生物芯片与健康管理

§1.便携血液生化分析仪 Portable Blood Biochemical Analyzer

血液生化检测是常规体检中的必备项,其检测项目均与人的健康状态密切相关。如血糖、血脂等是糖尿病、高血压、冠心病等慢性疾病的通用风险指标,因此这类慢病患者有长期监测自身血糖血脂等指标的需要。为此,我们开发了一款基于微流控芯片的便携式血液生化分析系统,只需一滴血(12微升)就能快速(20分钟)自动化地检测出血糖、胆固醇、甘油三酯等多项指标,便于用户自助监测自身健康水平。 

 

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§2.基于人工智能的眼象分析系统 AI-assisted Sclera Imaging System

眼睛是人类获取外界信息的重要器官之一,同时也是反映人体生理病理健康状况的窗口,目前流行采用裂隙灯、眼底成像等技术扫描分析眼睛病变、而忽略了透过眼睛分析人体生理病理健康状况的中医眼象研究。本研究提出了一种基于白睛无影成像的人体健康状况分析技术,无需移动图像采集装置的位置或进行光照扫描,也无需进行图像拼接,便能对白睛进行宽场无影一次性成像,形成白睛图像的过程耗时短、成像质量好,并且可以根据获取的白睛图像分析人体生理病理变化的健康状况,如图1所示,申请了国内发明专利1项、国际专利1项、外型设计专利1项。这是一种新型的可长期跟踪采集人体健康信息的在体无损成像分析技术,利用它可以进行人体生理病理变化的早期分析,形成人体健康状况大数据库,是对现有影像技术(X射线成像、CT、MRI、PET、SPECT和超声等)的重要补充,可作为人体健康监护平台技术,更好地满足人体健康在体分析的巨大需求。 

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§3.精子评价、体外受精及受精卵体外培养芯片 Sperm Health Evaluation Chip

  不孕不育正困扰着10%-15%的家庭。针对临床需求,我们提出了健康精子的筛选标准,并以此开展了相关芯片的设计和制作,除了临床常用的活力指标,更加入化学趋向性和温度趋向性等评价指标。设计了微坑阵列和围栏阵列两种结构,能够集成实现精子活力筛选、卵细胞定位、体外受精、连续换液与早期胚胎培养。为了尽可能的模拟体内的发育状况,我们构建了受精卵与三维体细胞共培养的微型系统,来改善囊胚的培养条件。此外还构建了具有三维管腔结构的仿生子宫和血管,在体外实现胚胎培养并对此过程中的血管生成过程进行研究。

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  • *Li, Z., Liu, W., Qiu, T., Xie, L., Chen, W., Liu, R., Lu, Y., Mitchelson, K., Wang, J., Qiao, J. and Cheng, J. (2014) "The construction of an interfacial valve-based microfluidicchip for thermotaxis evaluation of human sperm" Biomicrofluidics, 8(2): 024102.
  • *Ma, R., Xie, L., Han, C., Su, K., Qiu, T., Wang, L., Huang, G., Xing, W., Qiao, J., Wang, J. and Cheng, J. (2011) "In vitro fertilization on a single-oocyte positioning system integrated with motile sperm selection and early embryo development" Analytical Chemistry, 83(8): 2964-2970.