一种活体细胞内、外的二维温度场测量系统技术方案

一种活体细胞内、外的二维温度场测量系统，属于微纳米尺寸目标的温度测量领域，本发明专利技术为解决现有活体细胞温度检测存在的问题。本发明专利技术包括微流控芯片、激励系统、摄像系统和处理系统；微流控芯片，用于将量子点悬浮液和活体细胞悬浮液结合，活体细胞将低毒性的量子点吞入细胞内；激励系统，用于产生结构光照明信号，诱发活体细胞内外的量子点发出荧光信号；摄像系统，用于获取微流控芯片中活体细胞内外的量子点发出的荧光图像序列；处理系统，用于控制激励系统和摄像系统工作，还用于对获取的荧光图像序列进行超分辨率重建，根据重建图像序列的幅值和相位与温度的对应关系，确定活体细胞内外的二维温度场。细胞内外的二维温度场。细胞内外的二维温度场。

【技术实现步骤摘要】
一种活体细胞内、外的二维温度场测量系统


[0001]本专利技术涉及一种活体细胞温度测量技术，属于微纳米尺寸目标的温度测量领域。

技术介绍

[0002]活体细胞的温度影响细胞活动，是反应细胞活力水平的重要物理参数。活体细胞的温度测量是生物医学领域中的一个热点研究课题。随着微流控芯片技术、量子点技术的发展，活体细胞的温度测量己经成为可能。活体细胞这种微纳米尺度的温度传感器主要有两类：基于热电偶的电子类和基于量子点的光学纳米温度传感器。
[0003]基于热电偶的细胞温度传感器具有较高的分辨率和精度，但应用于活体细胞时存在如下缺陷：使用这种传感器时需要把传感器插入到活体细胞内部，因此会破坏细胞的活性甚至杀死活体细胞，而且只能对单个细胞进行测量。
[0004]基于量子点的光学纳米温度传感器体积小，细胞毒性低，近年来发展迅速，己经应用于细胞的温度测量。但是，由于量子点的体积小，荧光弱，所成的荧光图像分辨率低，难以实现较高空间分辨率的细胞内、外二维温度场检测。

技术实现思路

[0005]针对现有活体细胞温度检测存在的问题，本专利技术提供一种活体细胞内、外的二维温度场测量系统。
[0006]本专利技术所述一种活体细胞内、外的二维温度场测量系统，包括微流控芯片、激励系统、摄像系统和处理系统；
[0007]微流控芯片，用于将量子点悬浮液和活体细胞悬浮液结合，活体细胞将低毒性的量子点吞入细胞内；
[0008]激励系统，用于产生结构光照明信号，诱发活体细胞内外的量子点发出荧光信号；r/>[0009]摄像系统，用于获取微流控芯片中活体细胞内外的量子点发出的荧光图像序列；
[0010]处理系统，用于控制激励系统和摄像系统工作，还用于对获取的荧光图像序列进行超分辨率重建，根据重建图像序列的幅值和相位与温度的对应关系，确定活体细胞内外的二维温度场。
[0011]优选地，所述微流控芯片包括芯片本体5、细胞溶液通道1、量子点液体通道2、检测区3和出口通道4；芯片本体5上设置检测区3，检测区3的一侧设置细胞溶液通道1、量子点液体通道2两个微通道结构，检测区3的另一侧设置出口通道4；
[0012]活体细胞悬浮液从细胞溶液通道1进入检测区3，量子点悬浮液从量子点液体通道2进入检测区3，检测区3的量子点悬浮液分为两部分，其中一部分被活体细胞吞入，另一部分保留在检测区内，位于活体细胞外。
[0013]优选地，所述激励系统包括激光器、扩束器和空间光调制器；
[0014]激光器，用于输出特定波长的激光信号；
[0015]扩束器，用于将激光器输出的激光扩束；
[0016]空间光调制器，用于将扩束后的激光调制成结构光。
[0017]优选地，所述摄像系统包括荧光显微镜和图像采集卡；
[0018]荧光显微镜，用于观测微流控芯片中，吞入量子点的活体细胞发出的荧光信号和含有量子点的细胞外溶液发出的荧光信号；
[0019]图像采集卡，用于采集荧光显微镜观测到的荧光信号，并转换为荧光图像序列。
[0020]本专利技术的有益效果：本专利技术提供的微流控芯片利用微通道结构使量子点悬浮液与活体细胞溶液结合，活体细胞将低毒性的微小量子点吞入细胞内。同时，本专利技术采用结构光照明信号诱发细胞内、外的量子点发光，然后将荧光显微镜获取的图像序列进行超分辨率重建，根据重建图像序列的幅值和相位与温度的对应关系，确定活体细胞内外的二维温度场。
[0021]本专利技术不用插入细胞内部就可以同时测量活体细胞的内、外两类温度，且经过重建的图像分辨率高，可以实现较高空间分辨率的细胞内、外二维温度场检测。
附图说明
[0022]图1是本专利技术所述一种活体细胞内、外的二维温度场测量系统的原理框图；
[0023]图2是微流控芯片的结构示意图。
[0024]附图标记：
[0025]1、细胞溶液通道，2、量子点液体通道，3、检测区，4、出口通道，5、芯片本体。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0029]具体实施方式一：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种活体细胞内、外的二维温度场测量系统，包括微流控芯片、激励系统、摄像系统和处理系统；
[0030]微流控芯片，用于将量子点悬浮液和活体细胞悬浮液结合，活体细胞将低毒性的量子点吞入细胞内；
[0031]激励系统，用于产生结构光照明信号，诱发活体细胞内外的量子点发出荧光信号；
[0032]摄像系统，用于获取微流控芯片中活体细胞内外的量子点发出的荧光图像序列；
[0033]处理系统，用于控制激励系统和摄像系统工作，还用于对获取的荧光图像序列进行超分辨率重建，根据重建图像序列的幅值和相位与温度的对应关系，确定活体细胞内外的二维温度场。
[0034]本实施方式中，将含有活体细胞的溶液和量子点悬浮液送入微流控芯片，用激励系统结构光照明信号，诱发细胞内外的量子点发光；摄像系统采集荧光信号，获得结构光照明下诱发细胞内外的量子点发出的荧光图像序列，图像序列包括幅值图像和相位图像，经
过超分辨率重建算法处理，根据重建图像的幅值和相位与温度的对应关系模型，以最终实现活体细胞内外二维温度场的定量检测。
[0035]参见图2，所述微流控芯片包括芯片本体5、细胞溶液通道1、量子点液体通道2、检测区3和出口通道4；芯片本体5上设置检测区3，检测区3的一侧设置细胞溶液通道1、量子点液体通道2两个微通道结构，检测区3的另一侧设置出口通道4；
[0036]活体细胞悬浮液从细胞溶液通道1进入检测区3，量子点悬浮液从量子点液体通道2进入检测区3，检测区3的量子点悬浮液分为两部分，其中一部分被活体细胞吞入，另一部分保留在检测区内，位于活体细胞外。
[0037]本实施方式中，待测活体细胞悬浮液和量子点悬浮液分别通过各自的微通道结构进入微流控芯片的腔体中，因为量子点的体积非常小，只有几纳米大小，活性细胞可以将一定数量的量子点吞入细胞内。吞入细胞内部的量子点可以用于测量细胞内部的温度场，留在细胞外部的量子点则可以用于测量细胞外部的温度场。
[0038]所述激励系统包括激光器、扩束器和空间光调制器；
[0039]激光器，用于输出特定波长的激光信号；
[0040]扩束器，用于将激光器输出的激光扩束；
[0041]空间光调制器，用于将扩束后的激光调制成结构光。
[0042]本实施方式中，激光器输出特定波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种活体细胞内、外的二维温度场测量系统，其特征在于，包括微流控芯片、激励系统、摄像系统和处理系统；微流控芯片，用于将量子点悬浮液和活体细胞悬浮液结合，活体细胞将低毒性的量子点吞入细胞内；激励系统，用于产生结构光照明信号，诱发活体细胞内外的量子点发出荧光信号；摄像系统，用于获取微流控芯片中活体细胞内外的量子点发出的荧光图像序列；处理系统，用于控制激励系统和摄像系统工作，还用于对获取的荧光图像序列进行超分辨率重建，根据重建图像序列的幅值和相位与温度的对应关系，确定活体细胞内外的二维温度场。2.根据权利要求1所述一种活体细胞内、外的二维温度场测量系统，其特征在于，所述微流控芯片包括芯片本体(5)、细胞溶液通道(1)、量子点液体通道(2)、检测区(3)和出口通道(4)；芯片本体(5)上设置检测区(3)，检测区(3)的一侧设置细胞溶液通道(1)、量子点液体通道(2)两个微通道结构，检...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昱，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：