专利名称：微流控芯片观测台以及双视野微流控芯片观测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及微流控芯片观测领域，具体涉及一种微流控芯片观测台以及双视野微 流控芯片观测系统。
背景技术：
微流控芯片具有节约样品量、减少反应时间、降低燃烧爆炸等灾难事故的产生、缩 短生产反应设备的设计周期和开发时间，节约开发费用等优势。在微流控芯片的反应观测中，时常遇到微流控芯片中存在两个微典型结构需要同 时进行可视化观察，或者是一个重点区域需要经过高倍可视化系统观测，而另一个附带检 测区域也同时需要较为宏观的低倍可视化系统观测的情况。由于微芯片的外观尺寸小于一张载玻片的尺寸，微流控芯片大小是几十毫米级 别，显微镜载物台的常规尺寸同为几十毫米级别，因此现有技术对于一个微流控器的反应 观测是采用一个芯片一次反应中，只能使用一个倍数的显微镜来检测相应倍数下能观测的 参数；其它参数的测量，则需要对芯片进行多次相同的反映测试，同时配置不同倍数的显微 镜检测。多次检测增加了实验次数，耗时耗力，而且由于宏观数量与微观数量的不是在同 一次反应中同时获得，实验结果的可靠性被降低。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述问题，本发明公开了一种微流控芯片观测台以及双视野 微流控芯片观测系统，微流控芯片观测台采用双腔体结构设置于高倍显微镜载物台上，使 得高、低倍显微镜能够集合为一体，同时对微流控芯片进行微观和宏观参数的测定，减少 了不必要的试验损耗，提高了试验效率和试验结果的可靠性。本发明的目的是这样实现的一种微流控芯片观测台，包括由遮光壁隔开的第一 腔体和第二腔体，第一腔体和第二腔体并排，第一腔体和第二腔体上端面构成微流控芯片 观测台的观测端面；第一腔体对应的观测端面开有第一芯片观测口，第二腔体对应的观测 端面开有第二芯片观测口 ；第二腔体四周密闭遮光，下端开口 ；第一腔体至少三面密闭遮 光。进一步，第二腔体对应的观测端面上方设置有辅助光源；进一步，第一腔体与第二腔体下端面呈阶梯状，第二腔体下端面低于第一腔体下 端面。使用微流控芯片观测台的双视野微流控芯片观测系统，包括高倍显微镜、低倍显 微镜、同步图像采集处理系统和微流控芯片观测台；微流控芯片观测台固定于高倍显微镜 的载物台上；高倍显微镜镜头设置朝向第一芯片观测口，低倍显微镜镜头设置朝向第二芯 片观测口，高、低倍显微镜分别位于以微流控芯片观测台的观测端面为界的上、下方，高、低 倍显微镜的成像光路相反；同步图像采集处理系统通过高倍显微镜和低倍显微镜的图像采
3集端口获取图像并处理。进一步，第一腔体下端面固定于高倍显微镜的载物台上，第二腔体正立悬挂于高 倍显微镜的载物台旁，高倍显微镜设置于微流控芯片观测台的第一腔体上方，高倍显微镜 镜头朝向第一芯片观测口 ；低倍显微镜设置于微流控芯片观测台的第二腔体内，低倍显微 镜镜头朝向第二芯片观测口；进一步，第一腔体内设置有辅助光源；进一步，高倍显微镜为倒置显微镜；第一腔体对应的观测端面固定于高倍显微镜 的载物台上，第二腔体倒立悬挂于高倍显微镜的载物台旁，高倍显微镜镜头朝向第一芯片 观测口 ；低倍显微镜设置于微流控芯片观测台的第二腔体内，低倍显微镜镜头朝向第二芯 片观测口 ；进一步，第一腔体内设置有辅助光源；进一步，高倍显微镜为金相显微镜或荧光显微镜或体视显微镜或检测显微镜或生 物显微镜；低倍显微镜为便携式显微镜。本发明的有益效果是微流控芯片观测台采用双腔体结构在第一腔体上和第二腔 体分别设置朝向各腔体芯片观测口的显微镜，使得几十毫米级流控芯片能够同时被两个显 微镜检测；高、低倍显微镜分别位于以微流控芯片观测台的观测端面为界的上、下方，高、低 倍显微镜的成像光路相反，保证了高、低倍显微镜在平行、垂直移动中互不干扰，方便了微、 宏观数据观测；观测中，第一、第二腔体采用了周边密闭结构，防止了光路的相互关扰；微 观与宏观数据同时观测，减少了实验次数，提高了检测参数可靠性。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进 一步的详细描述图1示出了双视野微流控芯片观测系统结构；图2示出了倒置式双视野微流控芯片观测系统结构；图3示出了微流控芯片观测台的结构；图4示出了微流控芯片观测台的另一种结构；图5示出了采用图4微流控芯片观测台的双视野微流控芯片观测系统结构； 图6示出了微流控芯片结构。
具体实施例方式以下将对本发明的优选实施例进行详细地描述。在红细胞变形性测定中，微观上需要着重对单个红细胞的力学性质进行研究，宏 观上也需要对红细胞悬浮液的粘滞性、透光性、导电性和声传导性等进行测定。红细胞变形性的描述值包括剪切力、流速值、压力值等等。目前的研究中对红细 胞过微通道时阻塞产生的压力变化值大多采用外部压力间接测量等方式。将双视野微流 控芯片观测系统引入图像测量技术，可在高倍显微镜观察红细胞在微通道内变形情况的同 时，在平层腔观测区域用低倍显微镜实时提取红细胞此时的速度值。直观的反应红细胞变 形性与其速度值之间的联系。用于此红细胞变形性测量的微流控芯片示意图如图6所示，包括芯片下表面17、
4芯片上表面18、进样口 19、平层沟道观测区域20、微通道观测区域21和出液口 22。实验可采用双视野微流控芯片观测系统分别对芯片上的两个典型微结构平层沟 道观测区域20和微通道观测区域21中的流体进行图像采集分析处理。芯片中平层沟道观 测区域20段的流体采集用于分析计算细胞在平层腔内的流速。在恒定压力的条件下，红细 胞在微通道观测区域21处发生堵塞现象将使平层观沟道观测区域20的流速降低。测量平 层沟道观测区域20的流路速度值可反映出红细胞在过微通道观测区域21段的群体变形效 应。对微通道观测区域21的图像采集，可获得单个红细胞过微通道的变形效果，经过 高速摄像系统对此处进行监控，还可以获得更加细节的红细胞过微通道图像，此图像数据 将有助于进行以后工作对红细胞变形的更深层分析。实施例一、如图6所示，微流控芯片5大小为长50mm、宽28mm、高5mm ；微流控芯片5右部分20 X 20mm2范围内设置有数条微米级微通道，为微通道观测 区域21，用于检测单个红细胞膜的力学性质；余下左部分范围内设置有微米级的平层腔沟 道，为平层沟道观测区域20，用于观测红细胞在平层沟道的宏观聚集性和切变率。如图3所示，微流控芯片观测台包括由遮光壁隔7开的第一腔体1和第二腔体2， 第一腔体1和第二腔体2并排，第一腔体1和第二腔体2的上端面构成微流控芯片观测台 的观测端面11，第一腔体对应的观测端面11大小为35 X 35mm2，第一腔体高为55mm ；第一 腔体对应的观测端面11开有大小为20X20mm2的第一芯片观测口 14 ；第一腔体1至少三 面密闭遮光。第二腔体2对应的观测端面11大小为35X35mm2，第二腔体2的高75mm ；第二腔 体2对应的观测端面11开有大小为20X20mm2的第二芯片观测口 13。第二腔体2四周密 闭遮光，下端开口。第二腔体2对应的观测端面11上方设置有辅助光源腔体3。第一腔体1与第二腔体2下端面呈阶梯状，第二腔体2下端面16低于第一腔体下 端面10。如图1所示，双视野微流控芯片观测系统由一个50-500倍放大率的高倍数显微镜 9、一个100倍放大倍数的便携式低倍显微镜6、一个微流控芯片观测台和同步图像采集处 理系统12组成；高倍显微镜9的载物台8大小为长76mm、宽52mm。观测时，将第一腔体的下端面10放置于200倍放大率的高倍显微镜9的载物台8 上，使第二腔体正立悬挂于载物台8旁；将微流控芯片5放置于微流控芯片观测台的观测端面11上，将芯片微通道观测区 域E放置于第一芯片观测口 14上，将平层腔沟道观测区域D放置于第二芯片观测口 13上。将200倍放大率的高倍显微镜9设置于第一芯片观测口 14上方，高倍显微镜9镜 头朝向第一芯片观测口 14，调节使微通道观测区域E清晰成像；根据成像需要，可在第一腔 体1内设置辅助光源。将100倍低倍显微镜6设置在第二腔体2内，低倍显微镜6镜头朝向第二芯片观 测口 13，使得微流控芯片5的平层腔沟道观测区域D清晰成像；根据成像的需要，可在第二 腔体2的第二芯片观测口 13上方的辅助光源腔体3内设置辅助光源4。
由于第一腔体1的呈像光路与第二腔体2的呈像光路相反，各显微镜的空间移动 互不影响，双显微镜可聚集于一体观测微流控芯片5的宏观与微观数据。在微流控芯片5观测中，高、低倍显微镜将检测到的实时图像数据传输入同步图 像采集显示系统12，并在同步图像采集显示系统12中计算出红细胞过微通道的群体特性 和单个红细胞变形特性。本发明在一个双视野微流控芯片观测系统上，采用两个显微镜同时记录图像，图 像传输到同步图像采集显示系统，可计算出红细胞过微通道的群体特性和单个红细胞变形 特性。实施例二、同实施例一的情况下，本发明的双视野微流控芯片观测系统采用的高倍显微镜9 还可以为倒置显微镜；如图2所示，第一腔体1对应的观测端面11固定于高倍显微镜9的 载物台8上，第二腔体2倒立悬挂于高倍显微镜9的载物台8旁，高倍显微镜9镜头朝向第 一芯片观测口 14 ；低倍显微镜6设置于微流控芯片观测台的第二腔体5内，低倍显微镜6镜 头朝第二芯片观测口 13。实施例三、本发明公开的微流控芯片观测台如图4，图5所示，在低倍显微镜5外形尺寸更加 微�。梢苑胖糜诟弑断晕⒕�9载物台8上的情况下，微流控芯片观测台在实施例一和实施 例二所使用的如图3所示的微流控芯片观测台的基础上，可以根据低倍显微镜5的大小改 变第二腔体2的尺寸，并且第二腔体的下端面16和第一腔体下端面10在同一平面上。观 测时，如图5所示，将微流控芯片观测台放置于高倍显微镜9载物台8上，同实施例一的方 式进行观测。也可按实施例二的方式，采用如果4所示的微流控芯片观测台进行观测，这里 不再。根据被观测的微流控芯片5尺寸以及高倍显微镜载物台8、载物台8与镜头尺寸 的不同，本发明的微流控芯片观测台第一、第二腔体的高度、观测端面11的大小以及第一、 第二芯片观测口的开口大小也将做适应性改变。高倍显微镜9还可以是金相显微镜或荧光显微镜或体视显微镜或检测显微镜或 生物显微镜。本微流控芯片观测台以及使用该观测台的双视野微流控芯片观测系统还可应用 于微流控芯片的混合反应、分离、细胞操作等试验的多参数观测。以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以 对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修 改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和 变型在内。
权利要求
一种微流控芯片观测台，其特征在于包括由遮光壁隔开的第一腔体和第二腔体，第一腔体和第二腔体并排，第一腔体和第二腔体上端面构成微流控芯片观测台的观测端面；第一腔体对应的观测端面开有第一芯片观测口，第二腔体对应的观测端面开有第二芯片观测口；第二腔体四周密闭遮光，下端开口；第一腔体至少三面密闭遮光。
2.如权利要求1所述的一种微流控芯片观测台，其特征在于第二腔体对应的观测端 面上方设置有辅助光源。
3.如权利要求2所述的一种微流控芯片观测台，其特征在于第一腔体与第二腔体下 端面呈阶梯状，第二腔体下端面低于第一腔体下端面。
4.使用权利要求1所述的微流控芯片观测台的双视野微流控芯片观测系统，其特征在 于包括高倍显微镜、低倍显微镜、同步图像采集处理系统和微流控芯片观测台；微流控芯 片观测台固定于高倍显微镜的载物台上；高倍显微镜镜头设置朝向第一芯片观测口，低倍 显微镜镜头设置朝向第二芯片观测口，高、低倍显微镜分别位于以微流控芯片观测台的观 测端面为界的上、下方，高、低倍显微镜的成像光路相反；同步图像采集处理系统通过高倍 显微镜和低倍显微镜的图像采集端口获取图像并处理。
5.如权利要求3所述的双视野微流控芯片观测系统，其特征在于第一腔体下端面固 定于高倍显微镜的载物台上，第二腔体正立悬挂于高倍显微镜的载物台旁，高倍显微镜设 置于微流控芯片观测台的第一腔体上方，高倍显微镜镜头朝向第一芯片观测口 ；低倍显微 镜设置于微流控芯片观测台的第二腔体内，低倍显微镜镜头朝向第二芯片观测口。
6.如权利要求4所述的双视野微流控芯片观测系统，其特征在于第一腔体内设置有 辅助光源。
7.如权利要求3所述的双视野微流控芯片观测系统，其特征在于高倍显微镜为倒置 显微镜；第一腔体对应的观测端面固定于高倍显微镜的载物台上，第二腔体倒立悬挂于高 倍显微镜的载物台旁，高倍显微镜镜头朝向第一芯片观测口 ；低倍显微镜设置于微流控芯 片观测台的第二腔体内，低倍显微镜镜头朝向第二芯片观测口。
8.如权利要求6所述的双视野微流控芯片观测系统，其特征在于第一腔体内设置有 辅助光源。
9.如权利要求3至7所述的任意一项双视野微流控芯片观测系统，其特征在于高倍 显微镜为金相显微镜或荧光显微镜或体视显微镜或检测显微镜或生物显微镜；低倍显微镜 为便携式显微镜。全文摘要
本发明公开了一种微流控芯片观测台以及使用该观测台的双视野微流控芯片观测系统，其中，微流控芯片观测台的包括由遮光壁隔开的第一腔体和第二腔体，第一腔体和第二腔体并排，第一、第二腔体上端面构成芯片观测端面；第一、第二腔体上端分别开有观测口。高、低倍显微镜分别位于以微流控芯片观测台的观测端面为界的上、下方，高、低倍显微镜的成像光路互不干扰。在微流控芯片观测中，该系统可同时使用高、低倍显微镜进行多参数、多视野的观测，使毫米级微流控芯片的宏观、微观数据的同时观测成为可能；该系统可应用于微流控芯片的混合反应、分离、细胞操作等试验的多参数观测。
文档编号G01N21/01GK101923045SQ20101016621
公开日2010年12月22日 申请日期2010年5月7日 优先权日2010年5月7日
发明者刘畅, 廖彦剑, 杨军, 杨国清, 罗洪艳, 胡宁, 郑小林 申请人:重庆大学
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