一种基于特种光纤的单细胞荧光、散射光检测方法及装置

(一)本发明涉及的是一种基于特种光纤的单细胞荧光、散射光检测方法及装置，可用于细胞光谱分析与散射光的多参数同时测量，属于生物细胞分析。

背景技术：

0、(二)背景技术

1、流式分析技术是20世纪70年代发展起来的一种能快速、快速的对单个细胞理化特性进行多参数定量分析和分选的新技术。流式细胞术是现代科学技术发展的综合交叉产物，是集多种技术发展于一体的“大成者”。流式细胞术最大的特点是能在保持细胞及细胞器或微粒结构及功能不被破坏的状态下，通过荧光探针的协助，从分子上获取多种信号对细胞进行定量分析或纯化分选。

2、传统流式细胞仪利用空间光源对粒子进行激发，采用空间光学原件对散射光及荧光进行探测、收集与分析，具有系统体积庞大，价格昂贵等局限性，因此，对流式细胞仪的改进已迫在眉睫。

3、近年来，微流控技术的普及与发展，为流式细胞仪的进步提供了新的方向。基于微流控技术发展的设备能快速完成样品检测，与此同时，以往只能在生物或者化学实验室才能完成的实验，只需要在几平方厘米的芯片上就能完成。微流控芯片具有高度的可移植性、试剂消耗小、自动化较强和可以并行化处理等优点。

4、2019年，李清岭等人公开了一种循环肿瘤细胞分离分析与分型计数的光流控流式细胞仪(公开号cn110186836b)，结合了微流控芯片、流体力学和流式细胞术的优势，实现了自动、连续的血液样品注入、循环肿瘤细胞的高效分离、3d聚焦和高灵敏、多参数、实时原位的单细胞分析等操作与敏感、高通量的分型计数检测。同年，戴力等人(申请号cn201910181056.4)公开了一种基于微流控三维聚焦技术的流式细胞仪，在微流芯片下方设有无透镜传感器，有利于图像采集。这些发明单细胞流通过微流芯片形成，激发光与散射光的收集通过光学器件实现，虽然在流式这一块减小了体积，但是空间光学器件仍然会占很大一部分体积，并且空间光学器件收集散射光、荧光等会产生很大的损耗。

5、2020年，苑立波等人公开了一种改进的基于光纤集成微流芯片的流式细胞仪(申请号cn202010931452.7)，将光纤与微流芯片集成，实现对单细胞的分析。同年，他们公开了基于光纤集成微流芯片的流式细胞仪(申请号：cn202010770059.4)，将光纤与电极集成至微流芯片上，实现对单细胞的分析与分选功能。这些发明用光纤取代了原本大体积的空间光学器件，将光纤集成至微流芯片。但是不足之处在于，目前微流芯片若采用pdms浇筑的方式实现，需要一系列复杂的工序加工掩膜版，工序繁琐，加工费用太高；光纤尺寸与微流芯片相当，光纤插入微流芯片内较难完成。

6、本发明公开了一种基于中空环形分布多芯光纤的单细胞荧光、散射光检测方法及装置。可用于细胞光谱分析与散射光的多参数同时测量，属于生物细胞分析技术领域。将单细胞流的生成以及荧光、散射光的激发与采集集成到一根光纤上。实现了紧凑的单细胞光学分析光路的集成化，为流式细胞仪的微小型化奠定了技术基础。

技术实现思路

0、(三)
技术实现要素：

1、本发明的目的在于提供一种基于中空环形分布多芯光纤的单细胞荧光、散射光检测方法及装置。

2、本发明的目的是这样实现的：

3、一种基于中空环形分布多芯光纤的单细胞荧光、散射光检测方法及装置，其特征是，它由衬底1、操作腔2、中空环形分布多芯光纤3、废液导出管4、光纤扇入扇出器5、微流泵6、光源模块7、光电探测器模块8、数据采集卡9、计算机10、废液收集试管11组成。所述系统中，待测细胞液通过微流泵注入到中空环形分布多芯光纤的空气孔中，中空环形分布多芯光纤的纤端加工有锥台，用于会聚光束。激发光通过中空环形分布多芯光纤的单模纤芯注入，用于激发细胞的荧光，荧光信号通过中空环形分布多芯光纤的大数值孔径纤芯收集，经过光电探测器后通过数据采集卡接收存储。废液通过废液导出管导入废液收集试管中。

4、中空环形分布多芯光纤的光纤端先用粗砂纸通过研磨的方式加工锥台，然后用细砂纸进行抛光。

5、中空环形分布多芯光纤可以是中空环形芯光纤。

6、中空环形分布多芯光纤中间有空气孔，外围有4根单模纤芯和4根大数值孔径纤芯间隔排列分布，单模光纤用于传输激发光源，大数值孔径纤芯用于收集荧光和散射光信号。

7、488nm、532nm、635nm和980nm的光源通过单模纤芯注入到中空环形分布多芯光纤，488nm、532nm、635nm三种光源用于激发细胞的荧光，980nm光源用于散射光的激发。由于纤端有锥台，会将光束汇聚到一个点上，形成漏斗形的锥形光场。锥形光场对于粒子具有导向作用，将粒子排列成单细胞流通过焦点，经过焦点的粒子会被激发出荧光信号，荧光信号通过大数值孔径的纤芯接收。

8、荧光、散射光信号会被光电探测器模块接收，光电探测器的接收端有滤光片，用于滤除杂散光。

9、数据采集卡采集到的数据发送至计算机存储。

10、与现有技术相比，本发明的突出优点在于：

11、(1)提出了一种基于中空环形分布多芯光纤的单细胞荧光、散射光检测方法及装置，将单细胞流的生成以及荧光、散射光的激发与采集集成到一根光纤上。实现了紧凑的单细胞光学分析光路的集成化，为流式细胞仪的微小型化奠定了技术基础。

12、(2)容易实现，成本低，组装方便。

技术特征：

1.一种基于特种光纤的单细胞荧光、散射光检测方法及装置，其特征是，它由衬底(1)、操作腔(2)、中空环形分布多芯光纤(3)、废液导出管(4)、光纤扇入扇出器(5)、微流泵(6)、光源模块(7)、光电探测器模块(8)、数据采集卡(9)、计算机(10)、废液收集试管(11)组成，所述系统中，待测细胞液通过微流泵注入到中空环形分布多芯光纤的空气孔中，中空环形分布多芯光纤的光纤端加工有锥台，用于会聚光束，激发光通过光纤扇入扇出器(5)注入中空环形分布多芯光纤的单模纤芯中，用于激发细胞的荧光，荧光信号通过中空环形分布多芯光纤的大数值孔径纤芯收集，经过光电探测器后通过数据采集卡接收发送至计算机存储，废液通过废液导出管导入废液收集试管中。

2.根据权利要求1所述的一种基于特种光纤的单细胞荧光、散射光检测方法及装置，其特征是：中空环形分布多芯光纤(3)中间有空气孔，外围有多根单模纤芯和多根大数值孔径纤芯间隔排列分布，单模纤芯用于传输激发光源，大数值孔径纤芯用于收集荧光和散射光信号。

技术总结
本发明提供的是一种基于特种光纤的单细胞荧光、散射光检测方法及装置。其特征是：它由衬底、操作腔、中空环形分布多芯光纤、废液导出管、光纤扇入扇出器、微流泵、光源模块、光电探测器模块、数据采集卡、计算机、废液收集试管组成。待测细胞液通过微流泵注入到中空环形分布多芯光纤的空气孔中，激发光通过中空环形分布多芯光纤的单模纤芯传输，用于激发细胞的荧光，荧光信号通过中空环形分布多芯光纤的大数值孔径纤芯收集。本发明可用于细胞光谱分析与散射光的多参数同时测量，可广泛用于生物细胞分析技术领域。

技术研发人员：苑立波,杜佳豪
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15