一种医用单细胞可旋转多方向检测装置的制作方法

本实用新型涉及医学检测领域，更具体的说是一种医用单细胞可旋转多方向检测装置。

背景技术：

细胞检测技术已经发展有些时日，但每年Nature Methods展望技术中都会出现它的身影，这主要是由于培养基或者机体中的细胞存在多样性，或者说是异质性，这为许多实验分析造成了障碍，因此随着现代生物学的发展，“平均值”这个词已经不能满足人们的需要了，人们要了解细胞之间的差异性。如果能综合各种单细胞图谱，那么就能帮助研究人员了解基因调控与基因异质作用机制，由于细胞的体积小，检测较难，检测的精准的较低，因此细胞检测装置十分有研究必要。光纤在生物医学、传感、通信与检测等领域得到了广泛应用，光纤作为传输媒介具有众多优点，如电绝缘性好、化学性质稳定、传输速度快等，且可在易燃易爆、有毒、高温高压等恶劣的环境下工作，其具有广阔的研究前景。光纤表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)传感器主要是对外界环境某一物理量的变化进行感知与传输，物理量可以为温度、液体折射率、压力等。随着社会的发展与进步，对人们对细胞的研究越来越深入，通过光纤对细胞进行检测也流行开来，本实用新型提供了一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，该装置通过六芯光纤的六个纤芯组成三对光镊，实现对单细胞的捕获，控制不同纤芯通光，实现不同光镊工作，能够控制单细胞的旋转，进而实现对单细胞的不同方向的特性检测，使得检测结果更准确，解决了单细胞检测不易控制，检测结果准确性不够等问题。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，该装置通过六芯光纤的六个纤芯组成三对光镊，实现对单细胞的捕获，控制不同纤芯通光，实现不同光镊工作，能够控制单细胞的旋转，进而实现对单细胞的不同方向的特性检测，使得检测结果更准确，解决了单细胞检测不易控制，检测结果准确性不够等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，该医用单细胞可旋转多方向检测装置包括激光光源、光源尾纤、光纤分束器、光耦合透镜组、六芯光纤、双芯光纤、三维电动微操手Ⅰ、三维电动微操手Ⅱ、超连续谱光源、光谱仪和显微镜；

激光光源用于产生捕获检测细胞的光；光源尾纤用于传输激光光源的光；光纤分束器用于将激光光源的光分为六束；光耦合透镜组用于将光纤分束器分出的六束光耦合进六芯光纤的六个纤芯中，六芯光纤用于捕获检测细胞并令其旋转，双芯光纤的检测端设置有SPR检测面和反射面，SPR检测面和反射面各包含一个纤芯，SPR检测面用于对检测细胞进行检测，激发SPR现象产生SPR传感光谱，反射面用于将反射SPR传感光谱；三维电动微操手Ⅰ用于调节六芯光纤的位置，三维电动微操手Ⅱ用于调节双芯光纤的位置；超连续谱光源的输出端设置有光源输出光纤，超连续谱光源为光谱宽度450nm—1100nm的超连续谱光源，用于产生激发SPR现象的激发光；光谱仪的输入端设置有光谱仪接收光纤，光谱仪的光谱宽度为450nm—1100nm，用于接收、保存并显示SPR传感光谱；

激光光源的输出端与光源尾纤的输入端连接，光源尾纤的输出端与光纤分束器的输入端连接，光纤分束器的输出端通过光耦合透镜组将光耦合进六芯光纤的输入端的各个纤芯中，六芯光纤的输出端与三维电动微操手Ⅰ的控制端连接，六芯光纤与其捕获检测细胞置于显微镜的目镜视野中，双芯光纤的检测端与三维电动微操手Ⅱ的控制端连接，双芯光纤的非检测端、光源输出光纤的输出端和光谱仪接收光纤的输入端正对焊接，SPR检测面和反射面置于显微镜的目镜视野中，光源输出光纤的输出光传入双芯光纤的SPR检测面包含的纤芯中，双芯光纤的反射面包含的纤芯的输出光传入光谱仪接收光纤中。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，所述的激光光源为532nm的激光光源或980nm的激光光源。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，所述的光源尾纤为单模光纤或少模光纤。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，所述的光源输出光纤为单模光纤或少模光纤。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，所述的光谱仪接收光纤为阶跃多模光纤或渐变多模光纤。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，所述的SPR检测面镀有50nm的纳米金膜。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，所述的反射面镀有300nm的纳米金膜。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，所述的六芯光纤的六个纤芯分布在一个同心圆上且两两对称。

本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置的有益效果为：

1.本实用新型提供了一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，该装置通过六芯光纤的六个纤芯组成三对光镊，实现对单细胞的捕获，控制不同纤芯通光，实现不同光镊工作，能够控制单细胞的旋转，进而实现对单细胞的不同方向的特性检测，使得检测结果更准确，解决了单细胞检测不易控制，检测结果准确性不够等问题。

2.本实用新型能够通过六芯光纤的六个纤芯组成三对光镊，实现对单细胞的捕获，使得检测细胞不被破坏，提高实验的准确性。

3.本实用新型通过控制不同纤芯通光，实现不同光镊工作，能够控制单细胞的旋转，进而实现对单细胞的不同方向的特性检测，提高检测结果的准确性。

4.本实用新型采用光纤SPR传感原理，能够十分灵敏的对单细胞的特性进行传感，对不同单细胞的特性变化感知能力强，有较高的检测灵敏度。

5.本实用新型通过光纤传输检测结果，检测速度快，检测效率高。

6.本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置的结构简洁，装置材料易寻，节约成本，操作方便。

7.本实用新型可以连续工作，多次重复使用，节约成本，可靠性强。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置的SPR检测区检测的示意图；

图3为本实用新型SPR检测面进行单细胞检测的放大示意图；

图4为本实用新型光耦合透镜组的光耦合的示意图；

图5为本实用新型单细胞Ⅰ的示意图；

图6为本实用新型单细胞Ⅱ的示意图。

图中：激光光源1；光源尾纤2；光纤分束器3；光耦合透镜组4；六芯光纤5；双芯光纤6；SPR检测面6-1；反射面6-2；三维电动微操手Ⅰ7；三维电动微操手Ⅱ8；光纤焊接机9；超连续谱光源10；光源输出光纤10-1；光谱仪11；光谱仪接收光纤11-1；检测细胞12；单细胞Ⅰ12-1；单细胞Ⅱ12-2；显微镜13。

具体实施方式

下面结合图1、2、3、4、5、6说明本实施方式，本实用新型提供了一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，该装置通过六芯光纤的六个纤芯组成三对光镊，实现对单细胞的捕获，控制不同纤芯通光，实现不同光镊工作，能够控制单细胞的旋转，进而实现对单细胞的不同方向的特性检测，使得检测结果更准确，解决了单细胞检测不易控制，检测结果准确性不够等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，该医用单细胞可旋转多方向检测装置包括激光光源1、光源尾纤2、光纤分束器3、光耦合透镜组4、六芯光纤5、双芯光纤6、三维电动微操手Ⅰ7、三维电动微操手Ⅱ8、超连续谱光源10、光谱仪11和显微镜13；

激光光源1用于产生捕获检测细胞12的光；光源尾纤2用于传输激光光源1的光；光纤分束器3用于将激光光源1的光分为六束；光耦合透镜组4用于将光纤分束器3分出的六束光耦合进六芯光纤5的六个纤芯中，六芯光纤5用于捕获检测细胞12并令其旋转，双芯光纤6的检测端设置有SPR检测面6-1和反射面6-2，SPR检测面6-1和反射面6-2各包含一个纤芯，SPR检测面6-1用于对检测细胞12进行检测，激发SPR现象产生SPR传感光谱，反射面6-2用于将反射SPR传感光谱；三维电动微操手Ⅰ7用于调节六芯光纤5的位置，三维电动微操手Ⅰ7为HS6有X,Y,Z三个轴向调节方向的微操纵调节仪；三维电动微操手Ⅱ8用于调节双芯光纤6的位置，三维电动微操手Ⅱ8为HS6有X,Y,Z三个轴向调节方向的微操纵调节仪；超连续谱光源10的输出端设置有光源输出光纤10-1，超连续谱光源10为光谱宽度450nm—1100nm的超连续谱光源，用于产生激发SPR现象的激发光，超连续谱光源10为美国Energetiq公司LDLS系列EQ-99FC的超连续谱光源；光谱仪11的输入端设置有光谱仪接收光纤11-1，光谱仪11的光谱宽度为450nm—1100nm，用于接收、保存并显示SPR传感光谱，光谱仪11为日本横河的AQ6370C光谱仪；

激光光源1的输出端与光源尾纤2的输入端连接，光源尾纤2的输出端与光纤分束器3的输入端连接，激光光源1为LR-ISP-980激光光源，光纤分束器3的输出端通过光耦合透镜组4将光耦合进六芯光纤5的输入端的各个纤芯中，六芯光纤5的输出端与三维电动微操手Ⅰ7的控制端连接，六芯光纤5与其捕获检测细胞12置于显微镜13的目镜视野中，双芯光纤6的检测端与三维电动微操手Ⅱ8的控制端连接，双芯光纤6的非检测端、光源输出光纤10-1的输出端和光谱仪接收光纤11-1的输入端利用光纤焊接机9正对焊接，SPR检测面6-1和反射面6-2置于显微镜13的目镜视野中，光源输出光纤10-1的输出光传入双芯光纤6的SPR检测面6-1包含的纤芯中，双芯光纤6的反射面6-2包含的纤芯的输出光传入光谱仪接收光纤11-1中；制作过程：取一段30cm-50cm的单模光纤，利用光纤切割刀将光纤的光纤端面切平，且用无纺布蘸取酒精对两个光纤端面进行擦拭干净，作为光源尾纤2，将光源尾纤2的输入端连接至激光光源1的输出端，光源尾纤2的输出端连接至光纤分束器3的输入端；取一段30cm-50cm的六芯光纤，利用光纤切割刀将光纤的光纤端面切平，且用无纺布蘸取酒精对两个光纤端面进行擦拭干净，作为六芯光纤5，将六芯光纤5的输出端置于光纤磨锥机上，将六芯光纤5的六个纤芯所在面分别磨制三对锥角，锥角范为8°-20°，磨好后取出，并用无纺布蘸取酒精对光纤端面进行擦拭干净，将六芯光纤5的输入端接收光耦合透镜组4的输出光，将六芯光纤5的输出端固定于三维电动微操手Ⅰ7的控制端，并置于显微镜13的目镜视野内；取一段30cm-50cm的双芯光纤，利用光纤切割刀将光纤的光纤端面切平，且用无纺布蘸取酒精对两个光纤端面进行擦拭干净，作为双芯光纤6，将双芯光纤6的检测端置于光纤磨锥机上将两个纤芯所在面磨制一对锥角结构，锥角范围8°-20°，分别作为SPR检测面6-1和反射面6-2，磨好后取出，将其置于小型离子溅射仪中，在SPR检测面6-1镀置50nm的纳米金膜，反射面6-2镀置300nm的纳米金膜，膜厚通过三维形貌分析仪检测，镀好后取出，将双芯光纤6的检测端置于显微镜13的目镜视野内，双芯光纤6的非检测端置于光纤焊接机9内与光源输出光纤10-1和光谱仪接收光纤11-1的位置固定；工作原理：将将激光光源1的开关打开，激光光源1的光通过光源尾纤2传至光纤分束器3的输入端，光纤分束器3将一束光分为六束并通过光纤分束器3的输出端输出，光纤分束器3的六束输出光通过光耦合透镜组4分别耦合进六芯光纤5的六个纤芯中，六芯光纤5的纤芯中的光在六芯光纤5的输出端汇聚，光汇聚的区域产生具有光阱力，光阱力大小足以捕获检测细胞12，通过调节三维电动微操手Ⅰ7的X,Y,Z三个调节方向进而控制六芯光纤5的输出端的位置，在显微镜13的配合下使得六芯光纤5捕获检测细胞12，并使得六芯光纤5的输出端置于显微镜13的目镜视野中，且六芯光纤5输出端捕获的检测细胞12也置于显微镜13的目镜视野中；打开超连续谱光源10和光谱仪11的开关，超连续谱光源10的光通过光源输出光纤10-1输入双芯光纤6的SPR检测面6-1，在显微镜13的配合下调节三维电动微操手Ⅱ8的X,Y,Z三个调节方向将双芯光纤6的检测端置于检测细胞12附近，光在SPR检测面6-1的纤芯和纳米金膜的交界面产生倏逝波，倏逝波的某一频率的光与纳米金膜的自由电子的频率一致发生共振，该共振频率的光的能量被自由电子吸收，能量大幅衰减，在检测细胞12的作用下产生SPR共振光谱，SPR共振光谱通过反射面6-2的反射通过光谱仪接收光纤11-1传入光谱仪11中；由于检测细胞10的特性如折射率等影响倏逝波与纳米金膜的自由电子的共振频率，单细胞Ⅰ12-1与单细胞Ⅱ12-2的组成和比例不同都影响着细胞的特性，SPR共振光谱对细胞的特性的改变十分敏感，可以实现检测细胞10与SPR共振光谱的一一对应，进而实现检测细胞10的检测；由于六芯光纤5具有三对光镊，如果撤掉光纤分束器3的两对输出光，则只另一对光镊工作，因此检测细胞10以一种姿态被捕获，双芯光纤6对检测细胞10进行检测，将这个光镊撤掉注入光，则检测细胞10游离，将另一个光镊的一对纤芯通光，则检测细胞10在游离状态下被重新以一种新的姿态被捕获，双芯光纤6对检测细胞10重新进行检测，第三对光镊同理，因此该检测细胞10在旋转的状态下多个面都得以检测，将检测结果进行归一化，所得的检测结果较只检测一面更为精确；使用完毕关闭激光光源1、超连续谱光源10和光谱仪11的开关即可。

本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，所述的激光光源1为为532nm的激光光源或980nm的激光光源，采用激光光源捕获粒子捕获能力强，激光光源1为LR-ISP-980激光光源。

本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，所述的光源尾纤2为单模光纤或少模光纤，单模光纤或少模光纤光损耗小。

本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，所述的光源输出光纤10-1为单模光纤或少模光纤，单模光纤或少模光纤光损耗小。

本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，所述的光谱仪接收光纤11-1为阶跃多模光纤或渐变多模光纤。

本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，所述的SPR检测面6-1镀有50nm的纳米金膜，实验表明50nm的纳米金膜的SPR传感效果最好。

本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，所述的反射面6-2镀有300nm的纳米金膜。

本实用新型一种医用单细胞可旋转多方向检测装置，所述的六芯光纤5的六个纤芯分布在一个同心圆上且两两对称，通过六芯光纤5的六个纤芯形成三个光镊，可以对检测细胞10的捕获控制自如，通过控制不同纤芯通光，实现不同光镊工作，能够控制单细胞的旋转，进而实现对单细胞的不同方向的特性检测，提高检测结果的准确性。

本实用新型的工作原理是：

将激光光源1的开关打开，激光光源1的光通过光源尾纤2传至光纤分束器3的输入端，光纤分束器3将一束光分为六束并通过光纤分束器3的输出端输出，光纤分束器3的六束输出光通过光耦合透镜组4分别耦合进六芯光纤5的六个纤芯中，六芯光纤5的纤芯中的光在六芯光纤5的输出端汇聚，光汇聚的区域产生具有光阱力，光阱力大小足以捕获检测细胞12，通过调节三维电动微操手Ⅰ7的X,Y,Z三个调节方向进而控制六芯光纤5的输出端的位置，在显微镜13的配合下使得六芯光纤5捕获检测细胞12，并使得六芯光纤5的输出端置于显微镜13的目镜视野中，且六芯光纤5输出端捕获的检测细胞12也置于显微镜13的目镜视野中；打开超连续谱光源10和光谱仪11的开关，超连续谱光源10的光通过光源输出光纤10-1输入双芯光纤6的SPR检测面6-1，在显微镜13的配合下调节三维电动微操手Ⅱ8的X,Y,Z三个调节方向将双芯光纤6的检测端置于检测细胞12附近，光在SPR检测面6-1的纤芯和纳米金膜的交界面产生倏逝波，倏逝波的某一频率的光与纳米金膜的自由电子的频率一致发生共振，该共振频率的光的能量被自由电子吸收，能量大幅衰减，在检测细胞12的作用下产生SPR共振光谱，SPR共振光谱通过反射面6-2的反射通过光谱仪接收光纤11-1传入光谱仪11中；由于检测细胞10的特性如折射率等影响倏逝波与纳米金膜的自由电子的共振频率，单细胞Ⅰ12-1与单细胞Ⅱ12-2的组成和比例不同都影响着细胞的特性，SPR共振光谱对细胞的特性的改变十分敏感，可以实现检测细胞10与SPR共振光谱的一一对应，进而实现检测细胞10的检测；由于六芯光纤5具有三对光镊，如果撤掉光纤分束器3的两对输出光，则只另一对光镊工作，因此检测细胞10以一种姿态被捕获，双芯光纤6对检测细胞10进行检测，将这个光镊撤掉注入光，则检测细胞10游离，将另一个光镊的一对纤芯通光，则检测细胞10在游离状态下被重新以一种新的姿态被捕获，双芯光纤6对检测细胞10重新进行检测，第三对光镊同理，因此该检测细胞10在旋转的状态下多个面都得以检测，将检测结果进行归一化，所得的检测结果较只检测一面更为精确；使用完毕关闭激光光源1、超连续谱光源10和光谱仪11的开关即可。

当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。