一种微流体芯片及微流体细胞分选系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种微流体芯片及微流体细胞分选系统，细胞样本依次通过微流体芯片上的液流聚集区、光学检测区和射流分选区后，分选得到目标细胞；射流分选区包括至少一个射流池，射流池的至少一面为膜结构,膜结构变化使射流池产生体积变化，产生射流，射流撞击细胞进入不同的出口。同时，本实用新型专利技术提供微流体细胞分选系统包括微流体芯片、进样系统、光学检测系统、射流分选系统和控制系统。本实用新型专利技术的技术对细胞活性影响小，微流控芯片可替换，不产生交叉污染；微流控芯片两层设计，加工简单便宜，射流池和膜结构直接是构成微流控芯片的玻璃等材质，在完成微流控芯片加工的时候，射流分选结构已经完成，膜结构无需额外加工，工艺更简单。

【技术实现步骤摘要】
一种微流体芯片及微流体细胞分选系统
本技术涉及流式细胞术相关的细胞分选系统
，具体涉及一种微流体芯片及微流体细胞分选系统。
技术介绍
流式细胞技术是利用流式细胞仪对处于快速直线流动中的单细胞的特性及其成分或其他各种微小颗粒及其负载物进行多参数分析和分选的技术，其不仅可测量细胞大小、内部颗粒的形状，可检测细胞表面和细胞浆抗原、细胞内DNA以及RNA含量等，对群体细胞在单细胞水平上进行分析，其特点是检测速度快、测量参数多、采集信息量大、分析全面、方法灵活，是生物医学领域里强有力的研究手段之一。现有的微流体细胞分选方案，通常采用微流体芯片，通过电渗流、电泳、气动控制、机械阀、光镊、光致热凝胶、膜过滤法、介电电泳、超声、表面声波分离分选方法控制进行分选，但分选速度慢或结构复杂、昂贵的问题，同时依赖于细胞自身特性，其普适性差。微流体芯片是通过构建网络式通道，从而将样品制备、生物与化学反应、分选和检测等过程，缩微或基本缩微到一块几平方厘米的芯片上，并对其结果进行检测与分析。在微流控芯片上，通过对微流体施加不同的作用，比如介电电泳、磁场力、声动力、光镊技术等，使微流控通道内这些作用与流体动力相结合，从而实现对细胞或者颗粒的分选以便使单细胞计数、筛选以及胞内组分分析等操作大大简化。在微流体芯片上在使用压电晶体高频振动进行细胞分离，会对细胞产生一定的损伤；细胞分选过程在空气中进行，容易产生包含细胞、细菌、病毒等样品的气溶胶污染；另一方面在微流体芯片的设计上，需加入金属片等附加组件，工艺相对复杂，容易引入环境中的污染源，不利于量产，且动作持续时间长，限制分选速度。
技术实现思路
针对现有技术的不足之处，本技术的目的在于提供一种微流体芯片及微流体细胞分选系统。本技术的技术方案概述如下：一方面，本技术提供一种微流体芯片，包括，液流聚集区，用于细胞样本的进入并使细胞聚焦成单列流线；光学检测区，用于检测细胞样本的光学信号；射流分选区，用于目标细胞与非目标细胞的选择和排出；所述射流分选区包括至少一个射流池，所述至少一个射流池的至少一面为膜结构,所述膜结构可产生变形，使所述射流池产生体积变化，产生射流，使目标细胞产生偏移，从而实现分选；细胞样本从液流聚集区进入并聚焦后，通过光学检测区检测光学信号，最后在射流分选区实现分选，分选得到目标细胞。优选的，微流体芯片由基片和盖片组成，所述射流池的膜结构为所述基片或所述盖片上的一部分。优选的，所述射流池为两个射流池，分别位于流道的两侧，用于产生交替射流动作。进一步地，所述液流聚焦区包括样品口、鞘液口，通过鞘液挤压将样品流聚焦；所述射流分选区还包括废液口、回收口、鞘液出口，废液口用于部分鞘液和非目标细胞的排出，回收口用于回收分离出的目标细胞，鞘液出口用于排出大部分鞘液，以及所述射流池上设置有排气泡口，用于排出射流池内气体并通入鞘液。另一方面，本技术提供一种微流体细胞分选系统，包括如上所述的微流体芯片，以及进样系统、光学检测系统、射流分选系统和控制系统，优选的，所述进样系统用于控制样品和鞘液的进样以及所述射流池的排气泡，包括样品罐、样品试管、用于产生气压的压力控制系统、鞘液罐，所述进样系统将样品通过所述样品口压入所述微流体芯片，将鞘液通过所述鞘液口压入所述微流体芯片，或通过所述排气泡口实现所述射流池的排气泡。优选的，所述进样系统还包括电磁阀，用于实现所述射流池排气泡或所述鞘液口鞘液进样的切换。进一步地，所述光学检测系统包括激光器、第一反射镜、扩束系统、整形系统、白光光源、半透半反镜、第二反射镜、物镜、第三反射镜、第四反射镜、笼式结构、探测器、第五反射镜、目镜。激光器出射的激光，经过第一反射镜，扩束系统和整形系统后，在微流体芯片的光学检测区形成光斑，散射光和样品荧光被物镜汇聚，进入笼式结构进行分光，最终不同波长信号被对应的探测器接收，白光光源用于明场照明，操作者可通过目镜观测微流体。进一步的，所述射流分选系统包括驱动电路、信号触发、高压放大、射流机构，驱动电路驱动信号触发并经过高压放大，之后进入射流机构，通过所述射流机构的执行机构使得所述射流池体积变化，从而产生射流。进一步的，所述射流机构为压电式、磁性式、静电式、液压式或气动式。相比现有技术，本技术的有益效果在于：1、与同类型的微流体芯片相比，本技术的微流控芯片的射流池和膜结构直接是构成微流控芯片的玻璃等材质，在完成微流控芯片加工的时候，射流分选结构已经完成，膜结构无需额外加工，工艺更简单，不会引入环境中的污染源。执行机构，如压电基片直接和膜结构接触，无需额外部件，完成动作。2、本技术的微流控芯片只有两层，加工简单，相对于现有技术采用夹层设计采用结构简单，造价也相对便宜。3、通过设置两侧布置的两个射流池，射流口射流方向相对，从而利用射流和吸流两动作交替的同步控制方式，节约能源，也能实现更快的分选速度。4、与传统的微流体细胞分选系统相比，本技术的技术对细胞活性影响小，微流控芯片可替换，不会产生交叉污染的问题。上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1本技术的微流体芯片区域示意图；图2本技术的微流体芯片结构示意图；图3本技术的微流体细胞分选系统框图；图4为本技术的进样系统工作示意图；图5为本技术的光学检测系统工作示意图；图6为本技术的射流分选系统控制示意图；图7a本技术的微流体细胞分选系统筛选非目标细胞时动作示意图；图7b本技术的微流体细胞分选系统筛选目标细胞时动作示意图；图7c本技术的微流体细胞分选系统筛选下一目标细胞时动作示意图；附图标记说明：100-微流体芯片；10-基片；11-盖片；12-液流聚焦区；13-光学检测区；14-射流分选区；101-样品口；102-第一鞘液口；112-第二鞘液口；103-第一排气泡口；113-第二排气泡口；104-第一射流池；105-第二射流池；107-第一回收口，109-第二回收口；108-废液口；106-第一鞘液出口；110-第二鞘液出口；200-进样系统；201-样品罐；202-鞘液罐；203-样品试管；204-电磁阀；205-压力控制系统；300-光学检测系统；301-激光器；302-第一反射镜；307-第二反射镜，309-第三反射镜，310-第四反射镜，313-第五反射镜；303-扩束系统；304-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流体芯片，其特征在于，包括，/n液流聚集区，用于细胞样本的进入并使细胞在流道内聚焦成单列流线；/n光学检测区，用于检测流道内细胞样本的光学信号；/n射流分选区，用于目标细胞与非目标细胞的选择和排出；/n所述射流分选区包括至少一个射流池，所述至少一个射流池的至少一面为膜结构,所述膜结构可产生变形，使所述射流池产生体积变化，产生射流，使目标细胞产生偏移，从而实现分选；/n细胞样本从液流聚集区进入并聚焦后，通过光学检测区检测光学信号，最后在射流分选区实现分选，分选得到目标细胞。/n

【技术特征摘要】
1.一种微流体芯片，其特征在于，包括，
液流聚集区，用于细胞样本的进入并使细胞在流道内聚焦成单列流线；
光学检测区，用于检测流道内细胞样本的光学信号；
射流分选区，用于目标细胞与非目标细胞的选择和排出；
所述射流分选区包括至少一个射流池，所述至少一个射流池的至少一面为膜结构,所述膜结构可产生变形，使所述射流池产生体积变化，产生射流，使目标细胞产生偏移，从而实现分选；
细胞样本从液流聚集区进入并聚焦后，通过光学检测区检测光学信号，最后在射流分选区实现分选，分选得到目标细胞。


2.根据权利要求1所述的微流体芯片，其特征在于，微流体芯片包括基片和盖片，所述射流池的膜结构为所述基片或所述盖片上的一部分。


3.根据权利要求2所述的微流体芯片，其特征在于，所述射流池为两个射流池，分别位于流道的两侧，用于产生交替射流动作。


4.根据权利要求1-3任一项所述的微流体芯片，其特征在于，所述液流聚焦区包括样品口、鞘液口，通过鞘液挤压将样品流聚焦；所述射流分选区还包括废液口、回收口、鞘液出口，废液口用于部分鞘液和非目标细胞的排出，回收口用于回收分离出的目标细胞，鞘液出口用于排出大部分鞘液，以及所述射流池上设置有排气泡口，用于排出射流池内气体并通入鞘液。


5.一种微流体细胞分选系统，其特征在于，包括如权利要求4所述的微流体芯片，以及进样系统、光学检测系统、射流分选系统和控制系统。


6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴云良，王策，裴智果，马玉婷，陈忠祥，严心涛，钟金凤，宋飞飞，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：新型
国别省市：江苏;32