CN109187463B - 基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置及其检测分析方法 - Google Patents

基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置及其检测分析方法 Download PDF

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Abstract

基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置及其检测分析方法，它涉及紫外、电离辐射、核辐射与空间辐射损伤生物剂量评估领域。解决现有辐射损伤生物剂量分析检测设备和方法存在样品制备及检测时间长，操作复杂，影响检测因素多，缺乏空白对比导致检测准确性差的问题。装置由微流控芯片、辐照卡具、聚光透镜、光纤、光电倍增管、脉冲计数器及装置主体组成；方法：上样、辐照、加载芯片、检测与计算。或由微流控芯片、辐照卡具、聚光透镜、光纤、电动光学快门、光电倍增管、脉冲计数器及装置主体组成；方法：上样、加载芯片、开始检测并记录初始值、第一个辐照与检测周期、重复辐照与检测周期、计算。

Description

基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置及 其检测分析方法
技术领域
本发明涉及紫外、电离辐射、核辐射与空间辐射损伤生物剂量评估领域。
背景技术
辐射无论是低海拔的紫外线，还是高海拔的空间宇宙射线，甚至是放射线物质，都会在不知不觉中对生物产生辐射损伤。长期辐射时可出现精神衰弱、癌变和发生晶状体浑浊和出现白内障等。
现阶段的辐射损伤生物剂量分析方法与仪器，在使用的过程中，具有以下问题：
第一、胞浆分裂阻滞微核测定法与常规培养微核测定均需要经过复杂的操作、长时间培养(70h以上)以及大量镜下微核观察统计；
第二、血清过氧化脂质和抗氧化活性检测虽然相对简单，但也要经过缩合反应和铁还原反应，很难做到快速检测；
第三、淋巴细胞中γ-H2AX特异抗体荧光的检测主要依靠流式细胞仪和共聚焦显微镜，上述检测虽然功能强大，精度高，但是设备均需要激光器或者发光二极管激发并进行荧光检测，因此体积庞大、价格昂贵，操作复杂，而且辐射后需要几分钟后才有应激响应；
第四、缺乏合适的对比样品；
第五、受空间站或者航天器客观条件与操作人员专业技术要求限制等，在特殊场所难以开展监测分析；
第六、现有方法操作繁琐，大量试剂保存等问题，无法实现长时间的监测。
综上所述，现有辐射损伤生物剂量分析检测设备和方法存在样品制备及检测时间长，操作复杂，影响检测因素多，缺乏空白对比等导致检测准确性差的技术问题，解决以上问题，将会使辐射损伤生物剂量分析检测设备和方法发展到一个新的高度。
发明内容
本发明要解决现有辐射损伤生物剂量分析检测设备和方法存在样品制备及检测时间长，操作复杂，影响检测因素多，缺乏空白对比等导致检测准确性差的技术问题，而提供基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置及其检测分析方法。
基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置由微流控芯片、辐照卡具、聚光透镜、光纤、光电倍增管、脉冲计数器及装置主体组成；
所述的微流控芯片由芯片底层、微通道层和自粘膜层组成，且芯片底层、微通道层和自粘膜层由下至上依次叠放；微通道层上设有样品入口、微通道、对照区微腔室、辐照区微腔室、对照区微腔室出口及辐照区微腔室出口，样品入口经微通道分别与对照区微腔室和辐照区微腔室相连通，对照区微腔室经微通道与对照区微腔室出口相连通，辐照区微腔室经微通道与辐照区微腔室出口相连通；
辐照卡具由防辐射顶板、辐射窗口层、芯片固定支托和底板组成，且防辐射顶板、辐射窗口层、芯片固定支托和底板由上至下依次叠放；所述的芯片固定支托上设有与微流控芯片外形相同的凹槽，微流控芯片设置于芯片固定支托凹槽内，辐射窗口层上设有与微流控芯片的辐照区微腔室位置对应的镂空辐射窗口，芯片固定支托上设有与微流控芯片的对照区微腔室和辐照区微腔室位置对应的2个镂空检测窗口；且所述的对照区微腔室及辐照区微腔室中最远两点之间的距离小于镂空辐射窗口及2个镂空检测窗口的直径；
所述的辐照卡具通过螺栓或者磁柱固定连接防辐射顶板、辐射窗口层、芯片固定支托和底板；
装置主体包括顶盖、遮光板及腔体，腔体与顶盖相配合，在腔体与顶盖之间设有遮光板，遮光板上表面对角设置一对限位块，辐照卡具设置于一对限位块内，遮光板上设有与芯片固定支托的2个镂空检测窗口位置对应的镂空窗口，2个聚光透镜固定于遮光板下表面并与镂空窗口位置相对应，2个聚光透镜通过光纤分别与2个光电倍增管的输入端相连接，2个光电倍增管的输出端通过电缆与脉冲计数器的数据输入端相连接，脉冲计数器的数据输出端与计算机的数据输入端相连接。
基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置的检测分析方法，是按以下步骤进行的：
一、上样：
取下微流控芯片的自粘膜层，通过样品入口将发光菌液注入对照区微腔室和辐照区微腔室，盖上自粘膜层；
二、辐照：
将芯片固定支托及底板由上至下依次叠放，再将微流控芯片置于芯片固定支托中，然后依次加盖辐射窗口层及防辐射顶板并紧固，将装有微流控芯片的辐照卡具放置于基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置外的待辐射位置，并使防辐射顶板对着辐射源方向，打开或者移除辐照卡具的防辐射顶板，辐照并开始计时；
三、加载芯片：
辐照结束后，将防辐射顶板复位，打开顶盖，然后打开或者移除辐照卡具的辐射窗口层和底板，将调整后的辐照卡具固定于遮光板上对角设置的一对限位块内，且芯片固定支托的2个镂空检测窗口与遮光板上的镂空窗口位置相对应，然后关闭顶盖；
四、检测与计算：
启动两路光电倍增管，并将两路脉冲计数器的值传递给计算机，辐照区微腔室和对照区微腔室对应的比值用于衡量辐照期间的辐射生物损伤。
基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置由微流控芯片、辐照卡具、聚光透镜、光纤、电动光学快门、光电倍增管、脉冲计数器及装置主体组成；
所述的微流控芯片由芯片底层、微通道层和自粘膜层组成，且芯片底层、微通道层和自粘膜层由下至上依次叠放；微通道层上设有样品入口、微通道、对照区微腔室、辐照区微腔室、对照区微腔室出口及辐照区微腔室出口，样品入口经微通道分别与对照区微腔室和辐照区微腔室相连通，对照区微腔室经微通道与对照区微腔室出口相连通，辐照区微腔室经微通道与辐照区微腔室出口相连通；
辐照卡具由防辐射顶板、辐射窗口层和芯片固定支托组成，且防辐射顶板、辐射窗口层和芯片固定支托由上至下依次叠放；所述的芯片固定支托上设有与微流控芯片外形相同的凹槽，微流控芯片设置于芯片固定支托凹槽内，辐射窗口层上设有与微流控芯片的辐照区微腔室位置对应的镂空辐射窗口，芯片固定支托上设有与微流控芯片的对照区微腔室和辐照区微腔室位置对应的2个镂空检测窗口；且所述的对照区微腔室及辐照区微腔室中最远两点之间的距离小于镂空辐射窗口及2个镂空检测窗口的直径；
所述的辐照卡具通过磁柱固定连接辐射窗口层和芯片固定支托；
装置主体包括顶盖、遮光板、腔体及2根导轨，腔体与顶盖相配合，在腔体与顶盖之间设有遮光板，遮光板上表面对角设置一对限位块，辐射窗口层和芯片固定支托设置于一对限位块内，遮光板上设有与芯片固定支托的2个镂空检测窗口位置对应的镂空窗口，2个聚光透镜固定于遮光板下表面并与镂空窗口位置相对应，2个聚光透镜通过光纤分别与2个光电倍增管的输入端相连接，且聚光透镜与光电倍增管之间均设有电动光学快门，2个光电倍增管的输出端通过电缆与脉冲计数器的数据输入端相连接，脉冲计数器的数据输出端与计算机的数据输入端相连接；
防辐射顶板一侧侧面延长度方向设有齿条，2根导轨水平穿过防辐射顶板长度方向，且2根导轨两端固定于顶盖内部侧壁上，驱动电机通过蜗杆与蜗轮连接，蜗轮与第一齿轮同轴连接，第一齿轮与齿条相啮合；所述的第一齿轮、蜗轮、蜗杆形成的齿轮组与驱动电机均固定在顶盖上；
所述的导轨两端分别设有行程开关；所述的顶盖对应于辐射窗口层的镂空辐射窗口的位置设有玻璃窗口；行程开关的信号输出端与计算机的信号输入端相连接；
所述的驱动电机及电动光学快门的控制信号输入端与计算机的控制信号输出端相连接。
基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置的检测分析方法，是按以下步骤进行的：
一、上样：
取下微流控芯片的自粘膜层，通过样品入口将发光菌液注入对照区微腔室和辐照区微腔室，盖上自粘膜层；
二、加载芯片：
2个电动光学快门处于关闭状态，防辐射顶板处于左侧关闭状态，打开顶盖，将微流控芯片置于芯片固定支托中，将装有微流控芯片的芯片固定支托固定于遮光板上对角设置的一对限位块内，然后在芯片固定支托上表面加盖辐射窗口层，关闭顶盖；
三、开始检测，记录初始值：
2个电动光学快门处于关闭状态，防辐射顶板处于左侧关闭状态，启动两路光电倍增管，并将两路脉冲计数器的值作为背景值传递给计算机，用于监测设备状态，打开2个电动光学快门，作为初始的发光菌光信号经过两路光电倍增管，并将两路脉冲计数器的值传递给计算机，辐照区微腔室和对照区微腔室对应的比值作为相对发光强度初始比值，所述的相对发光强度初始比值为1，关闭2个电动光学快门；
四、第一个辐照与检测周期：
首先，防辐射顶板自动打开，接受辐照，同时辐照计时开始计数，然后根据程序设置周期辐照时间T1，防辐射顶板自动复位，辐照计时暂停，自动打开2个电动光学快门，发光菌发出的光信号经过两路光电倍增管，并将两路脉冲计数器的值传递给计算机，分别作为辐照T1时间后的辐射损伤信号和空白信号，最后关闭2个电动光学快门；
五、重复辐照与检测周期：
重复步骤四，依次记录累计的辐射时间和对应的信号，至累计辐射时间T达到程序设置数值，防辐射顶板复位与电动光学快门关闭，检测结束；
六、计算：
辐照区微腔室和对照区微腔室对应的比值作为相对发光强度，相对发光强度下降到初始比值的一半为EC50，即为引起发光菌50％相对发光强度的辐射损伤生物剂量。
本发明的有益效果是：
发光细菌是一种在暗室中能发出肉眼可见的蓝绿光的细菌，其最大发射波长在450～490nm之间。一旦发光细菌接触辐射以后，酶系统受到破坏甚至是细胞死亡都会导致其发光强度下降；有的辐射污染物能够与发光细菌的荧光素酶结合，从而干扰细菌的生物发光过程；有的辐射损伤则是破坏了细胞表面的感受器，扰乱了细胞膜功能，导致细胞失活从而降低了发光强度，因而能够反映辐射对生命个体的影响，从而直观反映辐射对生物体的损伤效应。
第一、发光细菌可以以冻干粉的状态长时间保存和携带，以复苏液混合15分钟后即可使用，不需要操作人员具有特殊的专业技术；
第二、发光细菌同时以细胞水平与个体水平作为生物指示，以发光强度衡量辐射产生的生物损伤，比仅仅检测单一的DNA片断或者蛋白等更全面反映辐射对生物体功能的影响；
第三、实现快速检测，每次辐照后仅需10s左右即可检测完成；
第四、无论是芯片还是卡具均设有空白对比，以消除干扰；
第五、具有单次检测体积小的特点(20微升)，进而降低了检测使用成本；
第六、发光细菌尺寸小，10微升的体积就对应大量的发光菌，达到10000～100000个，具有足够的统计学数量，且发光细菌具有鞭毛可以游走，因此受辐射照射会更均匀；
第七、通过微通道层上微腔室及微通道等体积确定检测总量，减少了人为操作带来的误差，确保了检测结果准确性；
第八、采用辐照与检测装置分离操作时，具有空间和时间的灵活性，空间灵活性，即可以采用多个辐照附件布置在不同检测地点接受辐照暴露实验，辐照后依次加载到仪器读取发光细菌发光强度变化，时间灵活性，即暴露时间可以根据需求灵活设置，因为辐照后加载到仪器的读取时间非常快，所以这种方式不会因为一个检测而长时间占用检测装置，这种方式适用于辐射规律与环境已知的检测；
第九、采用辐照与检测装置一体自动操作时，可以实现实时监测辐照暴露对发光细菌影响的功能，尤其适用于监测不可预测的突发辐射对指示生物的影响与分析。
附图说明
图1为具体实施方式一或十二所述的微流控芯片的结构示意图；
图2为具体实施方式一或十二所述的微流控芯片的分解结构示意图；
图3为具体实施方式一所述的辐照卡具的结构示意图；
图4为具体实施方式一所述的辐照卡具的分解结构示意图；
图5为具体实施方式十一步骤三辐照卡具移除辐射窗口层和底板的基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置结构示意图；
图6为具体实施方式三或十四所述的微通道层的结构示意图；
图7为具体实施方式七或十八所述的微通道层的结构示意图；
图8为具体实施方式八所述的辐照卡具的结构示意图；
图9为具体实施方式九所述的辐照卡具的结构示意图；
图10为具体实施方式九所述的辐照卡具打开后的结构示意图；
图11为具体实施方式十所述的辐照卡具中磁柱的结构示意图；
图12为具体实施方式十二所述的基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置的结构示意图。
具体实施方案
具体实施方式一：结合图1～5具体说明本实施方式，本实施方式基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置由微流控芯片1、辐照卡具2、聚光透镜3、光纤4、光电倍增管5、脉冲计数器6及装置主体7组成；
所述的微流控芯片1由芯片底层11、微通道层12和自粘膜层13组成，且芯片底层11、微通道层12和自粘膜层13由下至上依次叠放；微通道层12上设有样品入口121、微通道120、对照区微腔室122、辐照区微腔室124、对照区微腔室出口123及辐照区微腔室出口125，样品入口121经微通道120分别与对照区微腔室122和辐照区微腔室124相连通，对照区微腔室122经微通道120与对照区微腔室出口123相连通，辐照区微腔室124经微通道120与辐照区微腔室出口125相连通；
辐照卡具2由防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22和底板23组成，且防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22和底板23由上至下依次叠放；所述的芯片固定支托22上设有与微流控芯片1外形相同的凹槽，微流控芯片1设置于芯片固定支托22凹槽内，辐射窗口层21上设有与微流控芯片1的辐照区微腔室124位置对应的镂空辐射窗口211，芯片固定支托22上设有与微流控芯片1的对照区微腔室122和辐照区微腔室124位置对应的2个镂空检测窗口221；且所述的对照区微腔室122及辐照区微腔室124中最远两点之间的距离小于镂空辐射窗口211及2个镂空检测窗口221的直径；
所述的辐照卡具2通过螺栓24或者磁柱25固定连接防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22和底板23；
装置主体7包括顶盖71、遮光板72及腔体73，腔体73与顶盖71相配合，在腔体73与顶盖71之间设有遮光板72，遮光板72上表面对角设置一对限位块721，辐照卡具2设置于一对限位块721内，遮光板72上设有与芯片固定支托22的2个镂空检测窗口221位置对应的镂空窗口，2个聚光透镜3固定于遮光板72下表面并与镂空窗口位置相对应，2个聚光透镜3通过光纤4分别与2个光电倍增管5的输入端相连接，2个光电倍增管5的输出端通过电缆61与脉冲计数器6的数据输入端相连接，脉冲计数器6的数据输出端与计算机9的数据输入端相连接。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的对照区微腔室122及辐照区微腔室124均为圆形腔室或由多个小腔室或者通道串联组成。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图6具体说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二之一的不同点是：当所述的对照区微腔室122及辐照区微腔室124均由多个小腔室串联组成时，所述的多个小腔室水平并列设置且首尾串联，小腔室首尾之间相连通的微通道120曲率半径为1mm，小腔室纵向之间的间隙为1mm，所述的小腔室均为箭头状的四边形，小腔室宽度最宽为2mm，短边边长为1.8mm，小腔室长度为13mm，深度为100μm；当所述的对照区微腔室122及辐照区微腔室124均为圆形腔室时，所述的圆形腔室的直径为11mm，深度为100μm。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一的不同点是：所述的微通道层12上的微通道120宽度为200μm，深度为100μm；所述的微通道层12上的样品入口121、对照区微腔室出口123及辐照区微腔室出口125均为贯穿微通道层12的通孔，直径为1mm；所述的芯片底层11的材质为玻璃，厚度为0.5mm；所述的微通道层12的材质为玻璃，厚度为0.5mm；所述的自粘膜层13的材质为PET，厚度为50μm；所述的微流控芯片1的长为75mm，宽为25mm；所述的防辐射顶板20与底板23的材质为铅，厚度为10mm；所述的辐射窗口层21与芯片固定支托22的材质为铝，厚度为6mm，所述的芯片固定支托22上设有的凹槽深度为4mm；所述的防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22及底板23的长为95mm，宽为35mm；所述的顶盖71、遮光板72及腔体73均为不透光的材质。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：结合图2具体说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一至四之一的不同点是：所述的微流控芯片1的对照区微腔室122的一侧端角为等腰直角三角形缺口；所述的镂空辐射窗口211与镂空检测窗口221直径均为12mm。其它与具体实施方式一至四相同。
本具体实施方式腰直角三角形缺口的设置用于防止芯片放错位置，缺口边长为5mm。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一的不同点是：所述的样品入口121经两条微通道120分别与对照区微腔室122和辐照区微腔室124相连通。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：结合图7具体说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一至六之一的不同点是：所述的样品入口121经一条输入通道126与两条微通道120相连通，两条微通道120分别与对照区微腔室122和辐照区微腔室124相连通。其它与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：结合图8具体说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一至七之一的不同点是：所述的辐照卡具2通过多个螺栓24固定连接防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22和底板23。其它与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：结合图9及10具体说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一至八之一的不同点是：本实施方式所述的所述的辐照卡具2的一角设有一个螺栓24连接防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22和底板23，且防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22和底板23以螺栓24为中心轴旋转。其它与具体实施方式一至八相同。
紧固时将螺栓24拧紧，使用时将螺栓24旋松，旋转防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22或底板23。
具体实施方式十：结合图11具体说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一至九之一的不同点是：所述的辐照卡具2通过多个磁柱25固定连接防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22和底板23，所述的磁柱25分别设置于防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22和底板23内，且磁柱25厚度分别与防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22和底板23厚度相同，磁柱25上表面分别位于防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22和底板23上表面下方，且距离为1mm，所述的磁柱25直径为6mm。其它与具体实施方式一至九相同。
本具体实施方式磁柱25上沿下移1mm，即形成上面下凹1mm，下面下凸1mm，这样上下两块板既可以通过磁力连接，又能借助磁柱定位，防止上下两板对位不准。
具体实施方式十一：结合图4及图5具体说明本实施方式，本实施方式基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置的检测分析方法，是按以下步骤进行的：
一、上样：
取下微流控芯片1的自粘膜层13，通过样品入口121将发光菌液注入对照区微腔室122和辐照区微腔室124，盖上自粘膜层13；
二、辐照：
将芯片固定支托22及底板23由上至下依次叠放，再将微流控芯片1置于芯片固定支托22中，然后依次加盖辐射窗口层21及防辐射顶板20并紧固，将装有微流控芯片1的辐照卡具2放置于基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置外的待辐射位置，并使防辐射顶板20对着辐射源方向，打开或者移除辐照卡具2的防辐射顶板20，辐照并开始计时；
三、加载芯片：
辐照结束后，将防辐射顶板20复位，打开顶盖71，然后打开或者移除辐照卡具2的辐射窗口层21和底板23，将调整后的辐照卡具2固定于遮光板72上对角设置的一对限位块721内，且芯片固定支托22的2个镂空检测窗口221与遮光板72上的镂空窗口位置相对应，然后关闭顶盖71；
四、检测与计算：
启动两路光电倍增管5，并将两路脉冲计数器6的值传递给计算机9，辐照区微腔室124和对照区微腔室122对应的比值用于衡量辐照期间的辐射生物损伤。
本具体实施方式步骤一通过样品入口121将发光菌液注入对照区微腔室122和辐照区微腔室124，确保所有腔室充满菌液且没有进入气泡。
光电倍增管5的信号一直有输出，启动时是通过程序控制读取和记录数据。
本实施方式的有益效果是：
发光细菌是一种在暗室中能发出肉眼可见的蓝绿光的细菌，其最大发射波长在450～490nm之间。一旦发光细菌接触辐射以后，酶系统受到破坏甚至是细胞死亡都会导致其发光强度下降；有的辐射污染物能够与发光细菌的荧光素酶结合，从而干扰细菌的生物发光过程；有的辐射损伤则是破坏了细胞表面的感受器，扰乱了细胞膜功能，导致细胞失活从而降低了发光强度，因而能够反映辐射对生命个体的影响，从而直观反映辐射对生物体的损伤效应。
第一、发光细菌可以以冻干粉的状态长时间保存和携带，以复苏液混合15分钟后即可使用，不需要操作人员具有特殊的专业技术；
第二、发光细菌同时以细胞水平与个体水平作为生物指示，以发光强度衡量辐射产生的生物损伤，比仅仅检测单一的DNA片断或者蛋白等更全面反映辐射对生物体功能的影响；
第三、实现快速检测，每次辐照后仅需10s左右即可检测完成；
第四、无论是芯片还是卡具均设有空白对比，以消除干扰；
第五、具有单次检测体积小的特点(20微升)，进而降低了检测使用成本；
第六、发光细菌尺寸小，10微升的体积就对应大量的发光菌，达到10000～100000个，具有足够的统计学数量，且发光细菌具有鞭毛可以游走，因此受辐射照射会更均匀；
第七、通过微通道层12上微腔室及微通道等体积确定检测总量，减少了人为操作带来的误差，确保了检测结果准确性；
第八、采用辐照与检测装置分离操作，具有空间和时间的灵活性，空间灵活性，即可以采用多个辐照附件布置在不同检测地点接受辐照暴露实验，辐照后依次加载到仪器读取发光细菌发光强度变化，时间灵活性，即暴露时间可以根据需求灵活设置，因为辐照后加载到仪器的读取时间非常快，所以这种方式不会因为一个检测而长时间占用检测装置，这种方式适用于辐射规律与环境已知的检测。
具体实施方式十二：结合图1、2及12具体说明本实施方式，本实施方式基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置由微流控芯片1、辐照卡具2、聚光透镜3、光纤4、电动光学快门51、光电倍增管5、脉冲计数器6及装置主体7组成；
所述的微流控芯片1由芯片底层11、微通道层12和自粘膜层13组成，且芯片底层11、微通道层12和自粘膜层13由下至上依次叠放；微通道层12上设有样品入口121、微通道120、对照区微腔室122、辐照区微腔室124、对照区微腔室出口123及辐照区微腔室出口125，样品入口121经微通道120分别与对照区微腔室122和辐照区微腔室124相连通，对照区微腔室122经微通道120与对照区微腔室出口123相连通，辐照区微腔室124经微通道120与辐照区微腔室出口125相连通；
辐照卡具2由防辐射顶板20、辐射窗口层21和芯片固定支托22组成，且防辐射顶板20、辐射窗口层21和芯片固定支托22由上至下依次叠放；所述的芯片固定支托22上设有与微流控芯片1外形相同的凹槽，微流控芯片1设置于芯片固定支托22凹槽内，辐射窗口层21上设有与微流控芯片1的辐照区微腔室124位置对应的镂空辐射窗口211，芯片固定支托22上设有与微流控芯片1的对照区微腔室122和辐照区微腔室124位置对应的2个镂空检测窗口221；且所述的对照区微腔室122及辐照区微腔室124中最远两点之间的距离小于镂空辐射窗口211及2个镂空检测窗口221的直径；
所述的辐照卡具2通过磁柱25固定连接辐射窗口层21和芯片固定支托22；
装置主体7包括顶盖71、遮光板72、腔体73及2根导轨222，腔体73与顶盖71相配合，在腔体73与顶盖71之间设有遮光板72，遮光板72上表面对角设置一对限位块721，辐射窗口层21和芯片固定支托22设置于一对限位块721内，遮光板72上设有与芯片固定支托22的2个镂空检测窗口221位置对应的镂空窗口，2个聚光透镜3固定于遮光板72下表面并与镂空窗口位置相对应，2个聚光透镜3通过光纤4分别与2个光电倍增管5的输入端相连接，且聚光透镜3与光电倍增管5之间均设有电动光学快门51，2个光电倍增管5的输出端通过电缆61与脉冲计数器6的数据输入端相连接，脉冲计数器6的数据输出端与计算机的数据输入端相连接；
防辐射顶板20一侧侧面延长度方向设有齿条201，2根导轨222水平穿过防辐射顶板20长度方向，且2根导轨222两端固定于顶盖71内部侧壁上，驱动电机205通过蜗杆204与蜗轮203连接，蜗轮203与第一齿轮202同轴连接，第一齿轮202与齿条201相啮合；所述的第一齿轮202、蜗轮203、蜗杆204形成的齿轮组与驱动电机205均固定在顶盖71上；
所述的导轨222两端分别设有行程开关8；所述的顶盖71对应于辐射窗口层21的镂空辐射窗口211的位置设有玻璃窗口711；行程开关8的信号输出端与计算机的信号输入端相连接；
所述的驱动电机205及电动光学快门51的控制信号输入端与计算机的控制信号输出端相连接。
本具体实施方式驱动电机204正转与反转即可实现防辐射顶板20的打开和关闭，以完成辐照和检测交替连续进行的功能，所述的驱动电机204可使用伺服电机。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式十二的不同点是：所述的对照区微腔室122及辐照区微腔室124均为圆形腔室或由多个小腔室或者通道串联组成。其它与具体实施方式十二相同。
具体实施方式十四：结合图6具体说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式十二或十三之一的不同点是：当所述的对照区微腔室122及辐照区微腔室124均由多个小腔室串联组成时，所述的多个小腔室水平并列设置且首尾串联，小腔室首尾之间相连通的微通道120曲率半径为1mm，小腔室纵向之间的间隙为1mm，所述的小腔室均为箭头状的四边形，小腔室宽度最宽为2mm，短边边长为1.8mm，小腔室长度为13mm，深度为100μm；当所述的对照区微腔室122及辐照区微腔室124均为圆形腔室时，所述的圆形腔室的直径为11mm，深度为100μm。其它与具体实施方式十二或十三相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式十二至十四之一的不同点是：所述的微通道层12上的微通道120宽度为200μm，深度为100μm；所述的微通道层12上的样品入口121、对照区微腔室出口123及辐照区微腔室出口125均为贯穿微通道层12的通孔，直径为1mm；所述的芯片底层11的材质为玻璃，厚度为0.5mm；所述的微通道层12的材质为玻璃，厚度为0.5mm；所述的自粘膜层13的材质为PET，厚度为50μm；所述的微流控芯片1的长为75mm，宽为25mm；所述的防辐射顶板20与底板23的材质为铅，厚度为10mm；所述的辐射窗口层21与芯片固定支托22的材质为铝，厚度为6mm，所述的芯片固定支托22上设有的凹槽深度为4mm；所述的防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22及底板23的长为95mm，宽为35mm；所述的顶盖71、遮光板72及腔体73均为不透光的材质。其它与具体实施方式十二至十四相同。
具体实施方式十六：结合图2具体说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式十二至十五之一的不同点是：所述的微流控芯片1的对照区微腔室122的一侧端角为等腰直角三角形缺口；所述的镂空辐射窗口211与镂空检测窗口221直径均为12mm。其它与具体实施方式十二至十五相同。
本具体实施方式腰直角三角形缺口的设置用于防止芯片放错位置，缺口边长为5mm。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式十二至十六之一的不同点是：所述的样品入口121经两条微通道120分别与对照区微腔室122和辐照区微腔室124相连通。其它与具体实施方式十二至十六相同。
具体实施方式十八：结合图7具体说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式十二至十七之一的不同点是：所述的样品入口121经一条输入通道126与两条微通道120相连通，两条微通道120分别与对照区微腔室122和辐照区微腔室124相连通。其它与具体实施方式十二至十七相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式十二至十八一的不同点是：所述的辐照卡具2通过磁柱25固定连接辐射窗口层21和芯片固定支托22，所述的磁柱25分别设置于辐射窗口层21和芯片固定支托22内，且磁柱25厚度分别与辐射窗口层21和芯片固定支托22厚度相同，磁柱25上表面分别位于辐射窗口层21和芯片固定支托22上表面下方，且距离为1mm，所述的磁柱25直径为6mm。其它与具体实施方式十二至十八相同。
本具体实施方式磁柱25上沿下移1mm，即形成上面下凹1mm，下面下凸1mm，这样上下两块板既可以通过磁力连接，又能借助磁柱定位，防止上下两板对位不准。
具体实施方式二十：结合图12具体说明本实施方式，本实施方式基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置的检测分析方法，是按以下步骤进行的：
一、上样：
取下微流控芯片1的自粘膜层13，通过样品入口121将发光菌液注入对照区微腔室122和辐照区微腔室124，盖上自粘膜层13；
二、加载芯片：
2个电动光学快门51处于关闭状态，防辐射顶板20处于左侧关闭状态，打开顶盖71，将微流控芯片1置于芯片固定支托22中，将装有微流控芯片1的芯片固定支托22固定于遮光板72上对角设置的一对限位块721内，然后在芯片固定支托22上表面加盖辐射窗口层21，关闭顶盖71；
三、开始检测，记录初始值：
2个电动光学快门51处于关闭状态，防辐射顶板20处于左侧关闭状态，启动两路光电倍增管5，并将两路脉冲计数器6的值作为背景值传递给计算机，用于监测设备状态，打开2个电动光学快门51，作为初始的发光菌光信号经过两路光电倍增管5，并将两路脉冲计数器6的值传递给计算机，辐照区微腔室124和对照区微腔室122对应的比值作为相对发光强度初始比值，所述的相对发光强度初始比值为1，关闭2个电动光学快门51；
四、第一个辐照与检测周期：
首先，防辐射顶板20自动打开，接受辐照，同时辐照计时开始计数，然后根据程序设置周期辐照时间T1，防辐射顶板20自动复位，辐照计时暂停，自动打开2个电动光学快门51，发光菌发出的光信号经过两路光电倍增管5，并将两路脉冲计数器6的值传递给计算机，分别作为辐照T1时间后的辐射损伤信号和空白信号，最后关闭2个电动光学快门51；
五、重复辐照与检测周期：
重复步骤四，依次记录累计的辐射时间和对应的信号，至累计辐射时间T达到程序设置数值，防辐射顶板20复位与电动光学快门51关闭，检测结束；
六、计算：
辐照区微腔室124和对照区微腔室122对应的比值作为相对发光强度，相对发光强度下降到初始比值的一半为EC50，即为引起发光菌50％相对发光强度的辐射损伤生物剂量。
本具体实施方式步骤一通过样品入口121将发光菌液注入对照区微腔室122和辐照区微腔室124，确保所有腔室充满菌液且没有进入气泡。
本具体实施方式步骤三在腔室没有缺陷以及腔室内没有气泡的情况下这个初始比值应当为1。
本具体实施方式电动光学快门51可防止辐射暴露时的辐射信号进入光电倍增管，所以暴露时快门关闭。
光电倍增管5的信号一直有输出，启动时是通过程序控制读取和记录数据。
本实施方式的有益效果是：
发光细菌是一种在暗室中能发出肉眼可见的蓝绿光的细菌，其最大发射波长在450～490nm之间。一旦发光细菌接触辐射以后，酶系统受到破坏甚至是细胞死亡都会导致其发光强度下降；有的辐射污染物能够与发光细菌的荧光素酶结合，从而干扰细菌的生物发光过程；有的辐射损伤则是破坏了细胞表面的感受器，扰乱了细胞膜功能，导致细胞失活从而降低了发光强度，因而能够反映辐射对生命个体的影响，从而直观反映辐射对生物体的损伤效应。
第一、发光细菌可以以冻干粉的状态长时间保存和携带，以复苏液混合15分钟后即可使用，不需要操作人员具有特殊的专业技术；
第二、发光细菌同时以细胞水平与个体水平作为生物指示，以发光强度衡量辐射产生的生物损伤，比仅仅检测单一的DNA片断或者蛋白等更全面反映辐射对生物体功能的影响；
第三、实现快速检测，每次辐照后仅需10s左右即可检测完成；
第四、无论是芯片还是卡具均设有空白对比，以消除干扰；
第五、具有单次检测体积小的特点(20微升)，进而降低了检测使用成本；
第六、发光细菌尺寸小，10微升的体积就对应大量的发光菌，达到10000～100000个，具有足够的统计学数量，且发光细菌具有鞭毛可以游走，因此受辐射照射会更均匀；
第七、通过微通道层12上微腔室及微通道等体积确定检测总量，减少了人为操作带来的误差，确保了检测结果准确性；
第八、采用辐照与检测装置一体自动操作，可以实现实时监测辐照暴露对发光细菌影响的功能，尤其适用于监测不可预测的突发辐射对指示生物的影响与分析。
采用下述试验验证本发明效果：
实施例一：结合图1～5、7及8具体说明本实施例。
基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置由微流控芯片1、辐照卡具2、聚光透镜3、光纤4、光电倍增管5、脉冲计数器6及装置主体7组成；
所述的微流控芯片1由芯片底层11、微通道层12和自粘膜层13组成，且芯片底层11、微通道层12和自粘膜层13由下至上依次叠放；微通道层12上设有样品入口121、微通道120、对照区微腔室122、辐照区微腔室124、对照区微腔室出口123及辐照区微腔室出口125，样品入口121经微通道120分别与对照区微腔室122和辐照区微腔室124相连通，对照区微腔室122经微通道120与对照区微腔室出口123相连通，辐照区微腔室124经微通道120与辐照区微腔室出口125相连通；
辐照卡具2由防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22和底板23组成，且防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22和底板23由上至下依次叠放；所述的芯片固定支托22上设有与微流控芯片1外形相同的凹槽，微流控芯片1设置于芯片固定支托22凹槽内，辐射窗口层21上设有与微流控芯片1的辐照区微腔室124位置对应的镂空辐射窗口211，芯片固定支托22上设有与微流控芯片1的对照区微腔室122和辐照区微腔室124位置对应的2个镂空检测窗口221；且所述的对照区微腔室122及辐照区微腔室124中最远两点之间的距离小于镂空辐射窗口211及2个镂空检测窗口221的直径；
所述的辐照卡具2通过螺栓24或者磁柱25固定连接防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22和底板23；
装置主体7包括顶盖71、遮光板72及腔体73，腔体73与顶盖71相配合，在腔体73与顶盖71之间设有遮光板72，遮光板72上表面对角设置一对限位块721，辐照卡具2设置于一对限位块721内，遮光板72上设有与芯片固定支托22的2个镂空检测窗口221位置对应的镂空窗口，2个聚光透镜3固定于遮光板72下表面并与镂空窗口位置相对应，2个聚光透镜3通过光纤4分别与2个光电倍增管5的输入端相连接，2个光电倍增管5的输出端通过电缆61与脉冲计数器6的数据输入端相连接，脉冲计数器6的数据输出端与计算机9的数据输入端相连接。
所述的对照区微腔室122及辐照区微腔室124均由多个小腔室串联组成时，所述的多个小腔室水平并列设置且首尾串联，小腔室首尾之间相连通的微通道120曲率半径为1mm，小腔室纵向之间的间隙为1mm，所述的小腔室均为箭头状的四边形，小腔室宽度最宽为2mm，短边边长为1.8mm，小腔室长度为13mm，深度为100μm。
所述的微通道层12上的微通道120宽度为200μm，深度为100μm；所述的微通道层12上的样品入口121、对照区微腔室出口123及辐照区微腔室出口125均为贯穿微通道层12的通孔，直径为1mm；所述的芯片底层11的材质为玻璃，厚度为0.5mm；所述的微通道层12的材质为玻璃，厚度为0.5mm；所述的自粘膜层13的材质为PET，厚度为50μm；所述的微流控芯片1的长为75mm，宽为25mm；所述的防辐射顶板20与底板23的材质为铅，厚度为10mm；所述的辐射窗口层21与芯片固定支托22的材质为铝，厚度为6mm，所述的芯片固定支托22上设有的凹槽深度为4mm；所述的防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22及底板23的长为95mm，宽为35mm；所述的顶盖71、遮光板72及腔体73均为不透光的材质。
所述的微流控芯片1的对照区微腔室122的一侧端角为等腰直角三角形缺口，缺口边长为5mm；所述的辐射窗口211与检测窗口221直径均为12mm。
所述的样品入口121经一条输入通道126与两条微通道120相连通，两条微通道120分别与对照区微腔室122和辐照区微腔室124相连通。
所述的辐照卡具2通过多个螺栓24固定连接防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22和底板23。
基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置的检测分析方法，是按以下步骤进行的：
一、上样：
取下微流控芯片1的自粘膜层13，通过样品入口121将发光菌液注入对照区微腔室122和辐照区微腔室124，盖上自粘膜层13；
二、辐照：
将芯片固定支托22及底板23由上至下依次叠放，再将微流控芯片1置于芯片固定支托22中，然后依次加盖辐射窗口层21及防辐射顶板20并紧固，将装有微流控芯片1的辐照卡具2放置于基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置外的待辐射位置，并使防辐射顶板20对着辐射源方向，打开或者移除辐照卡具2的防辐射顶板20，辐照并开始计时；
三、加载芯片：
辐照结束后，将防辐射顶板20复位，打开顶盖71，然后打开或者移除辐照卡具2的辐射窗口层21和底板23，将调整后的辐照卡具2固定于遮光板72上对角设置的一对限位块721内，且芯片固定支托22的2个镂空检测窗口221与遮光板72上的镂空窗口位置相对应，然后关闭顶盖71；
四、检测与计算：
启动两路光电倍增管5，并将两路脉冲计数器6的值传递给计算机9，辐照区微腔室124和对照区微腔室122对应的比值用于衡量辐照期间的辐射生物损伤。
本实施例发光细菌为青海弧菌Q67，发光细菌以冻干粉的状态保存和携带，以0.9％的生理盐水为复苏液混合15分钟，得到OD600为2.0的发光菌液，不需要操作人员具有特殊的专业技术。
本实施例作为细胞水平与个体水平以发光细菌作为生物指示，以发光强度衡量辐射产生的生物损伤，比仅仅检测单一的DNA片断或者蛋白等更全面反映辐射对生物体功能的影响；
本实施例实现快速检测，每次辐照后仅需10s左右即可完成检测；
本实施例无论是芯片还是卡具均设有空白对比，以消除干扰；
本实施例通过微通道层12上微腔室及微同道等体积确定检测总量，检测仅需20μL体积，进而降低了检测使用成本；
本实施例采用辐照与检测装置分离操作，具有空间和时间的灵活性，空间灵活性，即可以采用多个辐照附件布放在不同检测地点接受辐照暴露实验，辐照后依次加载到仪器读取发光细菌发光强度变化，时间灵活性，即暴露时间可以根据需求灵活设置，因为辐照后加载到仪器的读取时间非常快，所以这种方式不会因为一个检测而长时间占用检测装置，这种方式适用于辐射规律与环境已知的检测。
实施例二：结合图6、11及12具体说明本实施例。
基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置由微流控芯片1、辐照卡具2、聚光透镜3、光纤4、电动光学快门51、光电倍增管5、脉冲计数器6及装置主体7组成；
所述的微流控芯片1由芯片底层11、微通道层12和自粘膜层13组成，且芯片底层11、微通道层12和自粘膜层13由下至上依次叠放；微通道层12上设有样品入口121、微通道120、对照区微腔室122、辐照区微腔室124、对照区微腔室出口123及辐照区微腔室出口125，样品入口121经微通道120分别与对照区微腔室122和辐照区微腔室124相连通，对照区微腔室122经微通道120与对照区微腔室出口123相连通，辐照区微腔室124经微通道120与辐照区微腔室出口125相连通；
辐照卡具2由防辐射顶板20、辐射窗口层21和芯片固定支托22组成，且防辐射顶板20、辐射窗口层21和芯片固定支托22由上至下依次叠放；所述的芯片固定支托22上设有与微流控芯片1外形相同的凹槽，微流控芯片1设置于芯片固定支托22凹槽内，辐射窗口层21上设有与微流控芯片1的辐照区微腔室124位置对应的镂空辐射窗口211，芯片固定支托22上设有与微流控芯片1的对照区微腔室122和辐照区微腔室124位置对应的2个镂空检测窗口221；且所述的对照区微腔室122及辐照区微腔室124中最远两点之间的距离小于镂空辐射窗口211及2个镂空检测窗口221的直径；
所述的辐照卡具2通过磁柱25固定连接辐射窗口层21和芯片固定支托22；
装置主体7包括顶盖71、遮光板72、腔体73及2根导轨222，腔体73与顶盖71相配合，在腔体73与顶盖71之间设有遮光板72，遮光板72上表面对角设置一对限位块721，辐射窗口层21和芯片固定支托22设置于一对限位块721内，遮光板72上设有与芯片固定支托22的2个镂空检测窗口221位置对应的镂空窗口，2个聚光透镜3固定于遮光板72下表面并与镂空窗口位置相对应，2个聚光透镜3通过光纤4分别与2个光电倍增管5的输入端相连接，且聚光透镜3与光电倍增管5之间均设有电动光学快门51，2个光电倍增管5的输出端通过电缆61与脉冲计数器6的数据输入端相连接，脉冲计数器6的数据输出端与计算机的数据输入端相连接；
防辐射顶板20一侧侧面延长度方向设有齿条201，2根导轨222水平穿过防辐射顶板20长度方向，且2根导轨222两端固定于顶盖71内部侧壁上，驱动电机205通过蜗杆204与蜗轮203连接，蜗轮203与第一齿轮202同轴连接，第一齿轮202与齿条201相啮合；所述的第一齿轮202、蜗轮203、蜗杆204形成的齿轮组与驱动电机205均固定在顶盖71上；
所述的导轨222两端分别设有行程开关8；所述的顶盖71对应于辐射窗口层21的镂空辐射窗口211的位置设有玻璃窗口711；行程开关8的信号输出端与计算机的信号输入端相连接；
所述的驱动电机205及电动光学快门51的控制信号输入端与计算机的控制信号输出端相连接；
所述的对照区微腔室122及辐照区微腔室124均由多个小腔室串联组成时，所述的多个小腔室水平并列设置且首尾串联，小腔室首尾之间相连通的微通道120曲率半径为1mm，小腔室纵向之间的间隙为1mm，所述的小腔室均为箭头状的四边形，小腔室宽度最宽为2mm，短边边长为1.8mm，小腔室长度为13mm，深度为100μm；
所述的微通道层12上的微通道120宽度为200μm，深度为100μm；所述的微通道层12上的样品入口121、对照区微腔室出口123及辐照区微腔室出口125均为贯穿微通道层12的通孔，直径为1mm；所述的芯片底层11的材质为玻璃，厚度为0.5mm；所述的微通道层12的材质为玻璃，厚度为0.5mm；所述的自粘膜层13的材质为PET，厚度为50μm；所述的微流控芯片1的长为75mm，宽为25mm；所述的防辐射顶板20与底板23的材质为铅，厚度为10mm；所述的辐射窗口层21与芯片固定支托22的材质为铝，厚度为6mm，所述的芯片固定支托22上设有的凹槽深度为4mm；所述的防辐射顶板20、辐射窗口层21、芯片固定支托22及底板23的长为95mm，宽为35mm；所述的顶盖71、遮光板72及腔体73均为不透光的材质；
所述的微流控芯片1的对照区微腔室122的一侧端角为等腰直角三角形缺口，缺口边长为5mm；所述的辐射窗口211与检测窗口221直径均为12mm；
所述的样品入口121经两条微通道120分别与对照区微腔室122和辐照区微腔室124相连通；
所述的辐照卡具2通过磁柱25固定连接辐射窗口层21和芯片固定支托22，所述的磁柱25分别设置于辐射窗口层21和芯片固定支托22内，且磁柱25厚度分别与辐射窗口层21和芯片固定支托22厚度相同，磁柱25上表面分别位于辐射窗口层21和芯片固定支托22上表面下方，且距离为1mm，所述的磁柱25直径为6mm。
基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置的检测分析方法，是按以下步骤进行的：
一、上样：
取下微流控芯片1的自粘膜层13，通过样品入口121将发光菌液注入对照区微腔室122和辐照区微腔室124，盖上自粘膜层13；
二、加载芯片：
2个电动光学快门51处于关闭状态，防辐射顶板20处于左侧关闭状态，打开顶盖71，将微流控芯片1置于芯片固定支托22中，将装有微流控芯片1的芯片固定支托22固定于遮光板72上对角设置的一对限位块721内，然后在芯片固定支托22上表面加盖辐射窗口层21，关闭顶盖71；
三、开始检测，记录初始值：
2个电动光学快门51处于关闭状态，防辐射顶板20处于左侧关闭状态，启动两路光电倍增管5，并将两路脉冲计数器6的值作为背景值传递给计算机，用于监测设备状态，打开2个电动光学快门51，作为初始的发光菌光信号经过两路光电倍增管5，并将两路脉冲计数器6的值传递给计算机，辐照区微腔室124和对照区微腔室122对应的比值作为相对发光强度初始比值，所述的相对发光强度初始比值为1，关闭2个电动光学快门51；
四、第一个辐照与检测周期：
首先，防辐射顶板20自动打开，接受辐照，同时辐照计时开始计数，然后根据程序设置周期辐照时间T1，防辐射顶板20自动复位，辐照计时暂停，自动打开2个电动光学快门51，发光菌发出的光信号经过两路光电倍增管5，并将两路脉冲计数器6的值传递给计算机，分别作为辐照T1时间后的辐射损伤信号和空白信号，最后关闭2个电动光学快门51；
五、重复辐照与检测周期：
重复步骤四，依次记录累计的辐射时间和对应的信号，至累计辐射时间T达到程序设置数值，防辐射顶板20复位与电动光学快门51关闭，检测结束；
六、计算：
辐照区微腔室124和对照区微腔室122对应的比值作为相对发光强度，相对发光强度下降到初始比值的一半为EC50，即为引起发光菌50％相对发光强度的辐射损伤生物剂量。
本实施例发光细菌为青海弧菌Q67，发光细菌以冻干粉的状态保存和携带，以0.9％的生理盐水为复苏液混合15分钟，得到OD600为2.0的发光菌液，不需要操作人员具有特殊的专业技术；
本实施例作为细胞水平与个体水平以发光细菌作为生物指示，以发光强度衡量辐射产生的生物损伤，比仅仅检测单一的DNA片断或者蛋白等更全面反映辐射对生物体功能的影响；
本实施例实现快速检测，每次辐照后仅需10s左右即可完成检测；
本实施例无论是芯片还是卡具均设有空白对比，以消除干扰；
本实施例通过微通道层12上微腔室及微同道等体积确定检测总量，检测仅需20μL体积，进而降低了检测使用成本；
本实施例采用辐照与检测装置一体自动操作，可以实现实时监测辐照暴露对发光细菌影响的功能，尤其适用于监测不可预测的突发辐射对指示生物的影响与分析。

Claims (10)

1.基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置，其特征在于基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置由微流控芯片(1)、辐照卡具(2)、聚光透镜(3)、光纤(4)、光电倍增管(5)、脉冲计数器(6)及装置主体(7)组成；
所述的微流控芯片(1)由芯片底层(11)、微通道层(12)和自粘膜层(13)组成，且芯片底层(11)、微通道层(12)和自粘膜层(13)由下至上依次叠放；微通道层(12)上设有样品入口(121)、微通道(120)、对照区微腔室(122)、辐照区微腔室(124)、对照区微腔室出口(123)及辐照区微腔室出口(125)，样品入口(121)经微通道(120)分别与对照区微腔室(122)和辐照区微腔室(124)相连通，对照区微腔室(122)经微通道(120)与对照区微腔室出口(123)相连通，辐照区微腔室(124)经微通道(120)与辐照区微腔室出口(125)相连通；
辐照卡具(2)由防辐射顶板(20)、辐射窗口层(21)、芯片固定支托(22)和底板(23)组成，且防辐射顶板(20)、辐射窗口层(21)、芯片固定支托(22)和底板(23)由上至下依次叠放；所述的芯片固定支托(22)上设有与微流控芯片(1)外形相同的凹槽，微流控芯片(1)设置于芯片固定支托(22)凹槽内，辐射窗口层(21)上设有与微流控芯片(1)的辐照区微腔室(124)位置对应的镂空辐射窗口(211)，芯片固定支托(22)上设有与微流控芯片(1)的对照区微腔室(122)和辐照区微腔室(124)位置对应的2个镂空检测窗口(221)；且所述的对照区微腔室(122)及辐照区微腔室(124)中最远两点之间的距离小于镂空辐射窗口(211)及2个镂空检测窗口(221)的直径；
所述的辐照卡具(2)通过螺栓(24)或者磁柱(25)固定连接防辐射顶板(20)、辐射窗口层(21)、芯片固定支托(22)和底板(23)；
装置主体(7)包括顶盖(71)、遮光板(72)及腔体(73)，腔体(73)与顶盖(71)相配合，在腔体(73)与顶盖(71)之间设有遮光板(72)，遮光板(72)上表面对角设置一对限位块(721)，辐照卡具(2)设置于一对限位块(721)内，遮光板(72)上设有与芯片固定支托(22)的2个镂空检测窗口(221)位置对应的镂空窗口，2个聚光透镜(3)固定于遮光板(72)下表面并与镂空窗口位置相对应，2个聚光透镜(3)通过光纤(4)分别与2个光电倍增管(5)的输入端相连接，2个光电倍增管(5)的输出端通过电缆(61)与脉冲计数器(6)的数据输入端相连接，脉冲计数器(6)的数据输出端与计算机(9)的数据输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置，其特征在于所述的对照区微腔室(122)及辐照区微腔室(124)均为圆形腔室或由多个小腔室或者通道串联组成。
3.根据权利要求2所述的基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置，其特征在于当所述的对照区微腔室(122)及辐照区微腔室(124)均由多个小腔室串联组成时，所述的多个小腔室水平并列设置且首尾串联，小腔室首尾之间相连通的微通道(120)曲率半径为1mm，小腔室纵向之间的间隙为1mm，所述的小腔室均为箭头状的四边形，小腔室宽度最宽为2mm，短边边长为1.8mm，小腔室长度为13mm，深度为100μm；当所述的对照区微腔室(122)及辐照区微腔室(124)均为圆形腔室时，所述的圆形腔室的直径为11mm，深度为100μm。
4.根据权利要求1所述的基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置，其特征在于所述的微通道层(12)上的微通道(120)宽度为200μm，深度为100μm；所述的微通道层(12)上的样品入口(121)、对照区微腔室出口(123)及辐照区微腔室出口(125)均为贯穿微通道层(12)的通孔，直径为1mm；所述的芯片底层(11)的材质为玻璃，厚度为0.5mm；所述的微通道层(12)的材质为玻璃，厚度为0.5mm；所述的自粘膜层(13)的材质为PET，厚度为50μm；所述的微流控芯片(1)的长为75mm，宽为25mm；所述的防辐射顶板(20)与底板(23)的材质为铅，厚度为10mm；所述的辐射窗口层(21)与芯片固定支托(22)的材质为铝，厚度为6mm，所述的芯片固定支托(22)上设有的凹槽深度为4mm；所述的防辐射顶板(20)、辐射窗口层(21)、芯片固定支托(22)及底板(23)的长为95mm，宽为35mm；所述的顶盖(71)、遮光板(72)及腔体(73)均为不透光的材质。
5.如权利要求1所述的基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置的检测分析方法，其特征在于基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置的检测分析方法，是按以下步骤进行的：
一、上样：
取下微流控芯片(1)的自粘膜层(13)，通过样品入口(121)将发光菌液注入对照区微腔室(122)和辐照区微腔室(124)，盖上自粘膜层(13)；
二、辐照：
将芯片固定支托(22)及底板(23)由上至下依次叠放，再将微流控芯片(1)置于芯片固定支托(22)中，然后依次加盖辐射窗口层(21)及防辐射顶板(20)并紧固，将装有微流控芯片(1)的辐照卡具(2)放置于待辐射位置，并使防辐射顶板(20)对着辐射源方向，打开或者移除辐照卡具(2)的防辐射顶板(20)，辐照并开始计时；
三、加载芯片：
辐照结束后，将防辐射顶板(20)复位，打开顶盖(71)，然后打开或者移除辐照卡具(2)的辐射窗口层(21)和底板(23)，将调整后的辐照卡具(2)固定于遮光板(72)上对角设置的一对限位块(721)内，且芯片固定支托(22)的2个镂空检测窗口(221)与遮光板(72)上的镂空窗口位置相对应，然后关闭顶盖(71)；
四、检测与计算：
启动两路光电倍增管(5)，并将两路脉冲计数器(6)的值传递给计算机(9)，辐照区微腔室(124)和对照区微腔室(122)对应的比值用于衡量辐照期间的辐射生物损伤。
6.基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置，其特征在于基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置由微流控芯片(1)、辐照卡具(2)、聚光透镜(3)、光纤(4)、电动光学快门(51)、光电倍增管(5)、脉冲计数器(6)及装置主体(7)组成；
所述的微流控芯片(1)由芯片底层(11)、微通道层(12)和自粘膜层(13)组成，且芯片底层(11)、微通道层(12)和自粘膜层(13)由下至上依次叠放；微通道层(12)上设有样品入口(121)、微通道(120)、对照区微腔室(122)、辐照区微腔室(124)、对照区微腔室出口(123)及辐照区微腔室出口(125)，样品入口(121)经微通道(120)分别与对照区微腔室(122)和辐照区微腔室(124)相连通，对照区微腔室(122)经微通道(120)与对照区微腔室出口(123)相连通，辐照区微腔室(124)经微通道(120)与辐照区微腔室出口(125)相连通；
辐照卡具(2)由防辐射顶板(20)、辐射窗口层(21)和芯片固定支托(22)组成，且防辐射顶板(20)、辐射窗口层(21)和芯片固定支托(22)由上至下依次叠放；所述的芯片固定支托(22)上设有与微流控芯片(1)外形相同的凹槽，微流控芯片(1)设置于芯片固定支托(22)凹槽内，辐射窗口层(21)上设有与微流控芯片(1)的辐照区微腔室(124)位置对应的镂空辐射窗口(211)，芯片固定支托(22)上设有与微流控芯片(1)的对照区微腔室(122)和辐照区微腔室(124)位置对应的2个镂空检测窗口(221)；且所述的对照区微腔室(122)及辐照区微腔室(124)中最远两点之间的距离小于镂空辐射窗口(211)及2个镂空检测窗口(221)的直径；
所述的辐照卡具(2)通过磁柱(25)固定连接辐射窗口层(21)和芯片固定支托(22)；
装置主体(7)包括顶盖(71)、遮光板(72)、腔体(73)及2根导轨(222)，腔体(73)与顶盖(71)相配合，在腔体(73)与顶盖(71)之间设有遮光板(72)，遮光板(72)上表面对角设置一对限位块(721)，辐射窗口层(21)和芯片固定支托(22)设置于一对限位块(721)内，遮光板(72)上设有与芯片固定支托(22)的2个镂空检测窗口(221)位置对应的镂空窗口，2个聚光透镜(3)固定于遮光板(72)下表面并与镂空窗口位置相对应，2个聚光透镜(3)通过光纤(4)分别与2个光电倍增管(5)的输入端相连接，且聚光透镜(3)与光电倍增管(5)之间均设有电动光学快门(51)，2个光电倍增管(5)的输出端通过电缆(61)与脉冲计数器(6)的数据输入端相连接，脉冲计数器(6)的数据输出端与计算机的数据输入端相连接；
防辐射顶板(20)一侧侧面延长度方向设有齿条(201)，2根导轨(222)水平穿过防辐射顶板(20)长度方向，且2根导轨(222)两端固定于顶盖(71)内部侧壁上，驱动电机(205)通过蜗杆(204)与蜗轮(203)连接，蜗轮(203)与第一齿轮(202)同轴连接，第一齿轮(202)与齿条(201)相啮合；所述的第一齿轮(202)、蜗轮(203)、蜗杆(204)形成的齿轮组与驱动电机(205)均固定在顶盖(71)上；
所述的导轨(222)两端分别设有行程开关(8)；所述的顶盖(71)对应于辐射窗口层(21)的镂空辐射窗口(211)的位置设有玻璃窗口(711)；行程开关(8)的信号输出端与计算机的信号输入端相连接；
所述的驱动电机(205)及电动光学快门(51)的控制信号输入端与计算机的控制信号输出端相连接。
7.根据权利要求6所述的基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置，其特征在于所述的对照区微腔室(122)及辐照区微腔室(124)均为圆形腔室或由多个小腔室或者通道串联组成。
8.根据权利要求7所述的基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置，其特征在于当所述的对照区微腔室(122)及辐照区微腔室(124)均由多个小腔室串联组成时，所述的多个小腔室水平并列设置且首尾串联，小腔室首尾之间相连通的微通道(120)曲率半径为1mm，小腔室纵向之间的间隙为1mm，所述的小腔室均为箭头状的四边形，小腔室宽度最宽为2mm，短边边长为1.8mm，小腔室长度为13mm，深度为100μm；当所述的对照区微腔室(122)及辐照区微腔室(124)均为圆形腔室时，所述的圆形腔室的直径为11mm，深度为100μm。
9.根据权利要求6所述的基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置，其特征在于所述的微通道层(12)上的微通道(120)宽度为200μm，深度为100μm；所述的微通道层(12)上的样品入口(121)、对照区微腔室出口(123)及辐照区微腔室出口(125)均为贯穿微通道层(12)的通孔，直径为1mm；所述的芯片底层(11)的材质为玻璃，厚度为0.5mm；所述的微通道层(12)的材质为玻璃，厚度为0.5mm；所述的自粘膜层(13)的材质为PET，厚度为50μm；所述的微流控芯片(1)的长为75mm，宽为25mm；所述的防辐射顶板(20)与底板(23)的材质为铅，厚度为10mm；所述的辐射窗口层(21)与芯片固定支托(22)的材质为铝，厚度为6mm，所述的芯片固定支托(22)上设有的凹槽深度为4mm；所述的防辐射顶板(20)、辐射窗口层(21)、芯片固定支托(22)及底板(23)的长为95mm，宽为35mm；所述的顶盖(71)、遮光板(72)及腔体(73)均为不透光的材质。
10.如权利要求6所述的基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置的检测分析方法，其特征在于基于发光细菌的微流控型辐射损伤生物剂量分析检测装置的检测分析方法，是按以下步骤进行的：
一、上样：
取下微流控芯片(1)的自粘膜层(13)，通过样品入口(121)将发光菌液注入对照区微腔室(122)和辐照区微腔室(124)，盖上自粘膜层(13)；
二、加载芯片：
2个电动光学快门(51)处于关闭状态，防辐射顶板(20)处于左侧关闭状态，打开顶盖(71)，将微流控芯片(1)置于芯片固定支托(22)中，将装有微流控芯片(1)的芯片固定支托(22)固定于遮光板(72)上对角设置的一对限位块(721)内，然后在芯片固定支托(22)上表面加盖辐射窗口层(21)，关闭顶盖(71)；
三、开始检测，记录初始值：
2个电动光学快门(51)处于关闭状态，防辐射顶板(20)处于左侧关闭状态，启动两路光电倍增管(5)，并将两路脉冲计数器(6)的值作为背景值传递给计算机，用于监测设备状态，打开2个电动光学快门(51)，作为初始的发光菌光信号经过两路光电倍增管(5)，并将两路脉冲计数器(6)的值传递给计算机，辐照区微腔室(124)和对照区微腔室(122)对应的比值作为相对发光强度初始比值，所述的相对发光强度初始比值为1，关闭2个电动光学快门(51)；
四、第一个辐照与检测周期：
首先，防辐射顶板(20)自动打开，接受辐照，同时辐照计时开始计数，然后根据程序设置周期辐照时间T1，防辐射顶板(20)自动复位，辐照计时暂停，自动打开2个电动光学快门(51)，发光菌发出的光信号经过两路光电倍增管(5)，并将两路脉冲计数器(6)的值传递给计算机，分别作为辐照T1时间后的辐射损伤信号和空白信号，最后关闭2个电动光学快门(51)；
五、重复辐照与检测周期：
重复步骤四，依次记录累计的辐射时间和对应的信号，至累计辐射时间T达到程序设置数值，防辐射顶板(20)复位与电动光学快门(51)关闭，检测结束；
六、计算：
辐照区微腔室(124)和对照区微腔室(122)对应的比值作为相对发光强度，相对发光强度下降到初始比值的一半为EC50，即为引起发光菌50％相对发光强度的辐射损伤生物剂量。
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