CN106520537A - 一种t细胞免疫应答的微流控光学分析系统及分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种T细胞免疫应答的微流控光学分析系统，包括探测装置，微流控芯片，工作台，油浸物镜，荧光装置，转染装置以及光镊装置，其中探测装置由CCD摄像机、滤光片、二向色镜、成像物镜依次组成，以探测微流控芯片中钙离子的荧光现象，所述荧光装置由荧光激发光源、全内反射荧光单元及滤光器依次连接组成，转染装置由转染光源，光束衰减器以及光束扩展器依次连接组成，光镊装置由光镊光源，光束扩展器，全反射平面镜及滤光器依次连接组成。本发明所述的分析系统，可以实现单细胞分析，可运用于细胞培养，细胞操纵，细胞间相互作用等多种细胞功能研究。

Description

一种T细胞免疫应答的微流控光学分析系统及分析方法

技术领域

本发明涉及微流控芯片及生物医学检测等交叉技术领域，尤其涉及一种T细胞免疫应答的微流控光学分析系统。

背景技术

细胞是生物进行生命活动的基本功能单位，细胞间的信息联系和调控对于机体的生存发展是至关重要的。传统的细胞生物学研究多以大细胞群为主，细胞生物学家们采用的方法获得的都是细胞群特征的平均值。随着科学技术的进步，研究人员发现同种细胞群中的细胞并不完全相同。细胞群可能是由带有极其不同特性的几种亚细胞群组成。利用新的单细胞分析技术去发现哪些细胞具有哪些特性，以及是如何影响它们的表型的，是目前细胞生物学研究的重点。

树突状细胞(dendritic cell，DC)细胞和T细胞是人体免疫系统中重要的免疫细胞，其免疫应答过程是：DC细胞的发育可分为未成熟和成熟两个阶段，未成熟DC在捕捉抗原后向T细胞区迁移并成熟。DC细胞具有超强的激活初始T细胞和诱导初次免疫应答的能力，在诱导免疫耐受和调节T细胞应答类型方面起极为重要的作用。T细胞在接受树突状细胞呈递抗原刺激后会分化成不同亚型的T细胞。T细胞分化时会分泌生物因子，细胞内钙离子的浓度也会发生变化，检测钙离子的变化反应可对T细胞免疫应答机制进行探索。

钙离子作为胞内重要的第二信使，在传导神经信号、调控心脏规律波动、传递机体防御信号、调节机体生物酶活性等机制中发挥着调节作用。细胞胞浆内游离钙离子浓度是调节各种响应的关键，对钙离子实时、定量的动态检测是许多生理、病理研究的基础。

目前DC细胞与T细胞的免疫应答研究需在体外条件下分别培养，且DC细胞需要炎性介质诱导成熟，该过程约2天时间。将成熟的DC细胞与T细胞按比例配好，然后在显微镜下观察免疫应答时钙离子的变化反应。

光学技术在微流控芯片领域得到越来越多的应用。如通过激光光源可实现细胞的捕获，细胞裂解、穿孔、变形等。激光光镊技术可实现非接触、无损伤的移动单细胞、微粒。激光转染技术可实现微粒、生物因子高效迅速进入细胞。微流控光学系统作为一个新型的技术手段，借助微流控芯片和光学技术，能够实现快速、高通量、非接触式的单细胞分析，以及微环境下时间、空间的精确控制。微流控光学系统显著优势在于微流控光学操作简单。相比其他依靠电、磁、机械驱动/检测机制的系统，微流控光学系统具有更大的灵活性，其可以根据细胞大小和细胞分析功能整合或更换光学元件。此外，微流控光学系统设计简单，可以降低设备的制造成本和减少器件整合可能导致的性能变化。

发明内容

在背景技术的条件下，本发明利用微流控光学系统在单细胞分析中的巨大优势，建立了一种研究T细胞在与树突状细胞共培养时其免疫应答特性的分析系统，采用了特殊的芯片结构，实现树突状细胞与T细胞的直接和间接接触共培养，通过对T细胞加载钙离子指示剂，利用CCD摄像机观察T细胞免疫应答时钙离子的荧光反应，测定细胞活性，研究免疫应答的机制，还可以实现单细胞分析，可运用于细胞培养，细胞操纵，细胞间相互作用等多种细胞功能研究。

本发明揭示了一种T细胞免疫应答的微流控光学分析系统，包括探测装置，微流控芯片，工作台，油浸物镜，荧光装置，转染装置以及光镊装置，其中：

微流控芯片放置于工作台上，其内部先后注入有DC细胞，含有LPS的营养液及T细胞；

所述探测装置包括CCD摄像机，滤光片，二向色镜及成像物镜，所述CCD摄像机依次通过滤光片，二向色镜及成像物镜后观测微流控芯片内DC细胞与T细胞相互作用后钙离子的荧光现象；

所述转染装置包括转染光源，光束衰减器以及光束扩展器，所述转染光源发射转染激光，该激光经光束衰减器进行激光功率衰减，再通过光束扩展器进行扩束，扩束后的激光穿过油浸物镜照射至微流控芯片上，使得营养液中的LPS快速进入DC细胞内，促进DC细胞成熟；

所述光镊装置包括光镊光源，光束扩展器，全反射平面镜及滤光器，所述光镊光源发射光镊激光并经光束扩展器扩束，所述全反射平面镜与该激光束呈45°角放置，使得该光束偏转90°后照射至滤光器上，通过滤光器过滤杂光后的光束穿过油浸物镜照射至微流控芯片上，将T细胞捕获转移以与DC细胞相互作用；

所述荧光装置包括荧光光源，全内反射荧光单元及滤光器，所述荧光光源发射激发光经全内反射荧光单元衰减，衰减后的激发光经过滤光器反射，并穿过油浸物镜照射至微流控芯片上，刺激T细胞中钙离子的荧光反应。

作为优选，所述CCD摄像机还通过图像采集卡连接计算机，将采集的荧光图像传输至计算机进行处理。

作为优选，所述微流控芯片为双层结构的直接接触式，包括PDMS芯片及PDMS盖片，所述PDMS芯片上具有反应室，DC细胞注入口，废液排出口，筛选区，T细胞注入口及缓冲液注入口，其中所述DC细胞注入口，反应室，筛选区及废液排出口依次连通，所述反应室为平行多通道结构，每条通道中间设有多个微井，用于捕获细胞并培养，所述筛选区下端分别连通T细胞注入口及缓冲液主注入口，所述缓冲液注入口有两个，分别位于T细胞注入口两侧。

作为优选，所述微流控芯片为四层结构的间接接触式，包括顶层芯片，中间薄层，底层芯片以及玻片，顶层芯片中具有DC细胞注入口，DC细胞培养室及废液排出口，并依次连通，所述中间薄层为PDMS薄膜，具有阵列通孔，作为传递细胞因子的通道，所述底层芯片中具有T细胞注入口，T细胞免疫分析室以及废液排出口依次连通，所述T细胞免疫分析室中为阵列微井结构，用于捕获T细胞，所述DC细胞培养室，阵列通孔及T细胞免疫分析室上下同轴设置，玻片用于密封底层芯片。

本发明所揭示的一种T细胞免疫应答的微流控光学直接培养分析方法，包括如下步骤：

a、制备DC细胞悬液，经钙离子指示剂标记的T细胞悬液，PBS缓冲液及含有LPS的营养液，选用双层结构的直接接触式微流控芯片；

b、将DC细胞悬液从DC细胞注入口注入，DC细胞悬液流入反应室的各个通道内，DC细胞自行落入微井内，多余的细胞悬液经过筛选区从废液排出口排出；

c、在DC细胞注入口注入PBS缓冲液，冲洗通道中多余的DC细胞，并经废液排出口排出，在DC细胞注入口注入含有LPS的营养液，打开转染光源照射反应室，转染光源提高细胞膜通透性，使得LPS快速进入DC细胞内，促进DC细胞成熟；

d、关闭转染光源，在T细胞注入口注入T细胞悬液，同时在两侧缓冲液注入口注入PBS缓冲液，T细胞悬液在两侧缓冲液的作用下形成鞘流，使得T细胞悬液平缓有序流入筛选区，打开光镊光源，将筛选区的T细胞捕获向反应室内移动至微井上方，在重力作用下T细胞落入微井内与DC细胞共培养，T细胞捕获充足后关闭光镊光源，从DC细胞注入口注入营养液，补充共培养所需营养物质，多余细胞液，营养液及缓冲液从废液排出口排出并收集；

e、微井内DC细胞和T细胞相互作用，T细胞内的钙离子浓度发生变化，打开荧光光源，激发钙离子指示剂产生荧光反应，荧光经过成像物镜，二向色镜，滤光片传递至CCD摄像机进行捕捉记录荧光现象，并将记录的图形通过图形采集卡传输到计算机上处理分析。

本发明所揭示的一种T细胞免疫应答的微流控光学间接培养分析方法，包括如下步骤：

a、制备DC细胞悬液，经钙离子指示剂标记的T细胞悬液，PBS缓冲液及含有LPS的营养液，选用四层结构的间接接触式微流控芯片；

b、将DC细胞悬液从DC细胞注入口注入DC细胞悬液流入DC细胞培养室，然后在DC细胞注入口注入含有LPS的营养液；

c、打开转染光源照射DC细胞培养室，转染光源提高细胞膜通透性，使得LPS快速进入DC细胞内，促进DC细胞成熟，多余的营养液及DC细胞液从废液排出口排出；

d、关闭转染光源，在T细胞注入口注入T细胞悬液，使得T细胞悬液流入T细胞免疫分析室，多余的T细胞悬液从废液排出口排出；

e、经LPS催化成熟的DC细胞分泌生物因子，在重力作用下生物因子通过中间薄层的阵列通孔传递到T细胞免疫分析室内，T细胞经生物因子的刺激后细胞内的钙离子浓度发生改变，打开荧光光源，激发钙离子指示剂产生荧光反应，荧光经过成像物镜，二向色镜，滤光片传递至CCD摄像机进行捕捉记录荧光现象，并将记录的图形通过图形采集卡传输到计算机上处理分析。

本发明光学分析系统中将光镊，荧光及转染三个光源融合在一起，分别实现细胞捕获，荧光激发及细胞转染功能，同时采用两种类型的微流控芯片实现直接培养和间接培养的观测，从而模拟体内环境下T细胞免疫应答的不同模式，分析系统中采用滤光器既可以对荧光激发光进行反射，而对光镊激光进行杂光过滤，每种光源在照射至芯片前先通过油浸物镜，以保证激光的良好传递，从而保持了良好的分辨率，工作台具有X-Y微位移自移动功能，在光源位置不改变的情况下，通过移动工作台实现细胞相对光镊激光移动，同时保证转让光源充分照射，采用全内反射荧光单元衰减荧光激发光，以获得高质量成像效果和观测数据，并可对细胞表面钙离子的变化准确检测。

与现有技术相比，本发明的一种T细胞免疫应答的微流控光学分析系统，具有如下有益之处：

结合光镊，转染及荧光三个光源于一体，可以在一个光学系统内实现细胞捕获，细胞转染及荧光激发三个功能；

将工作台设置成具有X-Y微位移自移动功能，在光源位置不改变的情况下，通过移动工作台实现细胞相对光镊激光移动，同时保证转让光源充分照射；

设置直接接触和间接接触两种培养芯片，模拟体内微环境下T细胞免疫应答的不同模式，通过比较两种模式下钙离子的荧光反应，研究T细胞免疫应答时的信号传递机制。

附图说明

图1是本发明光学分析系统结构示意图；

图2是本发明中直接接触的微流控芯片的结构示意图；

图3是本发明中间接接触的微流控芯片的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所示，本发明所揭示的包括探测装置，微流控芯片7，工作台8，油浸物镜9，荧光装置，转染装置以及光镊装置。

其中，所述微流控芯片7放置于具有自动移动功能的工作台8上，其内部先后注入有DC细胞，含有LPS的营养液及T细胞，该工作台8可以在X-Y两个方向上实现微位移；

所述探测装置包括计算机1，图像采集卡2，CCD摄像机3，滤光片4，二向色镜5及成像物镜6，所述CCD摄像机3依次通过滤光片4，二向色镜5及成像物镜6后观测微流控芯片内DC细胞与T细胞相互作用后钙离子的荧光现象，并将捕获的荧光现象通过图像采集卡2传输至计算机1进行运算分析。

所述转染装置包括转染光源16，光束衰减器17以及光束扩展器18，所述转染光源16用以发射转染激光，所述光束衰减器用以将转染激光进行激光功率衰减，所述光束扩展器18将衰减后的转染激光进行扩束，扩束后的转染激光穿过油浸物镜9照射至微流控芯片上，使得营养液中的LPS快速进入DC细胞内，促进DC细胞成熟。

所述光镊装置包括光镊光源13，光束扩展器14，全反射平面镜15及滤光器12，所述光镊光源13发射光镊激光，所述光束扩展器14将光镊激光进行扩束，所述全反射平面镜与光镊激光束呈45°角放置，使得该光镊激光束偏转90°后照射至滤光器上，所述滤光器对光镊激光内的杂光进行过滤，过滤杂光后的光束穿过油浸物镜照射至微流控芯片上，将T细胞捕获转移以与DC细胞相互作用。

所述荧光装置包括荧光光源10，全内反射荧光单元11及滤光器12，所述荧光光源发射激发光，所述全内反射荧光单元对激发光进行衰减，衰减后的激发光经过滤光器反射，并穿过油浸物镜照射至微流控芯片上，刺激T细胞中钙离子指示剂的荧光反应，由于激发光受到全内反射荧光单元的衰减，从而获得了高质量的成像效果和光测数据，并可实现对细胞表面钙离子的变化准确监测。

所述微流控芯片为双层结构的直接接触式，包括PDMS芯片及PDMS盖片，所述PDMS芯片上具有反应室22，DC细胞注入口21，废液排出口24，筛选区23，T细胞注入口26及缓冲液注入口25，其中所述DC细胞注入口21，反应室22，筛选区23及废液排出口24依次连通，所述反应室为平行多通道结构，每条通道中间设有微井27，用于捕获细胞并培养，所述筛选区下端分别连通T细胞注入口及缓冲液主注入口，所述缓冲液注入口有两个，分别位于T细胞注入口两侧。

所述微流控芯片为四层结构的间接接触式，包括顶层芯片，中间薄层以及底层芯片，顶层芯片中具有DC细胞注入口31，DC细胞培养室32及废液排出口33，并依次连通，所述中间薄层为PDMS薄膜，具有阵列通孔34，作为传递细胞因子的通道，所述底层芯片中具有T细胞注入口35，T细胞免疫分析室36以及废液排出口37依次连通，所述T细胞免疫分析室中为阵列微井结构，用于捕获T细胞，所述DC细胞培养室，阵列通孔及T细胞免疫分析室上下同轴设置，玻片38用于密封底层芯片。

本发明中微流控芯片采用软光刻方法制备，芯片基体材料为聚二甲基硅氧烷（PDMS），该材料具有良好的生物相容性、透光性、透气性，芯片的制作过程如下：

（1）根据芯片设计方案，制备掩膜版，在硅片上旋涂SU-8胶，经前烘、覆盖掩膜、紫外曝光、显影等操作后得到带有结构的模板。

（2）采用浇筑法制作带有微阵列和微通道的PDMS芯片，PDMS预聚物和固化剂（质量比为10:1）均匀混合后真空脱气，倒入模板并放入75℃烘箱内烘干1小时取出。

（3）将PDMS从模板剥离，在细胞注入口、营养注入口、废液排出口相应位置用打孔器打孔。

（4）直接接触式微流控芯片制备方法：将PDMS芯片与PDMS盖片经等离子水清洗、烘干，迅速将PDMS基片与PDMS盖片贴合在一起，形成不可逆键合。

（5）间接接触式微流控芯片制备方法：三层PDMS基片和玻片经等离子水清洗、烘干，迅速将PDMS基片和玻片依次贴合在一起，形成不可逆键合。

本发明所揭示的一种T细胞免疫应答的微流控光学直接培养分析方法，包括如下步骤：

a、制备DC细胞悬液，经钙离子指示剂标记的T细胞悬液，PBS缓冲液及含有LPS的营养液，选用双层结构的直接接触式微流控芯片；

b、将DC细胞悬液从DC细胞注入口注入，DC细胞悬液流入反应室的各个通道内，DC细胞自行落入微井内，多余的细胞悬液经过筛选区从废液排出口排出；

c、在DC细胞注入口注入PBS缓冲液，冲洗通道中多余的DC细胞，并经废液排出口排出，在DC细胞注入口注入含有LPS的营养液，打开转染光源照射反应室，使得LPS落入微井并快速进入DC细胞内，促进DC细胞成熟；

d、关闭转染光源，在T细胞注入口注入T细胞悬液，同时在两侧缓冲液注入口注入PBS缓冲液，T细胞悬液在两侧缓冲液的作用下形成鞘流，使得T细胞悬液平缓有序流入筛选区，打开光镊光源，将筛选区的T细胞捕获向反应室内移动至微井上方，在重力作用下T细胞落入微井内与DC细胞共培养，T细胞捕获充足后关闭光镊光源，从DC细胞注入口注入营养液，补充共培养所需营养物质，多余细胞液，营养液及缓冲液从废液排出口排出并收集；

e、微井内DC细胞和T细胞相互作用，T细胞内的钙离子浓度发生变化，打开荧光光源，激发钙离子指示剂产生荧光反应，荧光经过成像物镜，二向色镜，滤光片传递至CCD摄像机进行捕捉记录荧光现象，并将记录的图形通过图形采集卡传输到计算机上处理分析。

本发明所揭示的一种T细胞免疫应答的微流控光学间接培养分析方法，包括如下步骤：

a、制备DC细胞悬液，经钙离子指示剂标记的T细胞悬液，PBS缓冲液及含有LPS的营养液，选用四层结构的间接接触式微流控芯片；

b、将DC细胞悬液从DC细胞注入口注入DC细胞悬液流入DC细胞培养室，然后在DC细胞注入口注入含有LPS的营养液；

c、打开转染光源照射DC细胞培养室，使得LPS快速进入DC细胞内，促进DC细胞成熟，多余的营养液及DC细胞液从废液排出口排出；

d、关闭转染光源，在T细胞注入口注入T细胞悬液，使得T细胞悬液流入T细胞免疫分析室，多余的T细胞悬液从废液排出口排出；

e、经LPS催化成熟的DC细胞分泌生物因子，在重力作用下生物因子通过中间薄层的阵列通孔传递到T细胞免疫分析室内，T细胞经生物因子的刺激后细胞内的钙离子浓度发生改变，打开荧光光源，激发钙离子指示剂产生荧光反应，荧光经过成像物镜，二向色镜，滤光片传递至CCD摄像机进行捕捉记录荧光现象，并将记录的图形通过图形采集卡传输到计算机上处理分析。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种T细胞免疫应答的微流控光学分析系统，其特征在于：包括探测装置，微流控芯片，工作台，油浸物镜，荧光装置，转染装置以及光镊装置，其中：

微流控芯片放置于工作台上，其内部先后注入有DC细胞，含有LPS的营养液及T细胞；

所述探测装置包括CCD摄像机，滤光片，二向色镜及成像物镜，所述CCD摄像机依次通过滤光片，二向色镜及成像物镜后观测微流控芯片内DC细胞与T细胞相互作用后钙离子的荧光现象；

所述转染装置包括转染光源，光束衰减器以及光束扩展器，所述转染光源发射转染激光，该激光经光束衰减器进行激光功率衰减，再通过光束扩展器进行扩束，扩束后的激光穿过油浸物镜照射至微流控芯片上，使得营养液中的LPS快速进入DC细胞内，促进DC细胞成熟；

所述光镊装置包括光镊光源，光束扩展器，全反射平面镜及滤光器，所述光镊光源发射光镊激光并经光束扩展器扩束，所述全反射平面镜与该激光束呈45°角放置，使得该光束偏转90°后照射至滤光器上，通过滤光器过滤杂光后的光束穿过油浸物镜照射至微流控芯片上，将T细胞捕获转移以与DC细胞相互作用；

所述荧光装置包括荧光光源，全内反射荧光单元及滤光器，所述荧光光源发射激发光经全内反射荧光单元衰减，衰减后的激发光经过滤光器反射，并穿过油浸物镜照射至微流控芯片上，刺激T细胞中钙离子的荧光反应。

2.根据权利要求1所述的一种T细胞免疫应答的微流控光学分析系统，其特征在于：所述CCD摄像机还通过图像采集卡连接计算机，将采集的荧光图像传输至计算机进行处理。

3.根据权利要求1所述的一种T细胞免疫应答的微流控光学分析系统，其特征在于：所述微流控芯片为双层结构的直接接触式，包括PDMS芯片及PDMS盖片，所述PDMS芯片上具有反应室，DC细胞注入口，废液排出口，筛选区，T细胞注入口及缓冲液注入口，其中所述DC细胞注入口，反应室，筛选区及废液排出口依次连通，所述反应室为平行多通道结构，每条通道中间设有微井，用于捕获细胞并培养，所述筛选区下端分别连通T细胞注入口及缓冲液主注入口，所述缓冲液注入口有两个，分别位于T细胞注入口两侧。

4.根据权利要求1所述的一种T细胞免疫应答的微流控光学分析系统，其特征在于：所述微流控芯片为四层结构的间接接触式，包括顶层芯片，中间薄层以及底层芯片，顶层芯片中具有DC细胞注入口，DC细胞培养室及废液排出口，并依次连通，所述中间薄层为PDMS薄膜，具有阵列通孔，作为传递细胞因子的通道，所述底层芯片中具有T细胞注入口，T细胞免疫分析室以及废液排出口依次连通，所述T细胞免疫分析室中为阵列微井结构，用于捕获T细胞，所述DC细胞培养室，阵列通孔及T细胞免疫分析室上下同轴设置，玻片用于密封底层芯片。

5.一种基于权利要求3的微流控芯片的T细胞免疫应答的微流控光学分析方法，其特征在于包括如下步骤：

a、制备DC细胞悬液，经钙离子指示剂标记的T细胞悬液，PBS缓冲液及含有LPS的营养液，选用双层结构的直接接触式微流控芯片；

b、将DC细胞悬液从DC细胞注入口注入，DC细胞悬液流入反应室的各个通道内，DC细胞自行落入微井内，多余的细胞悬液经过筛选区从废液排出口排出；

c、在DC细胞注入口注入PBS缓冲液，冲洗通道中多余的DC细胞，并经废液排出口排出，在DC细胞注入口注入含有LPS的营养液，打开转染光源照射反应室，使得LPS落入微井并快速注入DC细胞内，促进DC细胞成熟；

d、关闭转染光源，在T细胞注入口注入T细胞悬液，同时在两侧缓冲液注入口注入PBS缓冲液，T细胞悬液在两侧缓冲液的作用下形成鞘流，使得T细胞悬液平缓有序流入筛选区，打开光镊光源，将筛选区的T细胞捕获向反应室内移动至微井上方，在重力作用下T细胞落入微井内与DC细胞共培养，T细胞捕获充足后关闭光镊光源，从DC细胞注入口注入营养液，补充共培养所需营养物质，多余细胞液，营养液及缓冲液从废液排出口排出并收集；

e、微井内DC细胞和T细胞相互作用，T细胞内的钙离子浓度发生变化，打开荧光光源，激发钙离子指示剂产生荧光反应，荧光经过成像物镜，二向色镜，滤光片传递至CCD摄像机进行捕捉记录荧光现象，并将记录的图形通过图形采集卡传输到计算机上处理分析。

6.一种基于权利要求4的微流控芯片的T细胞免疫应答的微流控光学分析方法，其特征在于包括如下步骤：

a、制备DC细胞悬液，经钙离子指示剂标记的T细胞悬液，PBS缓冲液及含有LPS的营养液，选用四层结构的间接接触式微流控芯片；

b、将DC细胞悬液从DC细胞注入口注入DC细胞悬液流入DC细胞培养室，然后在DC细胞注入口注入含有LPS的营养液；

c、打开转染光源照射DC细胞培养室，使得LPS快速进入DC细胞内，促进DC细胞成熟，多余的营养液及DC细胞液从废液排出口排出；

d、关闭转染光源，在T细胞注入口注入T细胞悬液，使得T细胞悬液流入T细胞免疫分析室，多余的T细胞悬液从废液排出口排出；

e、经LPS催化成熟的DC细胞分泌生物因子，在重力作用下生物因子通过中间薄层的阵列通孔传递到T细胞免疫分析室内，T细胞经生物因子的刺激后细胞内的钙离子浓度发生改变，打开荧光光源，激发钙离子指示剂产生荧光反应，荧光经过成像物镜，二向色镜，滤光片传递至CCD摄像机进行捕捉记录荧光现象，并将记录的图形通过图形采集卡传输到计算机上处理分析。