CN103897981A - 一种细胞筛选装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种细胞筛选装置。该装置包括T型槽、主通道部分和导向通道，其特征在于主通道部分中的主通道末端分离出两个子通道：其中一个子通道的末端形成四个射线状连接的分支通道，另一个子通道连接废液池；每个分支通道和导向通道均包括两个90°的弯角，形成n字形状，且在导向通道上加装有光电二极管组成的微透镜阵列，在微透镜阵列上安装有光学传感器；导向通道的末端连接着1号细胞收集器和2号细胞收集器，在T型槽的进液通道与主通道连接处安装有成像透镜和光学照明装置，并且在主通道的尾端处安装有预处理激光器；在第一90°转角处安装有对细胞进行加速的导向激光器；在第二90°转角处安装有对细胞进行分类的侧向激光器。
Description
技术领域
本发明涉及生物医学技术，具体是一种细胞筛选装置。
背景技术
细胞作为生命体结构和生命活动的基本单元，是生命科学和生物医学研究的基础。良性细胞与病变细胞的差异使得同一生物组织具有显著的功能差异。为了区分这些差异而进行的细胞筛选对生物研究和医学临床检验具有重要的现实意义。为此，国内外科技人员利用各种技术开发了不同的细胞筛选装置，从而实现对生物细胞的区分。
目前普遍采用的细胞筛选仪器有：流式细胞仪和十字交叉色谱分离器。流式细胞仪是一种根据荧光标记后的化学特征来进行细胞区分的筛选技术。流式细胞仪是采用了鞘流技术与激光技术相结合，通过单细胞形成的特异荧光进行细胞计数。在流式细胞仪中，细胞混悬液从毛细管喷出，同时与四周流出的鞘液一起流过传感器形成检测点，在检测点处，由光敏感传感器探测激光束激发细胞所产生的荧光。当检测到目标细胞时，通过控制细胞路径在毛细管转换交界处发生偏转而进入目标细胞存储池。虽然细胞荧光标记提供了高度的特异检测，但有很多潜在的问题：1）标记物会干扰细胞的原生环境，而且标记本身是否干扰测量也是未知的；2）荧光标记对细胞的活力有负面影响；3）不是所有类型的细胞都具有特异标记物，某些标记难以成功引入到细胞中；4）应用抗原特异性荧光标记耗时耗力；5）标记物可能产生假阳性指示。
十字交叉色谱分离器利用光镊技术对细胞进行分离。在激光和细胞的相互作用中，动量交换产生的光阱力大小反映了细胞的固有属性，因此，光阱力已被广泛用于细胞分离。使用侧向激光束对微通道中液体输送的细胞进行照射，由于不同类型的细胞受力不同，所以偏离初始轨迹的横向距离也不同，从而实现细胞筛选。然而，这种方法对细胞类型的变化不是很敏感，因为在相同的侧向激光束强度下，细胞形态差异较小时所形成的横向位移差异不明显。
此外，激光聚焦束阵列照射产生的晶格光学现象可用于微流控芯片上的细胞筛选。该方法是将一种类型的细胞偏转一定角度进入到一个单独的收集存储池中，其他类型细胞则直接进入另外一个存储池中，从而实现细胞筛选。但是，这个过程比较缓慢，且细胞类型差异小时会在空间连续偏转，使得细胞的分离不显著。
发明内容
针对现有技术不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种细胞筛选装置。该装置不需要标记，通量高，结构简单，操作容易，广泛适用于检测细胞变化或差异的细胞筛选。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种细胞筛选装置，该装置包括T型槽、主通道部分和导向通道，所述的T型槽包括进液通道和2个鞘流通道，进液通道与主通道部分的主通道相连，相连处加有成像透镜和光学照明装置，1号鞘流通道与2号鞘流通道分别位于进液通道两侧，并分别与其垂直，其特征在于主通道的末端分离出两个子通道：一个子通道的末端加有预处理激光器，并且在末端形成四个分支通道，每个分支通道分别连接着导向通道，其中分支通道与导向通道连接方式和结构均相同，另一个子通道连接废液池；四个分支通道间隔为30°；子通道连接的分支通道和导向通道形成两个90°的弯角，逆时针分布，在与子通道相连接的分支通道起始部分与主通道垂直，然后依次进行两次逆时针90°转角，形成导向通道，在导向通道上加有光电二极管组成的微透镜阵列，在微透镜阵列上设计有光学传感器。在第一个逆时针90°转角的导向通道出导向通道的末端加有对细胞进行加速的导向激光器，在第二个逆时针90°转角分支通道上加有对对细胞进行分类的侧向激光器，在导向通道末端连接着2个细胞收集器，2号细胞收集器与分支通道末端平行连接，1号细胞收集器与分支通道末端成30°角连接。
与现有技术相比，本发明细胞筛选装置具有以下特点：1.实时监测细胞：通过成像透镜、光学传感器等器件可以实时监测不同细胞的形态以及加速度等参数；2.基于导向激光和侧向激光，通量高，无标记，高灵敏度；3.检测速度快，操作容易，精确度高；4. 结构简单，造价低廉，适用性好；5.特别用于快速、高通量的细胞筛选。
附图说明
图1为本发明细胞筛选装置一种实施例的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本发明做进一步说明。
本发明设计的细胞筛选装置（简称装置，参见图1），包括T型槽1、主通道部分2和导向通道3；T型槽1的结构包括进液通道12、1号鞘流通道11和2号鞘流通道13，进液通道12与主通道部分2的主通道21相连，1号鞘流通道11与2号鞘流通道13分别位于进液通道12的两侧，并分别与进液通道12垂直，其特征在于所述主通道部分2中的主通道21末端分离出两个不同的子通道：其中一个子通道24的末端形成四个射线状连接的分支通道，另一个子通道22连接废液池23；子通道24的末端射线状连接的四个分支通道分别是1号分支通道25、2号分支通道26、3号分支通道27和4号分支通道28，每个分支通道结构一样，间隔为30°，均匀分布；所述分支通道28和导向通道31作为四个分支通道和导向通道的代表（其余分支通道和导向通道图中没有画出）包括两个90°的转角，逆时针分布，在与子通道24相连接的分支通道28起始部分与主通道21垂直，然后依次进行两次逆时针90°的转角，导向通道31与分支通道28形成n字形状，且在导向通道31上加装有光电二极管组成的微透镜阵列5，在微透镜阵列5上安装有光学传感器6；导向通道31的末端连接着1号细胞收集器32和2号细胞收集器33，2号细胞收集器33与分支通道28的末端平行连接，1号细胞收集器32与导向通道31末端成30°角连接；在T型槽1的进液通道12与主通道21连接处安装有成像透镜和光学照明装置41，并且在主通道21的尾端处安装有预处理激光器42；在子通道24相连接的分支通道28的第一90°转角处安装有对细胞进行加速的导向激光器43；在导向通道31与导向通道28连接的第二90°转角处安装有对细胞进行分类的侧向激光器44。
本发明芯片的工作原理及过程是：T型槽部分的进液通道12、鞘流通道11和鞘流通道13分别通入细胞悬浮液和鞘流液，并且通过控制进样器的流速来控制鞘流通道13的流速和压力，保证细胞可以在主通道21里形成单细胞流。单细胞流通过在主通道部分2的主通道主体21上的用来评估细胞大小的成像透镜和光学照明装置41来分辨细胞的大小，开发高速成像系统来检测单细胞流，为预分离侧向激光系统提供触发信号；通过移动物体检测算法来估计细胞流速度，并确定侧向激光延时和连续细胞间的距离。成像系统将根据检测的速度发送触发信号，决定侧向激光何时触发以控制流入的细胞流向及传送距离。经过预处理侧向激光42后，对不同大小的细胞初步筛选并将细胞分离道不同的通道中。细胞筛选装置中的细胞悬浮液中初步筛选好的细胞由于预处理侧向激光42的作用，会被筛选到不同的分支通道中。在子通道24相连接的分支通道28的转角处安装有对细胞进行加速的导向激光器43；在所述光电二极管组成的微透镜阵列表面使用微细加工技术镀上距离为30-50μm的光栅，作为每个感光单元的光学窗口。在导向通道31的外表面制作一组微透镜阵列5作为镜头使用。当激光束驱动细胞通过导向通道31时，散射的光束会扫过微透镜阵列5，并生成一个随细胞运动的光线。细胞通过微透镜阵列生成的细胞运动光线，将通过光栅的光电传感器6记录，通过自相关可计算细胞的运动速度。在导向通道的末端，设置细胞分类侧向激光44对具有不同速度的细胞进行进一步的分离，使得不同类型的细胞流入非目标细胞储液池32和目标细胞储液池33，从而实现细胞筛选。
本发明装置的技术效果显著：1.不同体积大小的细胞经鞘流通道形成单细胞流后经预处理侧向激光驱动后相似体积细胞进入同一导向通道，体积差异大的细胞进入不同的导向通道；2.相同体积进入同一导向通道后，在导向激光作用下，由于细胞表征中一个基因的变化，使其导向激光对细胞的加速度不同，在经过微透镜阵列和光学传感器后把信号传给细胞分类的侧向激光，最终实现了细胞的筛选；3.操作简单，精确度高，并且装置制造简单，造价低廉；4.用于高通量、无标记、高灵敏度的细胞筛选，为仪器设备开发积累更多的技术力量和经验；同时新型细胞筛选装置的研制会为医学检验和生物工程领域提供新的细胞筛选方法与现代化科学仪器，推动生物医学领域内技术的发展。该方法通过导向激光与侧向激光和微流控芯片对不同种类或不同形态的细胞进行了高通量、无标记、高灵敏度的细胞筛选。
本发明未述及之处适用于现有技术。
Claims (3)
1.一种细胞筛选装置，包括T型槽、主通道部分和导向通道，其特征在于所述主通道部分中的主通道末端分离出两个子通道：其中一个子通道的末端形成四个射线状连接的分支通道，另一个子通道连接废液池；每个分支通道间隔为30°，均匀分布；每个分支通道和导向通道均包括两个90°的弯角，逆时针分布，且在与子通道相连接的分支通道起始部分与主通道垂直，然后依次进行两次逆时针90°的转角，导向通道与分支通道形成n字形状，且在导向通道上加装有光电二极管组成的微透镜阵列，在微透镜阵列上安装有光学传感器；导向通道的末端连接着1号细胞收集器和2号细胞收集器，2号细胞收集器与分支通道的末端平行连接，1号细胞收集器与导向通道末端成30°角连接；在T型槽的进液通道与主通道连接处安装有成像透镜和光学照明装置，并且在主通道的尾端处安装有预处理激光器；在子通道相连接的分支通道的第一90°转角处安装有对细胞进行加速的导向激光器；在导向通道与导向通道连接的第二90°转角处安装有对细胞进行分类的侧向激光器。
2.根据权利要求1所述的细胞筛选装置，其特征在于在所述光电二极管组成的微透镜阵列表面使用微细加工技术镀上距离为30-50μm的光栅，作为每个感光单元的光学窗口。
3.根据权利要求1所述的细胞筛选装置，其特征在于在所述导向通道的外表面制作一组微透镜阵列作为镜头使用。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106190829A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-12-07 | 西安交通大学 | 一种用于细胞高精度排列及检测的微流控生物芯片 |
| CN107907452A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-04-13 | 桂林优利特医疗电子有限公司 | 粒子鞘流成像装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1871058A (zh) * | 2003-09-04 | 2006-11-29 | 阿尔利克斯公司 | 利用激光操纵进行基于多层流的颗粒和细胞分离 |
| CN101206308A (zh) * | 2007-12-12 | 2008-06-25 | 浙江大学 | 一种用于运输和定向移动微粒和细胞的激光微控装置及方法 |
| US20110089328A1 (en) * | 2009-10-20 | 2011-04-21 | Diagnostic Chips, LLC | Electrokinetic microfluidic flow cytometer apparatuses with differential resistive particle counting and optical sorting |
| US20120196314A1 (en) * | 2007-09-10 | 2012-08-02 | The Penn State Research Foundation | Three-dimensional (3d) hydrodynamic focusing using a microfluidic device |
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2014
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1871058A (zh) * | 2003-09-04 | 2006-11-29 | 阿尔利克斯公司 | 利用激光操纵进行基于多层流的颗粒和细胞分离 |
| US20120196314A1 (en) * | 2007-09-10 | 2012-08-02 | The Penn State Research Foundation | Three-dimensional (3d) hydrodynamic focusing using a microfluidic device |
| CN101206308A (zh) * | 2007-12-12 | 2008-06-25 | 浙江大学 | 一种用于运输和定向移动微粒和细胞的激光微控装置及方法 |
| US20110089328A1 (en) * | 2009-10-20 | 2011-04-21 | Diagnostic Chips, LLC | Electrokinetic microfluidic flow cytometer apparatuses with differential resistive particle counting and optical sorting |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106190829A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-12-07 | 西安交通大学 | 一种用于细胞高精度排列及检测的微流控生物芯片 |
| CN106190829B (zh) * | 2016-07-26 | 2018-07-03 | 西安交通大学 | 一种用于细胞高精度排列及检测的微流控生物芯片 |
| CN107907452A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-04-13 | 桂林优利特医疗电子有限公司 | 粒子鞘流成像装置 |
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