一种基于微流控芯片的精子质量快速检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于微流控芯片的精子质量快速检测系统及检测方法。该系统包括微流控芯片、读数器和智能终端；所述微流控芯片包括微流控通道单元板和基底；所述微流通道单元板设置在基底上；所述微流通道单元板包括入口、微流通道、微腔和气体通道；所述微流通道的一端与入口连通，另一端与n个等间距的微腔连通；所述气体通道与微流通道位于同一平面且相邻排布，气体通道的一端与手指薄膜泵连接，另一点封闭；所述伞形单向微阀安装于气体通道的干路上，伞形单向微阀上具有溢气孔；所述微腔与气体通道相邻；所述读数器包括第一透镜组、第二透镜组、镜筒、调焦螺旋和光源；所述智能终端的摄像头和读数器的镜筒对齐。

Sperm quality quick detection system and detection method based on microfluidic chip

The invention discloses a sperm quality quick detection system based on a microfluidic chip and a detection method thereof. The system includes a microfluidic chip, reader and intelligent terminal; the microfluidic chip includes a microfluidic channel unit plate and the substrate; the microchannel plate unit is arranged on the substrate; the microchannel plate unit, including entrance micro channel, micro cavity and the gas passage; one end of the micro flow the entrance channel and connected with the other end of the micro cavity n space connected; the gas channel and micro flow channel in the same plane and adjacent arranged at one end and finger film pump gas passage is connected to another closed; the umbrella check valve installed in the micro channel gas distributor, umbrella a one-way valve with micro overflow hole; the micro cavity and the adjacent gas channel; the reading device comprises a first lens group, a second lens group and lens barrel, a focusing screw and light; the camera and the reader of the intelligent terminal of the mirror Cylinder alignment.

【技术实现步骤摘要】
一种基于微流控芯片的精子质量快速检测系统及检测方法
本专利技术涉及微流控领域，具体是一种基于微流控芯片的精子质量快速检测系统及检测方法。
技术介绍
精子活力(spermmotility)是指精液中呈前进运动精子所占的百分率。由于只有具有前进运动的精子才可能具有正常的生存能力和受精能力，所以活力与雌性受胎率密切相关。精子存活率(spermsurvivalrate)是指精液中活精子的比例，精子的存活率通过检测精子膜的完整性来评价。医学常用伊红来进行精子存活率试验，试验中活精子头部呈白色和淡粉红色，死精子头部呈红色和暗粉红色。精子存活率的参考值下限是58％。精子总数(totalnumberofsperm)指一次完整射精的精液中的精子总数，由精子浓度乘以精液体积得出。精子总数反映睾丸的精子产生能力。精液分析对于临床和研究部门调查男性生育力状况，以及实施和随访男性生育调节时监测精子发生情况，都是有用的。现行的精液检测方法为计算机辅助分析(CASA)检测精子活力，通过染料拒染法或低渗膨胀试验来鉴别细胞膜完整的精子，从而得出活精子的百分率，利用Neubauer血细胞计数板统计精子总数。微流控芯片技术可以把生物、化学分析过程的样品制备、预处理、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，可实现流体、微纳粒子或液滴的运输、混合、分选、富集、逻辑运算等操作，可采用微纳加工的手段制备，具有消耗样品少仅微升数量级、检测成本低、检测速度快等优点。申请号200810216788.4公开了微流控生物芯片精子质量分析仪，实现了对精液样品全自动高通量快速分析，检测成本低。但该芯片还需要外加对接模块、负压模块等，应用并不便携。申请号201220566804.4公开了一种精液检测装置，包括样品盒、样品卡、光源、控制电路、加热单元和可连接摄像装置的显微镜，该专利技术结构简单，低成本，但检测手段单一，需要连接显微镜，同样不具备便携性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种基于微流控芯片的精子质量快速检测系统及检测方法。该系统中的微流控芯片无需外界负压源，采用手指薄膜泵、伞形单向微阀提供负压，同时负压隔离泵送将液体流道和气体流道分离，对样品的污染更小，减少外间因素对样品的影响。本专利技术解决所述检测系统技术问题的技术方案是，提供一种基于微流控芯片的精子质量快速检测系统，其特征在于该系统包括微流控芯片、读数器和智能终端；所述微流控芯片包括微流控通道单元板和基底；所述微流通道单元板设置在基底上；所述微流通道单元板包括入口、微流通道、微腔和气体通道；所述微流通道的一端与入口连通，另一端与n个等间距的微腔连通；所述气体通道与微流通道位于同一平面且相邻排布，气体通道的一端与手指薄膜泵连接，另一点封闭；所述伞形单向微阀安装于气体通道的干路上，伞形单向微阀上具有溢气孔；所述微腔与气体通道相邻；所述读数器具有卡槽，使用时将微流控芯片插入读数器的卡槽中；所述读数器包括第一透镜组、第二透镜组、镜筒、调焦螺旋和光源；所述第一透镜组、第二透镜组、镜筒和调焦螺旋设置在读数器的卡槽的上侧；所述光源设置在读数器的卡槽的下侧；所述智能终端的摄像头和读数器的镜筒对齐；所述第一透镜组和第二透镜组均设置在镜筒内；所述调焦旋钮设置在镜筒的外侧。本专利技术解决所述检测方法技术问题的技术方案是，提供一种基于微流控芯片的精子质量检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1)精液预处理：将精液样品加入到微流控芯片的入口，通过挤压手指薄膜泵，使样品通过微流通道流入微流控芯片的微腔；2)图像放大与采集：利用读数器对微流控芯片上图样采样区域进行放大并利用智能终端的摄像头对图像采样区域拍照；3)数据处理和结果显示：利用智能终端的应用程序对图像采样区域进行精子计数检测；同时检测含有伊红的微腔中精子的颜色，进行精液活性检测。与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：(1)微流控芯片属于廉价耗材，检测成本低；微流控芯片、读数器和智能终端尺寸均较小，可实现检测仪器的便携化，易于实现现场检测。(2)采用多个互相分离、均匀分布的独立微腔进行样品检测，减少微腔之间样品的相互干扰。精子在微腔中的分布受微腔的高度限制，保证了视野范围内的精子基本处于同一高度的焦平面内，有利于成像过程中的对焦，得到清晰的显微图像，进而实现准确计数。(3)通过调节读数器中两镜片实现对焦、放大图像。读数器配备白光LED和特定波长的LED，可以对样品进行白光、荧光检测。(4)微流控芯片无需外界负压源，采用手指薄膜泵、伞形单向微阀提供负压，同时负压隔离泵送将液体流道和气体流道分离，对样品的污染更小，减少外间因素对样品的影响。附图说明图1是本专利技术基于微流控芯片的精子质量快速检测系统及检测方法一种实施例的整体结构示意图；图2是本专利技术基于微流控芯片的精子质量快速检测系统及检测方法一种实施例的微流控芯片整体结构示意图；图3是本专利技术基于微流控芯片的精子质量快速检测系统及检测方法一种实施例的读数器中微型光路结构示意图；图4是本专利技术基于微流控芯片的精子质量快速检测系统及检测方法一种实施例的微流控芯片微腔观察示意图；(图中：1、微流控芯片；2、读数器；3、智能终端；11、入口；12、微流通道；13、微腔；14、气体通道；15、伞形单向微阀；16、手指薄膜泵；17、微流控通道单元板；18、基底；21、第一透镜组；22、第二透镜组；23、镜筒；24、调焦螺旋；25、光源)具体实施方式下面给出本专利技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本专利技术，不限制本申请权利要求的保护范围。本专利技术提供了一种基于微流控芯片的精子质量快速检测系统(参见图1-4，简称系统)，包括微流控芯片1、读数器2和智能终端3；所述读数器2具有卡槽，使用时将微流控芯片1插入读数器2的卡槽中，可以在卡槽中移动；读数器2用于对精液样品进行放大；所述智能终端3是具有拍照功能的任意设备(例如智能手机、平板电脑或PC机等)，用于采集精子图像；所述智能终端的摄像头和读数器2的镜筒23对齐；所述微流控芯片1包括微流控通道单元板17和基底18；所述基底18为平板结构；所述微流通道单元板17设置在基底18上，基底18和微流通道单元板17通过键合、注塑或者3D打印的方式完成封装；所述键合包括热键合、压力键合或等离子键合；所述微流控通道单元板17的厚度为0.1～2cm；所述基底18和微流通道单元板17的材质为玻璃、石英、亚克力、ABS或PDMS等；所述微流通道单元板17包括入口11、微流通道12、微腔13和气体通道14；所述入口11为上下贯通的贯通孔，贯通孔的孔径为1～10mm，高度与微流通道单元板17的厚度相同，用于注入经过预处理的待测精液；所述微流通道12的一端与入口11连通，另一端与n个等间距微腔13连通；所述微流通道12用于承载被测精液；所述微腔13为圆形微腔，圆形微腔的直径为0.1～5mm，高度为10～100um，用于精液活性检测和精子计数检测；伞形单向微阀15和手指薄膜泵16为气体通道14提供负压，为精液泵送提供负压；所述气体通道14与微流通道12位于同一平面且相邻排布，气体通道14的一端与手指薄膜泵16连接，另一点封闭；所述伞形单向微阀15安装于气体通道14的干路上，伞形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微流控芯片的精子质量快速检测系统，其特征在于该系统包括微流控芯片、读数器和智能终端；所述微流控芯片包括微流控通道单元板和基底；所述微流通道单元板设置在基底上；所述微流通道单元板包括入口、微流通道、微腔和气体通道；所述微流通道的一端与入口连通，另一端与n个等间距的微腔连通；所述气体通道与微流通道位于同一平面且相邻排布，气体通道的一端与手指薄膜泵连接，另一点封闭；所述伞形单向微阀安装于气体通道的干路上，伞形单向微阀上具有溢气孔；所述微腔与气体通道相邻；所述读数器具有卡槽，使用时将微流控芯片插入读数器的卡槽中；所述读数器包括第一透镜组、第二透镜组、镜筒、调焦螺旋和光源；所述第一透镜组、第二透镜组、镜筒和调焦螺旋设置在读数器的卡槽的上侧；所述光源设置在读数器的卡槽的下侧；所述智能终端的摄像头和读数器的镜筒对齐；所述第一透镜组和第二透镜组均设置在镜筒内；所述调焦旋钮设置在镜筒的外侧。

【技术特征摘要】
1.一种基于微流控芯片的精子质量快速检测系统，其特征在于该系统包括微流控芯片、读数器和智能终端；所述微流控芯片包括微流控通道单元板和基底；所述微流通道单元板设置在基底上；所述微流通道单元板包括入口、微流通道、微腔和气体通道；所述微流通道的一端与入口连通，另一端与n个等间距的微腔连通；所述气体通道与微流通道位于同一平面且相邻排布，气体通道的一端与手指薄膜泵连接，另一点封闭；所述伞形单向微阀安装于气体通道的干路上，伞形单向微阀上具有溢气孔；所述微腔与气体通道相邻；所述读数器具有卡槽，使用时将微流控芯片插入读数器的卡槽中；所述读数器包括第一透镜组、第二透镜组、镜筒、调焦螺旋和光源；所述第一透镜组、第二透镜组、镜筒和调焦螺旋设置在读数器的卡槽的上侧；所述光源设置在读数器的卡槽的下侧；所述智能终端的摄像头和读数器的镜筒对齐；所述第一透镜组和第二透镜组均设置在镜筒内；所述调焦旋钮设置在镜筒的外侧。2.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的精子质量快速检测系统，其特征在于所述智能终端是智能手机、平板电脑或PC机。3.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的精子质量快速检测系统，其特征在于基底和微流通道单元板通过键合、注塑或者3D打印的方式完成封装。4.根据权利要求1所述的基于微流控芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘吉晓，李博文，周一笛，杨若曦，李铁军，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12