用于細(xì)胞成像的便攜型微流控芯片檢測(cè)儀

1、用于細(xì)胞成像的便攜型微流控芯片檢測(cè)儀1 成果簡介微流控芯片是在一塊幾平方厘米的芯片上構(gòu)建的一個(gè)生化實(shí)驗(yàn)室,它以微機(jī)電加工技術(shù)（MEMS）為基礎(chǔ)，在硅片、玻璃或聚二甲基硅氧烷（PDMS）等材料上制造微管道，并由微通道形成網(wǎng)絡(luò)，以可控流體貫穿整個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生物和化學(xué)領(lǐng)域中所涉及的反應(yīng)、分離、檢驗(yàn)、細(xì)胞培養(yǎng)等基本操作，用以取代常規(guī)生物或化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的各種功能，因此也被稱為“芯片上的實(shí)驗(yàn)室(Lab-on-a-chip)”。本項(xiàng)目基于顯微鏡成像原理，制成便攜的、可實(shí)時(shí)觀察微米級(jí)細(xì)胞的微流控芯片成像系統(tǒng)，具有小型便攜、快速檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合微流控芯片，可用于長時(shí)間的細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞生物實(shí)驗(yàn)中的實(shí)時(shí)檢測(cè)。2 技術(shù)

2、指標(biāo)本項(xiàng)目的主要技術(shù)特點(diǎn)包括：1.小型便攜，不受生化實(shí)驗(yàn)中空間條件等限制；2.基于DSP的數(shù)字成像系統(tǒng)，支持片上開發(fā)，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的細(xì)胞圖像處理。3.用于細(xì)胞培養(yǎng)和觀察的微流控芯片制作工藝簡單、價(jià)格便宜。3 應(yīng)用前景與效益分析便攜型微流控芯片檢測(cè)裝置可以方便、實(shí)時(shí)的對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行觀察檢測(cè)，克服了依賴大型顯微鏡的束縛，將具有廣闊的應(yīng)用前景。以在華南地區(qū)高發(fā)的地中海貧血病為例，通過設(shè)計(jì)專門的微流控芯片結(jié)構(gòu)自動(dòng)進(jìn)樣帶檢測(cè)的血樣，同過便攜式的成像系統(tǒng)可以拍攝和記錄芯片中帶檢測(cè)血樣的紅細(xì)胞溶血過程，從而自動(dòng)分析紅細(xì)胞的脆性，實(shí)現(xiàn)地中海貧血病的篩查。而由于整套系統(tǒng)的便攜性和自動(dòng)化程度較高，可以用于村級(jí)和社

3、區(qū)中的地中海貧血病現(xiàn)場(chǎng)篩查，對(duì)于華南地區(qū)的地中海貧血病的方式將會(huì)有很大的促進(jìn)作用，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。4 合作方式本項(xiàng)目目前尋求合作方共同開發(fā)。目標(biāo)是基于微流控芯片和便攜式成像平臺(tái)針對(duì)地中海貧血病篩查和藥物篩查等具體應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)樣機(jī)，首期要求投入100萬元。由我方提供關(guān)鍵技術(shù)與研究人員，由合作方提供研究資金與工程開發(fā)人員，雙方共同完成產(chǎn)品的開發(fā)，研究成果雙方共享。在有關(guān)利益分配問題上經(jīng)協(xié)商達(dá)成一致的基礎(chǔ)上，合作方有優(yōu)先生產(chǎn)權(quán)。數(shù)字化心肺音自動(dòng)分析系統(tǒng)1 成果簡介心血管疾病和呼吸系統(tǒng)疾病都是嚴(yán)重危害人類健康的疾病。自從1816年雷內(nèi)克發(fā)明聽診器以來，在臨床上應(yīng)用心肺聽診技術(shù)診斷心肺疾病

4、已有近200年的歷史。心音是心臟活動(dòng)過程中，由于心臟瓣膜的開關(guān)、肌腱和肌肉的舒縮、血流的沖擊及心血管壁的振動(dòng)而產(chǎn)生的一種復(fù)合音傳導(dǎo)到達(dá)胸壁而形成的，可以反映心臟的瓣膜、血管的生理狀態(tài)，是臨床上評(píng)估心臟功能的最基本方法。肺音與肺部生理活動(dòng)的關(guān)系則更加復(fù)雜一些，正常肺音和附加音的產(chǎn)生與傳導(dǎo)機(jī)制仍需要深入的研究，但是對(duì)于附加音的聽診判別，也可以作為評(píng)估呼吸系統(tǒng)狀況的基本方法。傳統(tǒng)的心肺音聽診技術(shù)存在一些缺陷：1）心音和肺音產(chǎn)生和傳導(dǎo)的機(jī)制仍需要進(jìn)一步的研究；2）傳統(tǒng)的心肺音聽診技術(shù)都是通過醫(yī)生的主觀判段，難以采用定量的參數(shù)加以描述和存儲(chǔ)；3）人類的聽覺對(duì)1kHz-5kHz的聲音較為敏感，而心肺音所包

5、含的信息有很大一部分集中在幾十到幾百赫茲的范圍內(nèi)。數(shù)字化的心肺音分析系統(tǒng)可以克服這些困難，本項(xiàng)目采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)將數(shù)字化的心肺音信號(hào)加以分段、特征提取和分類識(shí)別，可以定量的分析、存儲(chǔ)和傳輸心肺音中所包含的生理參數(shù)。目前本項(xiàng)目已有1項(xiàng)國家發(fā)明專利獲得授權(quán)。2 技術(shù)指標(biāo)本項(xiàng)目通過對(duì)聽診器獲得的心肺音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化采集后，結(jié)合信號(hào)處理方法可以實(shí)現(xiàn)以下的心肺音分析功能：1） 心音信號(hào)的自動(dòng)分段，準(zhǔn)確的提取第一心音（S1）、收縮期、第二心音（S2）和舒張期等心音的主要成分；2） 提取心音信號(hào)的特征，自動(dòng)識(shí)別正常心音、主動(dòng)脈狹窄、二尖瓣狹窄、主動(dòng)脈回流和二尖瓣回流等心臟疾??；3） 肺音信號(hào)的自動(dòng)分相，

6、提取肺音信號(hào)中的呼相成分和吸相成分；4） 肺音信號(hào)中哮鳴音、爆裂音等病理性附加音的檢測(cè)和分析。3 應(yīng)用說明數(shù)字化心肺音分析系統(tǒng)有著廣闊的應(yīng)用前景。針對(duì)在全國范圍內(nèi)普及開來的社區(qū)、鄉(xiāng)村社康中心體系，數(shù)字化心肺音分析系統(tǒng)由于其簡單易用性以及定量自動(dòng)分析功能，可以為社康中心中的全科醫(yī)生提供比傳統(tǒng)聽診技術(shù)更有效的診斷工具。同時(shí)，由于其具備了數(shù)字化存儲(chǔ)和傳輸?shù)幕A(chǔ)，可以在進(jìn)一步轉(zhuǎn)診過程中，隨時(shí)查詢這些定量心肺功能參數(shù)以及分析結(jié)果。針對(duì)自駕戶外運(yùn)動(dòng)愛好者，可以進(jìn)一步將數(shù)字化的心肺音分析系統(tǒng)開發(fā)成車載系統(tǒng)，用于檢測(cè)自駕成員在戶外活動(dòng)中，特別是在高原戶外運(yùn)動(dòng)中的心肺功能狀況。4 效益分析該項(xiàng)技術(shù)同時(shí)具備了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在社康領(lǐng)域?qū)O大的推進(jìn)社區(qū)醫(yī)療體系中，傳統(tǒng)聽診診斷技術(shù)的數(shù)字化更新?lián)Q代，為新型的醫(yī)療體系改革做出貢獻(xiàn)。而隨著戶外運(yùn)動(dòng)的越來越受到人們的喜愛，其車載款型的開發(fā)也將打開傳統(tǒng)心肺音聽診面向個(gè)人應(yīng)用的市場(chǎng)，獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。5 合作方式該技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)專利，技術(shù)所有權(quán)歸清華大學(xué)深圳研究生院生物醫(yī)學(xué)工程研究中心。為盡快實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)價(jià)值，目前尋求合作方共同開發(fā)。近期目標(biāo)是在已有的成果基礎(chǔ)上開發(fā)多通道數(shù)字化心肺音分析系