CN113125402B - 一种样品支持与分选芯片及流体进样分选系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可用于与光片显微镜配套使用的流体进样分选系统，包括样品供应装置、样品支持与分选芯片、第一样品收集装置和第二样品收集装置和压力控制装置；所述样品供应装置、第一样品收集装置和第二样品收集装置分别与所述样品支持与所述分选芯片连通；所述压力控制装置分别与所述第一样品收集装置和第二样品收集装置与所述样品支持与所述分选芯片的连通的压力。通过使用本发明的流体进样分选系统，可方便快速地对样品进行流体进样至系统的样品支持与分选芯片中，并在光片显微镜下进行观察，以确定目标位置是否有荧光。根据观察结果，将需要的样品分选出来，进行进一步培养。通过分选，我们可以容易地实现对样品的分类培养和观察。

Description

一种样品支持与分选芯片及流体进样分选系统
技术领域
本发明涉及本发明涉及显微观察用的实验器材领域,更特别地，涉及一种基于光片显微镜的样品支持与分选芯片，以及流体进样分选系统。
背景技术
光片照明显微成像技术是近年来比较使用一层光速薄片从样品侧面激发荧光，在垂直于光片的方向通过显微物镜与CCD或sCOMS来获取照明层面的荧光图像，从而实现了荧光样品的三维层析成像。由于具有更高的成像速率，更高的信噪比以及更低的光漂白光毒性效应，因此适用于数小时甚至数天的活体生物成像。
由于光片照明显微成像技术的应用时间较短，尽管多家显微镜厂商推出了自己的光片显微镜，但是，相关的配套设施不够齐全。例如徕卡公司推出的Leica TCS SP8，具有极佳的分辨率，可用于快速拍摄活体样品图像并追踪快速的周期性运动。本团队在前期的使用中，针对Leica TCS SP8研发了用于进行固定样品制备和支持的装置，并获得了发明专利(ZL2018102086293)。然而，我们在实际科研使用中，除了需要这种用于精细观察的样品制备和支持装置，还需要能够快速分选样品的装置。
另外，适用于Leica TCS SP8的样品支持装置的底十分薄，一般设置为厚度0.17mm左右的玻璃，很容易破损，当底部破损后，整个样品支持装置都不能用，只能换个新的。因此，需要设计一种新的样品支持装置克服这个问题。
发明内容
为了满足上述科研需求，本发明提供了一种样品支持与分选芯片，包括敞口的皿体、样品支持管、样品进口、第一样品出口和第二样品出口；
所述皿体包括环形主体和透光平底，所述环形主体的内壁与所述透光平底围成所述皿体的敞口空间；
所述样品支持管设置在所述皿体的敞口空间内，一端与所述样品进口连接，另一端与所述第一样品出口和第二样品出口形成三通连接。
本发明的样品支持与分选芯片可放置于光片显微镜的载物台，作为流体进样分选系统的核心，不仅可支持样品用于显微观察，并可根据观察结果，将样品分选至相应的样品收集装置中。
在一个具体实施方案中，所述样品进口、第一样品出口和第二样品出口均固定在所述皿体的环形主体上。该设置有利于样品支持与分选芯片安装到进样分选系统中。
在一个优选实施方案中，所述环形主体与所述透光平底为可拆卸连接。
出于透光性考虑，透光平底一般采用极薄的玻璃材质。因此，芯片的平底很容易破损，导致整个芯片废弃。为了解决该问题，我们将环形主体和透光平底设置成可拆卸的，可在透光平底损坏时拆去破损的平底，换上完好的平底。环形主体和透光平底可分开运输储藏，直到使用前才组装到一起。
在一个优选实施方案中，所述样品支持与分选芯片还设置有减压装置，所述环形主体的底面设置凹槽，并设置减压口，使所述凹槽可与所述减压装置连通。
优选地，所述环形主体的底面设置密封件，位于所述凹槽的两侧。优选地，所述密封件由柔性材料制成，并一面粘合所述环形主体的底部，另一面光滑便于与透光平底紧贴。例如，可包含胶黏剂层和柔性光滑层，柔性光滑层可为0.2-1mm的PDMS薄膜，粘黏层为将柔性光滑层粘在环形主体底部。
优选地，所述减压口上设置有单向气压阀，方便减压装置工作时可所述凹槽中抽出空气，并保持凹槽内的负压。
通过上述设置，可方便地将环形主体与透光平底进行组装，通过减压装置抽出凹槽中的空气，凹槽中形成负压，在外部大气压的作用下，透明平底与密封件之间形成紧密连接，使得皿体的敞口空间在装了液体后不发生漏液。
本发明还提供了一种可用于与光片显微镜配套使用的流体进样分选系统，包括样品供应装置、上述样品支持与分选芯片、第一样品收集装置和第二样品收集装置和压力控制装置；
所述样品供应装置、第一样品收集装置和第二样品收集装置分别与所述样品支持与所述分选芯片连通；
所述压力控制装置分别与所述第一样品收集装置和第二样品收集装置与所述样品支持与所述分选芯片的连通的压力。
通过使用本发明的流体进样分选系统，可方便快速地对样品进行进样至系统的样品支持与分选芯片中，并在光片显微镜下进行观察，以确定目标位置是否有荧光。根据观察结果，将需要的样品分选出来，进行进一步培养。通过分选，我们可以容易地对样品进行分类培养和观察。由于在观察过程中，样品始终处于流体(培养液)中，无损伤，可保持生命力，回收后的样品可继续培养和其他活体研究。
在一个具体实施方案中，所述样品进口通过进样管与所述样品供应装置中的连通，并且所述进样管的入口位于所述样品供应装置的液面以下；
所述第一样品出口通过第一样品收集管与所述第一样品收集装置连通，并且所述第一样品收集管的出口位于所述第一样品收集装置的液面以上；
所述第二样品出口通过第二样品收集管与所述第二样品收集装置连通，并且所述第二样品收集管的出口位于所述第二样品收集装置的液面以上；
所述压力控制装置为泵，所述压力控制装置分别与所述第一样品收集装置和第二样品收集装置连通，控制所述第一样品收集装置和第二样品收集装置内的气压。
通过上述设置，形成两条流路，一条是样品供应装置-样品支持与分选芯片-第一样品出口-第一样品收集管-第一样品收集装置，另一条是样品供应装置-样品支持与分选芯片-第二样品出口-第二样品收集管-第二样品收集装置。并通过控制两个样品控制装置中的气压来控制两条流路中的任一条运行，从而将样品分选到相应的样品收集装置中去。由于这种控制模式比较简单，使自动上样分选成为可能。
在一个具体实施方案中，所述进样管设置有第一阀，所述第一样品收集管设置有第二阀，所述第二样品收集管设置有第三阀。
通过阀和压力控制相结合，可更精准地控制进样和分选流路的开闭，从而方便地实现样品的进样和分选。
在使用时，通过以下方法来进行进样和分选：
S1：开启所述压力控制装置驱动所述样品供应装置中的样品进入样品支持和分选芯片中；
S2：使用光片显微镜观察所述样品；
S3：根据S2的观测结果将所述样品驱动进入所述第一样品收集装置或所述第二样品收集装置。
在一个具体实施方案中，所述压力控制装置为泵，通过设置第一阀、第二阀和第三阀来控制所述流体进样分选系统内部流路的运行；
S1包括以下步骤：
S11：打开第一阀，打开第二阀和第三阀之一；
S12：打开所述压力控制装置，驱动样品供应装置中的样品进入所述样品支持和分选芯片的样品支持管中；
S13：关闭所述压力控制装置，关闭所述第一阀、第二阀和第三阀。
在一个具体实施方案中，S3包括以下步骤：
S31：打开所述第一阀，根据S2的观察结果，打开所述第二阀和第三阀之一；
S32：打开所述压力控制装置，驱动所述样品进入相应的样品收集装置。
附图说明
图1为实施例1的流体进样分选系统的示意图；
图2为实施例1的样品支持与分选芯片的示意图；
图3为实施例2的流体进样分选系统的示意图；
图4为实施例2的样品支持与分选芯片的立体示意图；
图5为实施例2的环形主体的底部示意图；
其中，附图标记表示的部件如下所示：1、样品供应装置，2、样品支持与分选芯片，21、样品支持管，22、样品进口，23第一样品出口，24、第二样品出口，25、皿体，251、环形主体，2511、凹槽，2512、密封件，252、透光平底，26、减压口，27、减压装置，3、第一样品收集装置，4、第二样品收集装置，5、压力控制装置，61、第一阀，62、第二阀，63、第三阀，71、第一气阀，72、第二气阀。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本实施例的流体进样分选系统如图1所示，包括样品供应装置1、样品支持与分选芯片2、第一样品收集装置3和第二样品收集装置4和压力控制装置5；所述样品供应装置1、第一样品收集装置3和第二样品收集装置4分别与所述样品支持与所述分选芯片2连通；所述压力控制装置5分别与所述第一样品收集装置3和第二样品收集装置4与所述样品支持与分选芯片2的连通的压力。
样品供应装置1可为装有样品和培养液的样品瓶，第一样品收集装置3和第二样品收集装置4可为装有培养液的收集瓶。
样品支持与分选芯片如图2所示，包括敞口的皿体25、样品支持管21、样品进口22、第一样品出口23和第二样品出口24；
所述皿体25包括环形主体251和透光平底252，所述环形主体251的内壁与所述透光平底251围成所述皿体25的敞口空间；
所述样品支持管21设置在所述皿体25的敞口空间内，一端与所述样品进口22连接，另一端与所述第一样品出口23和第二样品出口24形成三通连接。优选地，所述样品进口22、第一样品出口23和第二样品出口24均固定在所述皿体25的环形主体251上。该设置有利于样品支持与分选芯片安装到进样分选系统中。
在一个具体实施方案中，所述样品进口22通过进样管与所述样品供应装置1中的连通，并且所述进样管的入口位于所述样品供应装置1的液面以下；所述第一样品出口23通过第一样品收集管与所述第一样品收集装置3连通，并且所述第一样品收集管的出口位于所述第一样品收集装置3的液面以上；所述第二样品出口24通过第二样品收集管与所述第二样品收集装置4连通，并且所述第二样品收集管的出口位于所述第二样品收集装置4的液面以上；所述压力控制装置5为泵，所述压力控制装置5分别与所述第一样品收集装置3和第二样品收集装置4连通，控制所述第一样品收集装置3和第二样品收集装置4内的气压。压力控制装置5分别通过连接管与第一样品收集装置3和第二样品收集装置4的液面上方连通。
在一个优选实施方案中，进样管上设置第一阀61，第一样品收集管上设置第二阀62，第二样品收集管上设置第三阀63。
压力控制装置5与第一样品收集装置3之间的连接管上设置第一气阀71，压力控制装置5与第一样品收集装置4之间的连接管上设置第二气阀72，该设置可更有效地控制流路的运行或停止。上述阀可使用夹管阀、电磁阀等各种形式的阀，只要实现能够切断或打开其所控制的通路即可。
使用时，首先把样品支持与分选芯片2安置在光片显微镜的载物台上。根据需要，向皿体25的敞口空间中加入具有特定折射率的液体，例如水等，调好焦距。然后，将流体进样分选系统组装好。再按照如下步骤进行操作：
S1：开启所述压力控制装置5驱动所述样品供应装置1中的样品进入样品支持和分选芯片2中；
S2：使用光片显微镜观察所述样品；
S3：根据S2的观测结果将所述样品驱动进入所述第一样品收集装置3或所述第二样品收集装置4。
在一个具体实施方案中，所述进样管上设置有第一阀61，所述第一样品收集管设置有第二阀62，所述第二样品收集管设置有第三阀63。
在该实施方案中，S1包括以下步骤
S11：打开第一阀61，打开第二阀62和第三阀63之一；
S12：打开所述压力控制装置5，驱动样品供应装置1中的样品进入所述样品支持和分选芯片2的样品支持管21中；
S13：关闭所述压力控制装置5，关闭所述第一阀61、第二阀62和第三阀63。
S3包括以下步骤：
S31：打开所述第一阀61，根据S2的观察结果，打开所述第二阀62和第三阀63之一；
S32：打开所述压力控制装置5，驱动所述样品进入相应的样品收集装置。
通过以上设置和方法，我们形成使分选系统形成两条流路，一条是样品供应装置-样品支持与分选芯片-第一样品出口-第一样品收集管-第一样品收集装置，另一条是样品供应装置-样品支持与分选芯片-第二样品出口-第二样品收集管-第二样品收集装置。通过控制两个样品控制装置中的气压来控制两条流路中的任一条运行，从而将样品分选到相应的样品收集装置中去。由于阀和气压的控制自动化可十分容易地实现，因此，只需要设置程序阅读显微照片并根据显微照片中的特征信息将观察的样品归类，即可自控控制样品进入到对应的样品收集装置中，实现自动化分选。
需要说明的是，尽管本发明中只设计了两条流路，但是本领域技术人员应当知晓，在领会了本发明的原理和精神的基础上，为了研究目的，可以增加更多的样品出口和样品收集装置，得到更多的流路。因此，该变体应当落入到本发明的保护范围之内。
实施例2
由于样品支持与分选芯片2的透光平底252一般有极薄的玻璃制成，以组装方式运输或储存十分容易破损，大大提高运输成本。因此，我们对样品支持与分选芯片2进行了进一步的改进。
在本实施例中，我们将环形主体251和透光平底252设置成可拆卸的，可在透光平底252损坏时拆去破损的平底，换上完好的平底。环形主体251和透光平底252可分开运输储藏，直到使用前才组装到一起。为了实现该组装与拆卸，我们进行了以下设置：
如图3-5所示，增设了一个减压装置27，在环形主体251的底面设置凹槽2511，并设置减压口26，减压装置27通过减压口26与所述凹槽2511连通。透光平底252至少覆盖到凹槽2511的外侧。在本实施例中，减压装置27为真空泵。将环形主体251与透光平底252贴紧，然后用连接管减压装置27和减压口26，开启减压装置27，抽去凹槽2511中的空气，使凹槽内部形成负压。环形主体251与透光平底252在外部大气压的作用下形成紧密连接，使皿体2的敞口空间内的液体不向外泄露。
为了保持确保不漏液，我们进一步改进了环形主体251的底面结构。在环形主体251的底面增设密封件2512，密封件2512分为胶粘层和柔性光滑层。胶粘层将柔性光滑层粘在环形主体251的底部，柔性光滑层表面光滑并且具有一定的弹性。例如，可将柔性光滑层设置为0.2-1mm的PDMS薄膜。该设置有利于透光平底252封闭环形主体251的底部，防止漏液。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种样品支持与分选芯片，其特征在于，包括敞口的皿体（25）、样品支持管（21）、样品进口（22）、第一样品出口（23）和第二样品出口（24）；
所述皿体（25）包括环形主体（251）和透光平底（252），所述环形主体（251）的内壁与所述透光平底（252 ）围成所述皿体（25）的敞口空间；
所述样品支持管（21）设置在所述皿体（25）的敞口空间内，一端与所述样品进口（22）连接，另一端与所述第一样品出口（23）和第二样品出口（24）形成三通连接；
所述环形主体（251）与所述透光平底（252）为可拆卸连接，还设置有减压装置（27），所述环形主体（251）的底面设置凹槽（2511），并设置减压口（26），使所述凹槽（2511）与所述减压装置（27）连通。
2.根据权利要求1所述的样品支持与分选芯片，其特征在于，所述样品进口（22）、第一样品出口（23）和第二样品出口（24）均固定在所述皿体（25）的环形主体（251）上。
3.根据权利要求1所述的样品支持与分选芯片，其特征在于，所述环形主体（251）的底面设置密封件（2512），位于所述凹槽（2511）的两侧。
4.根据权利要求1所述的样品支持与分选芯片，其特征在于，所述减压口（26）上设置有单向气压阀，使得所述减压装置（27）工作时从所述凹槽（2511）中抽出空气。
5.一种可用于与光片显微镜配套使用的流体进样分选系统，其特征在于，包括样品供应装置（1）、权利要求1-4中任一项所述的样品支持与分选芯片（2）、第一样品收集装置（3）和第二样品收集装置（4）和压力控制装置（5）；
所述样品供应装置（1）、第一样品收集装置（3）和第二样品收集装置（4）分别与所述样品支持与所述分选芯片（2）连通；
所述压力控制装置（5）与所述第一样品收集装置（3）和第二样品收集装置（4）连通。
6.根据权利要求5所述的流体进样分选系统，其特征在于，所述样品进口（22）通过进样管与所述样品供应装置（1）中的连通，并且所述进样管的入口位于所述样品供应装置（1）的液面以下；
所述第一样品出口（23）通过第一样品收集管与所述第一样品收集装置（3）连通，并且所述第一样品收集管的出口位于所述第一样品收集装置（3）的液面以上；
所述第二样品出口（24）通过第二样品收集管与所述第二样品收集装置（4）连通，并且所述第二样品收集管的出口位于所述第二样品收集装置（4）的液面以上；
所述压力控制装置（5）为泵，所述压力控制装置（5）分别与所述第一样品收集装置（3）和第二样品收集装置（4）连通，控制所述第一样品收集装置（3）和第二样品收集装置（4）内的气压。
7.根据权利要求6所述的流体进样分选系统，其特征在于，所述进样管设置有第一阀（61），所述第一样品收集管设置有第二阀（62），所述第二样品收集管设置有第三阀（63）。
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