用于細胞成像的便攜型微流控芯片檢測儀

1、用于細胞成像的便攜型微流控芯片檢測儀1 成果簡介微流控芯片是在一塊幾平方厘米的芯片上構建的一個生化實驗室,它以微機電加工技術（MEMS）為基礎，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，以可控流體貫穿整個系統(tǒng)，實現(xiàn)生物和化學領域中所涉及的反應、分離、檢驗、細胞培養(yǎng)等基本操作，用以取代常規(guī)生物或化學實驗室的各種功能，因此也被稱為“芯片上的實驗室(Lab-on-a-chip)”。本項目基于顯微鏡成像原理，制成便攜的、可實時觀察微米級細胞的微流控芯片成像系統(tǒng)，具有小型便攜、快速檢測等優(yōu)點，結(jié)合微流控芯片，可用于長時間的細胞培養(yǎng)、細胞生物實驗中的實時檢測。2 技術

2、指標本項目的主要技術特點包括：1.小型便攜，不受生化實驗中空間條件等限制；2.基于DSP的數(shù)字成像系統(tǒng)，支持片上開發(fā)，可以進行實時的細胞圖像處理。3.用于細胞培養(yǎng)和觀察的微流控芯片制作工藝簡單、價格便宜。3 應用前景與效益分析便攜型微流控芯片檢測裝置可以方便、實時的對實驗過程進行觀察檢測，克服了依賴大型顯微鏡的束縛，將具有廣闊的應用前景。以在華南地區(qū)高發(fā)的地中海貧血病為例，通過設計專門的微流控芯片結(jié)構自動進樣帶檢測的血樣，同過便攜式的成像系統(tǒng)可以拍攝和記錄芯片中帶檢測血樣的紅細胞溶血過程，從而自動分析紅細胞的脆性，實現(xiàn)地中海貧血病的篩查。而由于整套系統(tǒng)的便攜性和自動化程度較高，可以用于村級和社

3、區(qū)中的地中海貧血病現(xiàn)場篩查，對于華南地區(qū)的地中海貧血病的方式將會有很大的促進作用，具有很高的經(jīng)濟效益和社會效益。4 合作方式本項目目前尋求合作方共同開發(fā)。目標是基于微流控芯片和便攜式成像平臺針對地中海貧血病篩查和藥物篩查等具體應用領域開發(fā)樣機，首期要求投入100萬元。由我方提供關鍵技術與研究人員，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。在有關利益分配問題上經(jīng)協(xié)商達成一致的基礎上，合作方有優(yōu)先生產(chǎn)權。數(shù)字化心肺音自動分析系統(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，在臨床上應用心肺聽診技術診斷心肺疾病

4、已有近200年的歷史。心音是心臟活動過程中，由于心臟瓣膜的開關、肌腱和肌肉的舒縮、血流的沖擊及心血管壁的振動而產(chǎn)生的一種復合音傳導到達胸壁而形成的，可以反映心臟的瓣膜、血管的生理狀態(tài)，是臨床上評估心臟功能的最基本方法。肺音與肺部生理活動的關系則更加復雜一些，正常肺音和附加音的產(chǎn)生與傳導機制仍需要深入的研究，但是對于附加音的聽診判別，也可以作為評估呼吸系統(tǒng)狀況的基本方法。傳統(tǒng)的心肺音聽診技術存在一些缺陷：1）心音和肺音產(chǎn)生和傳導的機制仍需要進一步的研究；2）傳統(tǒng)的心肺音聽診技術都是通過醫(yī)生的主觀判段，難以采用定量的參數(shù)加以描述和存儲；3）人類的聽覺對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，本項目采用數(shù)字信號處理技術將數(shù)字化的心肺音信號加以分段、特征提取和分類識別，可以定量的分析、存儲和傳輸心肺音中所包含的生理參數(shù)。目前本項目已有1項國家發(fā)明專利獲得授權。2 技術指標本項目通過對聽診器獲得的心肺音信號進行數(shù)字化采集后，結(jié)合信號處理方法可以實現(xiàn)以下的心肺音分析功能：1） 心音信號的自動分段，準確的提取第一心音（S1）、收縮期、第二心音（S2）和舒張期等心音的主要成分；2） 提取心音信號的特征，自動識別正常心音、主動脈狹窄、二尖瓣狹窄、主動脈回流和二尖瓣回流等心臟疾??；3） 肺音信號的自動分相，

6、提取肺音信號中的呼相成分和吸相成分；4） 肺音信號中哮鳴音、爆裂音等病理性附加音的檢測和分析。3 應用說明數(shù)字化心肺音分析系統(tǒng)有著廣闊的應用前景。針對在全國范圍內(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)聽診技術更有效的診斷工具。同時，由于其具備了數(shù)字化存儲和傳輸?shù)幕A，可以在進一步轉(zhuǎn)診過程中，隨時查詢這些定量心肺功能參數(shù)以及分析結(jié)果。針對自駕戶外運動愛好者，可以進一步將數(shù)字化的心肺音分析系統(tǒng)開發(fā)成車載系統(tǒng)，用于檢測自駕成員在戶外活動中，特別是在高原戶外運動中的心肺功能狀況。4 效益分析該項技術同時具備了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。在社康領域?qū)O大的推進社區(qū)醫(yī)療體系中，傳統(tǒng)聽診診斷技術的數(shù)字化更新?lián)Q代，為新型的醫(yī)療體系改革做出貢獻。而隨著戶外運動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)心肺音聽診面向個人應用的市場，獲得可觀的經(jīng)濟效益。5 合作方式該技術已經(jīng)申請專利，技術所有權歸清華大學深圳研究生院生物醫(yī)學工程研究中心。為盡快實現(xiàn)該技術的商業(yè)價值，目前尋求合作方共同開發(fā)。近期目標是在已有的成果基礎上開發(fā)多通道數(shù)字化心肺音分析系