基于微电火花空化的细胞分选装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于微电火花空化的细胞分选系统以及进行细胞分选的方法。该细胞分选系统包括：液流装置，所述液流装置具有液流入口以及多个分选出口；以及细胞分选装置，所述细胞分选装置包括分选电极对，所述分选电极对设置在所述液流入口以及多个所述分选出口之间，所述电极对被设置为能够利用脉冲电压产生分选力。由此，该细胞分选系统的体积减小，安全性提高，可实现高速、高通量、高精度的单细胞分选。

Cell sorting device and method based on micro electric spark cavitation

The present invention discloses a cell sorting system based on micro EDM cavitation and a method for sorting cells. Including the cell sorting system: fluid flow device, wherein the liquid flow device has a fluid entrance and a plurality of sorting outlets; and cell sorting device, the cell sorting device comprises a separation of electrodes, the separation electrode on setting the flow entrance and the plurality of sorting at the outlet liquid between the electrodes. To be set to be produced by pulse voltage separation force. Therefore, the cell sorting system has the advantages of small volume, high safety, and high speed, high throughput and high precision single cell sorting.

【技术实现步骤摘要】
基于微电火花空化的细胞分选装置和方法
本专利技术涉及分析
，具体地，涉及细胞分选系统以及进行细胞分选的方法，更具体地，涉及用于流式细胞仪的微电火花空化分选方法。
技术介绍
流式细胞仪能够对细胞群体中每一个细胞(或生物微粒)的生物物理和生物化学信息进行快速检测。有鉴于此，其被广泛应用于科学研究、临床检测和生产活动中。流式细胞仪可以分为分析型和分选型两种。其中，分选型流式细胞仪不仅能够检测和分析细胞，还能够根据分析结果将特定细胞分选出来，因而其功能更为丰富、应用也更为广泛。然而，目前的细胞分选系统以及进行细胞分选的方法仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术是基于专利技术人对于以下事实和问题的发现和认识作出的：专利技术人发现，目前的流式细胞仪分选普遍采用的是静电场分选法。这种分选方式存在体积大、静电电压高、易产生气溶胶污染、细胞收集时对细胞的机械冲击力大等问题。专利技术人经过深入研究以及大量实验发现，这主要是由于采用静电场分选法的流式细胞仪需要设置一对体积大的(十几公分长)的平板电极，以便形成用于分选的静电场。上述静电场需要在平板电极上施加正负数千伏电压，因此不利于仪器的小型化，更具有较高的安全隐患。本专利技术旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。有鉴于此，在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种细胞分选系统。该细胞分选系统包括：液流装置，所述液流装置具有液流入口以及多个分选出口；以及细胞分选装置，所述细胞分选装置包括分选电极对，所述分选电极对设置在所述液流入口以及多个所述分选出口之间，所述电极对被设置为能够利用脉冲电压产生分选力。由此，该细胞分选系统的体积减小，安全性提高，可实现高速、高通量、高精度的单细胞分选。根据本专利技术的实施例，所述液流装置进一步包括流动室，所述流动室包括：主流道，所述主流道的一端与所述液流入口相连，另一端与多个所述分选出口相连。由此，可以进一步提高利用该细胞分选系统进行分选的性能。根据本专利技术的实施例，所述分选电极对包括阳极以及阴极，所述阴极以及所述阳极位于所述主流道的同侧。由此，可以进一步提高利用该细胞分选系统进行分选的性能。根据本专利技术的实施例，所述待分选细胞液受到所述分选力作用的流程为10-500微米。由此，可以限定分选冲力作用的空间，进而提高空间分辨率，实现高速、高通量分选。根据本专利技术的实施例，所述液流装置包括微流体芯片，所述微流体芯片包括：芯片基板，所述芯片基板上设置有所述流动室；样本流微流道，所述样本流微流道设置在所述芯片基板上且与所述流动室相连；鞘液流微流道，所述鞘流液微流道设置在所述芯片基板上且与所述流动室相连；多个分选流道，所述多个分选流道分别与所述流动室相连，其中，所述分选电极对为面电极，所述分选电极对设置在所述芯片基板上。该微流体芯片具有下一优点的至少之一：体积小、便于集成、安全性提高、具有高时间分辨率与高空间分辨率，从而可以实现高速、高通量、高精度的单细胞分选。根据本专利技术的实施例，该细胞分选系统进一步包括：检测装置，所述检测装置与所述细胞分选装置相连，所述检测装置被设置为能够逐一判定通过所述细胞分选装置的细胞是否为目标细胞。由此，可以进一步提高该细胞分选系统的性能。在本专利技术的另一个方面，本专利技术提出了一种由前面所述的细胞分选系统进行细胞分选的方法，该方法包括：将待分选细胞液供给至液流装置中；利用细胞分选装置产生分选力，并作用于所述待分选细胞液，以便实现细胞分选。由此，该细胞分选的方法具有前面描述的细胞分选系统所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。根据本专利技术的实施例，所述细胞分选是通过以下步骤实现的：在分选电极对上施加脉冲电压进行微电火花放电，微电火花放电击穿所述分选电极对之间的介质，以便产生所述分选力，使所述分选力作用于所述目标细胞，以便改变所述目标细胞的流动方向。由此，可以提高分选响应速度，既可以改变目标细胞的运动方向，实现对目标细胞的分选，也可以改变除目标细胞以外的细胞(非目标细胞)的运动方向，从而实现非目标细胞的分选。根据本专利技术的实施例，所述脉冲电压的幅值为100-1000V、脉冲时长为100ns-100μs。由此，可以通过调节脉冲电压和脉冲时长，能够改变分选冲力或吸力作用的大小，从而实现多路分选。附图说明图1显示了根据本专利技术一个实施例的细胞分选系统的结构示意图；图2显示了根据本专利技术一个实施例的细胞分选系统的部分结构示意图；图3显示了根据本专利技术另一个实施例的细胞分选系统的部分结构示意图；图4显示了根据本专利技术一个实施例的细胞分选系统的结构示意图；图5显示了根据本专利技术一个实施例的基于微电火花空化分选的原理示意图；图6显示了根据本专利技术一个实施例的利用冲力实现细胞分选的原理示意图；图7显示了根据本专利技术一个实施例的利用吸力实现细胞分选的原理示意图；图8显示了根据本专利技术一个实施例的利用冲力和吸力实现一个维度上细胞多路分选的原理示意图；图9显示了根据本专利技术一个实施例的利用冲力实现一个维度上细胞多路分选的示意图；图10显示了根据本专利技术一个实施例的利用冲力和吸力实现一个或两个维度上细胞多路分选的示意图；图11显示了根据本专利技术一个实施例的利用冲力实现一个或两个维度上细胞多路分选的示意图；图12显示了根据本专利技术一个实施例的微流体芯片的结构示意图；图13显示了根据本专利技术一个实施例的利用微流体芯片实现细胞分选的原理示意图；图14显示了根据本专利技术一个实施例的细胞分选方法的流程的示意图；图15显示了根据本专利技术一个实施例的微流体芯片实物图；图16显示了根据本专利技术实施例2中利用冲力实现分选过程的光学显微照片；以及图17显示了根据本专利技术实施例2中利用冲力或吸力实现分选过程的光学显微照片。附图标记说明：100：液流装置；110：液流入口；120：流动室；121：样本流入口；122：主流道；123：鞘液流入口；130：分选出口；200：细胞分选装置；210：分选电极对；211：阳极；212：阴极；220：分选作用区域；300：检测装置；310：检测区域；400：微流体芯片；410：芯片基板；420：样本流微流道；430：鞘液微流道；440：分选流道。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种细胞分选系统。根据本专利技术的实施例，参考图1，该细胞分选系统包括：液流装置100以及细胞分选装置200。根据本专利技术的实施例，该液流装置100具有液流入口110以及多个分选出口130，该液流装置100用于为待分选的细胞液提供流动通路并将细胞前后排列，尽量使同一时刻仅有一个细胞通过分选装置的作用区域，形成单细胞的样本流，以便在细胞液流动过程中，准确地实现对目标细胞的分选。根据本专利技术的实施例，细胞分选装置200包括分选电极对210，分选电极对210被设置为能够利用脉冲电压进行微电火花放电进而产生空化气泡，利用空化气泡扩张与溃灭时产生的分选力(空化气泡扩张时的分选冲力或空化气泡溃灭时的分选吸力)对待分选细胞液进行分选。该细胞分选系统的体积减小，安全性提高，可实现高速、高通量、高精度的单细胞分选。下面根据本专利技术的具体实施例，对该细胞分选系统的各个装置进行详细说明：根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细胞分选系统，其特征在于，包括：液流装置，所述液流装置具有液流入口以及多个分选出口；以及细胞分选装置，所述细胞分选装置包括分选电极对，所述分选电极对设置在所述液流入口以及多个所述分选出口之间，所述电极对被设置为能够利用脉冲电压产生分选力。

【技术特征摘要】
1.一种细胞分选系统，其特征在于，包括：液流装置，所述液流装置具有液流入口以及多个分选出口；以及细胞分选装置，所述细胞分选装置包括分选电极对，所述分选电极对设置在所述液流入口以及多个所述分选出口之间，所述电极对被设置为能够利用脉冲电压产生分选力。2.根据权利要求1所述的细胞分选系统，其特征在于，所述液流装置进一步包括流动室，所述流动室包括：主流道，所述主流道的一端与所述液流入口相连，另一端与多个所述分选出口相连。3.根据权利要求2所述的细胞分选系统，其特征在于，所述分选电极对包括阳极以及阴极，所述阴极以及所述阳极位于所述主流道的同侧。4.根据权利要求1所述的细胞分选系统，其特征在于，所述待分选细胞液受到所述分选力作用的流程为10-500微米。5.根据权利要求2所述的细胞分选系统，其特征在于，所述液流装置包括微流体芯片，所述微流体芯片包括：芯片基板，所述芯片基板上设置有所述流动室；样本流微流道，所述样本流微流道设置在所述芯片基板上且与所述流动室相连；鞘液流微流道，所述鞘液流微流道设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤政，赵精晶，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11