一种液滴芯片细胞分析系统及其分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种液滴芯片细胞分析系统，包括：作为基础安装平面的安装平台，承载细胞分析样品的样品承载台，承载细胞分析试剂的试剂承载台，承载开放式芯片的芯片承载台，在样品承载台、试剂承载台、芯片承载台之间平移微量移液的取样针，对芯片进行温度控制的温度控制模块，对芯片中的内容物进行细胞分析的光学检测模块，对光学检测模块进行信号采集的信号采集模块。还包括一种液滴芯片细胞分析系统的分析方法。本发明专利技术提供的基于微液滴技术的液滴芯片细胞分析系统集成了某些细胞分析的全过程，具有操作自动化、分析速度快、测试通量高的优势，属于用于生物检测的医疗器械。

【技术实现步骤摘要】
一种液滴芯片细胞分析系统及其分析方法
本专利技术涉及用于生物检测的医疗器械，具体涉及一种液滴芯片细胞分析系统及其分析方法。
技术介绍
与以试管为载体的传统生物分析相比较，液滴分析具有多方面优势：(1)液滴反应器体积小，可以显著节省试剂消耗；(2)便于实现高通量分析；(3)得益于微体系内反应时间的缩短，可以显著节省分析时间；(4)水相试样被油相包裹，消除了蒸发和表面吸附因素对分析结果的影响。典型的细胞分析步骤包括：细胞种植、细胞培养、细胞刺激和细胞反应检测。现有技术中，不存在能完成所有细胞分析步骤的集成式系统。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是：提供一种通过全集成方式完成细胞分析的液滴芯片细胞分析系统及其分析方法。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种液滴芯片细胞分析系统，包括：作为基础安装平面的安装平台，承载细胞分析样品的样品承载台，承载细胞分析试剂的试剂承载台，承载开放式芯片的芯片承载台，在样品承载台、试剂承载台、芯片承载台之间平移微量移液的取样针，对芯片进行温度控制的温度控制模块，对芯片中的内容物进行细胞分析的光学检测模块，对光学检测模块进行信号采集的信号采集模块；样品承载台、试剂承载台、芯片承载台、取样针、温度控制模块、光学检测模块、信号采集模块均集成设置在安装平台上，细胞分析的细胞种植、细胞培养、细胞刺激和细胞反应检测步骤均在该集成的分析系统上进行。作为一种优选，一种液滴芯片细胞分析系统，还包括空间平移机构、直线平移机构、暗仓；样品承载台、试剂承载台、芯片承载台固定在安装平台上，光学检测模块位于暗仓内，暗仓架设在安装平台上，取样针通过空间平移机构安装在安装平台上；直线平移机构包括承载芯片的滑动平台，滑动平台进入或离开光学检测模块的正下方，温度控制模块安装在滑动平台内。作为一种优选，样品承载台、芯片承载台、直线平移机构从前往后依次设置，试剂承载台位于芯片承载台的一侧，直线平移机构驱动滑动平台前后平移，光学检测模块位于直线平移机构的后端的正上方；空间平移机构包括一组前后平移机构、一组左右平移机构和一组上下平移机构，上下平移机构驱动取样针上下平移，左右平移机构驱动取样针左右平移，前后平移机构驱动取样针前后平移。作为一种优选，前后平移机构、左右平移机构、上下平移机构均为由电机驱动的丝杠滑块机构。作为一种优选，一种液滴芯片细胞分析系统，还包括平面平移机构、转动升降臂、暗仓；样品承载台和试剂承载台均为回转式结构，安装在安装平台上；芯片承载台通过平面平移机构安装在安装平台上，进入或离开暗仓；转动升降臂安装在安装平台上，带动取样针升降，以及带动取样针在样品承载台、试剂承载台、芯片承载台之间转动；温度控制模块和光学检测模块设置在暗仓内，当芯片承载台进入暗仓时，光学检测模块位于芯片的正上方或正下方。当光学检测模块采用正置荧光荧光检测系统时，位于正上方，当光学检测模块采用倒置荧光检测系统时，位于正下方。作为一种优选，样品承载台和试剂承载台位于转动升降臂的左前方和右前方，平面平移机构位于转动升降臂的后方，暗仓位于平面平移机构的左端；平面平移机构包括前后平移机构和左右平移机构，驱动芯片承载台在水平面上平移；转动升降臂包括转动臂和带动转动臂升降的上下平移机构。作为一种优选，前后平移机构、左右平移机构均为由电机驱动的丝杠滑块机构。作为一种优选，光学检测模块包括蓝光LED灯泡、激发光滤光片、发射光滤光片、光电传感器；当芯片位于光学检测模块的正下方时，沿着入射光的方向，蓝光LED灯泡、激发光滤光片、芯片依次设置，沿着出射光的方向，芯片、发射光滤光片、光电传感器从下往上依次设置。一种液滴芯片细胞分析系统的分析方法，样品承载台、试剂承载台、芯片承载台、取样针、温度控制模块、光学检测模块、信号采集模块均集成安装在安装平台上，细胞分析步骤均可在液滴芯片细胞分析系统中完成；取样针抽取样品承载台的细胞分析样品至芯片承载台的芯片上，取样针抽取试剂承载台的细胞分析试剂至芯片承载台的芯片上，或取样针将芯片中的内容物在芯片的不同区域内转移，温度控制模块对芯片中的内容物进行温度控制，光学检测模块对芯片中的内容物进行细胞分析，分析结果由信号采集模块进行采集。作为一种优选，采用微量移液的方法在芯片上生成一系列包含细胞的液滴，按需要随时向液滴加入或移除试剂及样品，在芯片上即可完成细胞分析全过程，实现单一或多个样品的平行分析。芯片基片部分包含特定的承载液体微结构或图形化亲水-疏水表面，适合于液滴的发生和定位。芯片材料优选为玻璃、塑料或硅胶，芯片面积优选为10～120平方厘米。本专利技术的专利技术机理为，控制取样针在芯片上定位定量加载试剂或样品。借助于取样针进行的不同区域间液体转移，以及外部控制和检测单元，完成一系列细胞分析过程。在包含特定微结构或特定性质表面的芯片上，可以通过微量移液方法形成微液滴。借助于微量移液还可以实现顺序溶液加载或移除，从而完成一系列分析步骤。使用微液滴分析方法，可以降低试剂消耗，减小仪器体积。由于反应体积的减小，液滴内化学反应耗时减少，有助于提高分析速度。此外，整个分析过程中，分散式液滴体系可以避免试样间交叉污染。本专利技术的特点是：(1)使用微量移液方法在芯片上生成一系列包含细胞的液滴；(2)允许随时向液滴加入或移除试剂及样品；(3)在液滴芯片以全集成方式完成细胞分析过程；(4)应用灵活，满足单一或多个样品平行分析；(5)相比较传统分析方法，显著降低试剂消耗。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：(1)本专利技术提供的基于微液滴技术的液滴芯片细胞分析系统集成了某些细胞分析的全过程，具有操作自动化、分析速度快、测试通量高的优势。(2)该系统应用灵活，满足单一或多个样品平行分析。(3)本专利技术提供的基于微液滴技术的细胞分析方法显著降低试剂消耗，有助于节省测试成本。(4)系统采用微量移液方式实现简便直接的液体操控。(5)使用集成式的安装平台结构，有利于减小仪器体积。综上所述，本专利技术提供的基于微液滴技术的液滴芯片细胞分析系统具有体积小、试剂消耗量低和分析速度快的优点，适合于单个样本和批量样品的分析。该系统显著降低了该类设备的购买和运行成本，并提高工作效率。附图说明图1是实施例一的一种液滴芯片细胞分析系统的立体图。图2是实施例二的一种液滴芯片细胞分析系统的立体图。图3是图1和图2中光学检测模块的结构示意图。图4是采用实施例一分析系统实现的在具有图形化亲水点玻璃芯片上进行基于显色反应的细菌抗生素敏感性测试操作流程图。图5是采用实施例二分析系统实现的在具有微坑阵列塑料芯片上进行纳米磁粒辅助的细菌抗生素敏感性分析操作流程图。图6是采用实施例一分析系统实现的在一种具有微坑阵列硅胶芯片上进行抗肺癌药物测试的操作流程图。其中，1为样品承载台，2为试剂承载台，3为丝杠，4为电机，5为芯片承载台，6为芯片，7为取样针，8为暗仓，9为温度控制模块，10为蓝光LED灯泡，11为激发光滤光片，12为发射光滤光片，13为光电传感器，14为转动升降臂。具体实施方式下面来对本专利技术做进一步详细的说明。实施例一一种液滴芯片细胞分析系统，包括：作为基础安装平面的安装平台，承载细胞分析样品的样品承载台，承载细胞分析试剂的试剂承载台，承载开放式芯片的芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液滴芯片细胞分析系统，其特征在于：包括：‑作为基础安装平面的安装平台、‑承载细胞分析样品的样品承载台、‑承载细胞分析试剂的试剂承载台、‑承载开放式芯片的芯片承载台、‑在样品承载台、试剂承载台、芯片承载台之间平移微量移液的取样针、‑对芯片进行温度控制的温度控制模块、‑对芯片中的内容物进行细胞分析的光学检测模块、‑对光学检测模块进行信号采集的信号采集模块；样品承载台、试剂承载台、芯片承载台、取样针、温度控制模块、光学检测模块、信号采集模块均集成设置在安装平台上，细胞分析的细胞种植、细胞培养、细胞刺激和细胞反应检测步骤均在该集成的分析系统上进行。

【技术特征摘要】
1.一种液滴芯片细胞分析系统，其特征在于：包括：-作为基础安装平面的安装平台、-承载细胞分析样品的样品承载台、-承载细胞分析试剂的试剂承载台、-承载开放式芯片的芯片承载台、-在样品承载台、试剂承载台、芯片承载台之间平移微量移液的取样针、-对芯片进行温度控制的温度控制模块、-对芯片中的内容物进行细胞分析的光学检测模块、-对光学检测模块进行信号采集的信号采集模块；样品承载台、试剂承载台、芯片承载台、取样针、温度控制模块、光学检测模块、信号采集模块均集成设置在安装平台上，细胞分析的细胞种植、细胞培养、细胞刺激和细胞反应检测步骤均在该集成的分析系统上进行。2.按照权利要求1所述的一种液滴芯片细胞分析系统，其特征在于：还包括空间平移机构、直线平移机构、暗仓；样品承载台、试剂承载台、芯片承载台固定在安装平台上，光学检测模块位于暗仓内，暗仓架设在安装平台上，取样针通过空间平移机构安装在安装平台上；直线平移机构包括承载芯片的滑动平台，滑动平台进入或离开光学检测模块的正下方，温度控制模块安装在滑动平台内。3.按照权利要求2所述的一种液滴芯片细胞分析系统，其特征在于：样品承载台、芯片承载台、直线平移机构从前往后依次设置，试剂承载台位于芯片承载台的一侧，直线平移机构驱动滑动平台前后平移，光学检测模块位于直线平移机构的后端的正上方；空间平移机构包括一组前后平移机构、一组左右平移机构和一组上下平移机构，上下平移机构驱动取样针上下平移，左右平移机构驱动取样针左右平移，前后平移机构驱动取样针前后平移。4.按照权利要求3所述的一种液滴芯片细胞分析系统，其特征在于：前后平移机构、左右平移机构、上下平移机构均为由电机驱动的丝杠滑块机构。5.按照权利要求1所述的一种液滴芯片细胞分析系统，其特征在于：还包括平面平移机构、转动升降臂、暗仓；样品承载台和试剂承载台均为回转式结构，安装在安装平台上；芯片承载台通过平面平移机构安装在安装平台上，进入或离开暗仓；转动升降臂安...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大渔，
申请(专利权)人：广州市第一人民医院广州消化疾病中心，广州医科大学附属市一人民医院，华南理工大学附属第二医院，
类型：发明
国别省市：广东,44