(I)的芯层为高折射率的液体波导，所述分光波导芯片(I)的包层为低折射率的PDMS材料。
9.根据权利要求1所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述分光波导芯片(I)的出光口的口径为50um。
10.根据权利要求1所述的一种用于光感基因调控的微流控分光波导结构，其特征在于，所述电极检测记录薄片(2)设置在所述分光波导芯片(I)的下端。
【文档编号】C12M1/42GK104232483SQ201410448561
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】冯鸿涛, 陈艳 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院