CN111172010B - 一种基于三芯光纤的细胞分选微流芯片 - Google Patents

一种基于三芯光纤的细胞分选微流芯片 Download PDF

Info

Publication number
CN111172010B
CN111172010B CN201910845097.9A CN201910845097A CN111172010B CN 111172010 B CN111172010 B CN 111172010B CN 201910845097 A CN201910845097 A CN 201910845097A CN 111172010 B CN111172010 B CN 111172010B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cell
channel
optical fiber
sorting
cells
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910845097.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111172010A (zh
Inventor
苑立波
杜佳豪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guilin University of Electronic Technology
Original Assignee
Guilin University of Electronic Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Electronic Technology filed Critical Guilin University of Electronic Technology
Priority to CN201910845097.9A priority Critical patent/CN111172010B/zh
Publication of CN111172010A publication Critical patent/CN111172010A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111172010B publication Critical patent/CN111172010B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/16—Microfluidic devices; Capillary tubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M35/00—Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
    • C12M35/02—Electrical or electromagnetic means, e.g. for electroporation or for cell fusion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/48—Automatic or computerized control

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

本发明提供的是一种基于三芯光纤的细胞分选微流芯片。其特征是：由底座1、光纤保护管2和9、下限位孔(3、8、10、14)、组织液注入管4和6、细胞注入管5、连接孔7、盖板固定槽11、废液排出管12、细胞排出管13、组织液通道16和18、细胞通道17、光纤通道19和28、废液通道20、废液池21、细胞分选通道(22、25、27)、细胞存放池(23、24、26)、上限位孔(29、35、33、32)、弧形缺口30、卡销板31以及盖板34组成。本发明可用于多种细胞同时分选，可广泛用于细胞分选、分析等领域。

Description

一种基于三芯光纤的细胞分选微流芯片
(一)技术领域
本发明涉及的是一种基于三芯光纤的细胞分选微流芯片，可用于细胞分选，属于微流控芯片技术领域。
(二)背景技术
1975年，一种微型化的气相色谱装置问世(Terry S C,Jerman J H,Angell J B.Agas chromatographic air analyzer fabricated on a silicon wafer[J].IEEETransactions on Electron Devices,1979,26(12):1880-1886.)，为仪器的微型化道路奠定了基础。20世纪90年代，Manz等人首次提出微型全分析系统的概念(Manz A,Graber N,Widmer H M.Miniaturized Total Chemical-Analysis Systems—A Novel Concept forChemical Sensing[J].Sensors and Actuators B Chemical,1990,1(1-6):244-248.)。
微型全分析系统又被称为“芯片实验室”，也被称为“微流控芯片”，其主要特征是集成化与微型化。它把化学或生物实验室的基本操作单元集成在一块微米尺度的芯片上，可控流体通过微流通道网络贯穿整个系统，自动完成生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等。
细胞是生物体基本的结构和功能单位。已知除病毒之外的所有生物均由细胞所组成，但病毒生命活动也必须在细胞中才能体现。所以，单细胞分析对于细胞内生命过程的机理解释具有重要的作用。
近年来，细胞研究已经深入到分子水平上，可以帮助我们理解细微差异导致生物现象，也可以帮助我们理解细胞内微小变化所导致的疾病。通过在分子水平上研究细胞，我们可以阐明细胞内各化学成分之间的关系和相互作用。
微流控芯片是目前细胞分析的重要平台。微流控芯片可以将不同操作单元技术灵活组合，具有集成化与微型化的特点。
很多研究人员对微流控细胞分选进行大量研究。如2016年，苑亚鹏等研究人员提出了一种基于微流控芯片的单细胞分选装置，申请号为CN201620318365.3，通过通道分选元件控制各细胞分选通道所对应铂电极与是否有电渗流动，来实现将当前待分选的细胞分选至所需通道，该装置采用电渗驱动样品，无需外加泵等设备，实现了细胞分选。2017年，金百冶等研究人员提出了一种针对尿路上皮癌的尿脱落肿瘤细胞微流控芯片检测技术，申请号为CN201710054628.3，通过三个整体呈弧形排布的柱状凸起构成的细胞分选器，柱状凸起之间存在间隙，弧形开口作为液流入口，中间柱状凸起两侧的间隙作为液流出口，两个液流出口呈对称分布，实现了尿液中各类细胞的分离捕获。同年，董华等研究人员人提出了一种耦合介电泳和空间分离的微流控细胞分选芯片及方法，申请号为CN201711166610.9，在分选芯片的电极施加交流电场，不同的细胞因自身介电性质的差异在交流电场中产生不同的介电力，从而在主通道内发生程度不同的偏移；与此同时，流动的细胞还受到因主通道收缩膨胀结构而产生的横向迁移力，这两种作用的耦合导致不同种类的细胞从不同出口流出，实现细胞的分选。2018年，谭秋林等人提出了集成单细胞捕获的微流控细胞分选芯片，申请号为CN201810537146.8，包括基底和细胞捕获器，基底上溅射有电极对，细胞捕获器包括上捕获层和下捕获层，上捕获层和下捕获层对准键合后形成细胞捕获阵列和微流通道。利用细胞受到的介电泳力大小或者方向不同而实现分离，利用微捕获结构来捕获单细胞。
基于电渗流原理设计的微流控芯片，虽然具有结构简单，易于携带等优点，但高压电场比较容易破坏细胞内部结构，严重时甚至会导致细胞溶膜的失活，造成假阴性结果。此外，产生电渗流需要制作电极，增加了芯片的复杂性。依据物理尺寸差异实现细胞分选的微流芯片，摆脱了常规方法对于病理医生主观经验的依赖，且全程无创，但是其结构复杂，尤其呈弧形排布的柱状凸起加工极为困难。应用介电电泳法分选细胞是将一种本身不带电、但可以被不同程度极化的细胞在不均匀电场中产生侧向移动，这种方法操作精确且不会破坏待检测物，以及易于与其它设备集成等优点，但这种方法受外界电场影响较大，很容易产生误差。并且，大多数基于介电电泳法设计的微流控芯片，也需要在微流芯片内集成电极，极大的增加了加工难度。
本发明针对以上背景技术的不足，提出一种基于三芯光纤的细胞分选微流芯片。该微流芯片的细胞通道的两边各有一根光纤，一根为普通单模或多模光纤，用于激发细胞荧光；另一根为三芯光纤，每根纤芯辐射的光场强度不同，用于分选细胞。三个激光器通过多芯光纤分路器分别与三芯光纤的三个芯相连。激光器的电源与继电器相连，微处理器根据采集到的细胞形状的大小，自动控制继电器开关，从而实现激光器的打开或闭合，不同地光场强度可以将细胞推向不同的层流，使细胞流向不同的分选通道，从而实现细胞的分选。本发明提出的基于三芯光纤的细胞分选微流芯片，用激光对细胞进行操控，具有对细胞操控高灵敏度高、对细胞活性几乎无损伤、芯片容易加工等优点，同时分选三种细胞，分选效率高。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种操控灵敏度高、对细胞活性几乎无损伤、分选效率高、芯片容易加工的微流芯片。
本发明的目的是这样实现的：
一种基于三芯光纤的细胞分选微流芯片，其特征是：由底座1、光纤保护管2和9、下限位孔(3、8、10、14)、组织液注入管4和6、细胞注入管5、连接孔7、盖板固定槽11、废液排出管12、细胞排出管13、组织液通道16和18、细胞通道17、光纤通道19和28、废液通道20、废液池21、细胞分选通道(22、25、27)、细胞存放池(23、24、26)、上限位孔(29、35、33、32)、弧形缺口30、卡销板31以及盖板34组成。所述的基于三芯光纤的细胞分选微流芯片，经过荧光标记的细胞从细胞注入管5经细胞通道17流入。组织液分别从组织液注入管4和6经组织液通道16和18流入，使细胞通道17流入的细胞形成单细胞流。光纤通道28中的光纤发出的光用于激发细胞荧光，光纤通道19的三芯光纤用于辐射不同的光场强度，实现细胞的分选。
优选的，在底座1上有凸块，凸块上有所述的细胞通道17。所述的细胞通道17，在细胞通道17一侧与其呈90°有组织液通道16，细胞通道17另一侧与其呈锐角有组织液通道18。细胞通道17一侧有光纤通道28用于激发细胞荧光，细胞通道17另一侧有光纤通道13用于放三芯光纤来辐射不同的光场强度来分选细胞，细胞通道17末端有废液通道20、细胞分选通道(22、25、27)相应通道后连有废液池21和细胞存放池(23、24、26)。
优选的，细胞液和组织液通过微注射泵注入。
优选的，所述的组织液通道16和18、细胞通道17、光纤通道19和28、废液池21、细胞存放池(23、24、26)的一端均有连接孔7，所述的组织液注入管4和6、细胞注入管5、光纤保护管2和9、废液排出管12、细胞排出管13均与所述的连接孔7通过连接剂紧密相连。
优选的，下限位孔(3、8、10、14)分别与上限位孔(29、35、33、32)对应，用于底座1和盖板34的精确对位。
优选的，所述的底座1和盖板34通过卡销板31和盖板固定槽11固定相连。
优选的，光纤42一端通过光纤保护管3放入光纤通道2并固定，另一端与激光器43相连。
三芯光纤40通过光纤保护管9放入光纤通道19并固定，激光器(36、37、38)与三芯光纤连接器39的一端相连，三芯光纤连接器39的另一端与三芯光纤40相连，激光器(36、37、38)的电源与继电器49相连，继电器49与微处理器48的I/O口相连。
在微流芯片41下有一滤光片44，用于滤除干扰的荧光信号，经过滤光片44过滤过的荧光强度图像信号通过物镜45接收，并由放大片46放大，最后由CCD47接收。CCD47接收到的荧光强度图像信号传输到微处理器48进行处理，微处理器48通过算法从荧光强度图像中提取细胞的轮廓大小并根据不同的轮廓大小控制继电器49，实现激光器(36、37、38)中某个激光器电源的打开或闭合，从而将不同的细胞推向不同的层流，流向不同的分选通道，从而实现细胞的三通道同时分选。
优选的，所述的光纤可以为普通单模光纤和多模光纤。
优选的，所述的微处理器可以为DSP、单片机、FPGA等。
优选的，所述的基材可以为石英、PMMA、PVC等。
优选的，所述的组织液可以是鞘液，也可以是蒸馏水或其他细胞培养液。
本发明至少具备以下的明显优点：
(1)提出一种基于三芯光纤的细胞分选微流芯片。相比较于其他已提出的细胞分选微流芯片，本发明具有无创、易加工等优点。
(2)将光纤操纵功能集成在微流芯片内，具有高集成度、操作灵活等优点。
(3)同时分选三种细胞，分选效率高。
(四)附图说明
图1是基于三芯光纤的细胞分选微流芯片底座结构示意图。由底座1、光纤保护管2和9、下限位孔(3、8、10、14)、组织液注入管4和6、细胞注入管5、连接孔7、盖板固定槽11、废液排出管12、细胞排出管13和微流通道结构15组成。
图2是基于三芯光纤的细胞分选微流芯片的微流通道结构15平面示意图。组织液通道16和18、细胞通道17、光纤通道19和28、废液通道20、废液池21、细胞分选通道(22、25、27)、细胞存放池(23、24、26)组成。
图3是基于三芯光纤的细胞分选微流芯片盖板结构示意图。由上限位孔(29、35、33、32)、弧形缺口30、卡销板31以及盖板34组成。
图4是基于三芯光纤的细胞分选微流芯片系统结构示意图。由激光器(36、37、38)、光纤42、微流芯片41、三芯光纤40、三芯光纤连接器39、滤光片44、物镜45、放大片46、CCD47、微处理器48和继电器49组成。
图5是基于三芯光纤的细胞分选微流芯片光操纵分选示意图。单模光纤501发出的激发光将细胞通道的细胞激发出荧光。三芯光纤502每根纤芯辐射不同的光场强度，微处理器根据接收到的细胞的轮廓大小图像，自动控制三芯光纤某一根纤芯辐射光场强度，将细胞推到不同的层流，从而实现细胞分选。
图6是三芯光纤切面示意图。
图7是微处理器处理流程图。
图8是轮廓提取检测总体流程图。
图9是基于Pb轮廓提取算法流程图。
(五)具体实施方式
下面结合具体的实施例来进一步阐述本发明。
图1是基于三芯光纤的细胞分选微流芯片底座结构示意图。图2是基于三芯光纤的细胞分选微流芯片的微流通道结构平面示意图。图3是基于三芯光纤的细胞分选微流芯片盖板结构示意图。参阅图1、图2和图3，本发明提供一种技术方案：一种基于三芯光纤的细胞分选微流芯片，其特征是：由底座1、光纤保护管2和9、下限位孔(3、8、10、14)、组织液注入管4和6、细胞注入管5、连接孔7、盖板固定槽11、废液排出管12、细胞排出管13、组织液通道16和18、细胞通道17、光纤通道19和28、废液通道20、废液池21、细胞分选通道(22、25、27)、细胞存放池(23、24、26)、上限位孔(29、35、33、32)、弧形缺口30、卡销板31以及盖板34组成。
优选的，细胞液样品经过初步处理后，用亲脂性羰花青染料(LipophilicCarbocyanine Dyes)对细胞膜进行染色。羰花青染料有着很长的亲脂性烃链，使得这类染料能够完美的染色细胞膜，胞膜的着色是高度稳定的，几乎没有染料能在细胞之间迁移。
所述基于三芯光纤的细胞分选微流芯片底座1的制作：取两块面积相同厚度不同的基材A和B，两块基材打磨光滑，通过水平仪检测后把一块厚的基材A放入微加工系统平台上；
用加工系统将基材A加工出一个凸台，并在凸台四周加工一个盖板固定槽11，然后再利用加工系统继续加工光纤通道19和28、组织液通道16和18、细胞通道17、废液通道20、细胞分选通道(22、25、27)；
优选的，各微流通道的宽度为Wμm，例如100μm～250μm；
用加工系统加工出废液池21、细胞存放池(23、24、26)、连接孔7；
优选的，各废液池和细胞存放池的半径为Rμm，例如250μm～350μm；
将光纤保护管2和9、组织液注入管4和6、细胞注入管5、废液排出管12、细胞排出管13分别与所述的对应连接孔7相连，并用连接剂紧密粘接在一起；
用钻头在底座的四个角上分别钻下限位孔(3、8、10、14)，用于与盖板的定位。
所述基于光操纵的微流芯片盖板34的制作：把薄的基材B放入微加工系统的工作台上，加工出卡销板31和弧形缺口30；
接着在盖板上加工出上第一限位孔29、上第二限位孔35、上第三限位孔33、上第四限位孔32，用于与底板的定位。
三芯光纤40通过光纤保护管9放入光纤通道19并固定，激光器(36、37、38)与三芯光纤连接器39的一端相连，三芯光纤连接器39的另一端与三芯光纤40相连，激光器(36、37、38)的电源与继电器49相连，继电器49与微处理器48的I/O口相连。
在盖板固定槽31涂一层薄胶，将盖板34上的卡销板31插入盖板固定槽31内，并加强的压力，使得盖板与底座结合。
在微流芯片41下有一滤光片44，用于滤除干扰的荧光信号，经过滤光片44过滤过的荧光强度图像信号通过物镜45接收，并由放大片46放大，最后由CCD47接收。CCD47接收到的荧光强度图像信号传输到微处理器48进行处理，微处理器48通过算法从荧光强度图像中提取细胞的轮廓大小并根据不同的轮廓大小控制继电器49，实现激光器(36、37、38)中某个激光器电源的打开或闭合，从而将不同的细胞推向不同的层流，流向不同的分选通道，从而实现细胞的三通道同时分选。
优选的，荧光激发波长为488nm的氩离子激光。
微处理器处理流程：
微处理器经过初始化后，设置边界条件X1和X2的值，且X1＜X2，接着对细胞荧光强度图像提取轮廓并计算其直径大小D。当D＜X1时，右边芯辐射光场，将细胞推入细胞分选通道22所对应的层流；当细胞大小X1≤D＜X2，中间芯辐射光场，将细胞推入细胞分选通道25所对应的层流；当D≥X2时，左边芯辐射光场强度，将细胞推入细胞分选通道27所对应的层流。
轮廓提取算法流程：
CCD采集到的原始图像经过图像滤波得到相对比较平滑的图像，通过梯度算子边缘增强得到梯度图像，通过阈值分割和边缘定位就可以得到图像的边缘二值图像。
优选的，基于Pb轮廓提取算法流程：
(1)颜色空间转换：将CCD采集到的RGB颜色空间转到Lab、灰度或其他颜色空间。Lab色彩空间是颜色-对立空间，其中L通道表示亮度，a和b通道表示颜色。亮度的取值范围为[0,100]，两个颜色通道的取值都为[-128,128]。Lab色彩空间更接近于人的视觉。RGB色彩空间转化为Lab，要先转换为XYZ，再由XYZ转化为Lab，公式为：
X＝0.4125R+0.3567G+0.1806G (1)
Y＝0.2126R+0.7152G+0.0722G (2)
Z＝0.0193R+0.1192G+0.9505G (3)
L＝116f(Y1)-16 (4)
a＝500(f(X1)-f(Y1)) (5)
b＝200(f(Y1)-f(Z1)) (6)
其中X1、Y1、Z1分别是线性归一化之后的XYZ值，f函数是类似Gamma校正函数：
Figure BDA0002194995030000071
Figure BDA0002194995030000072
RGB转化为灰度图像最常见的图像操作公式：
G＝0.299R+0.587G+0.114B (9)
(2)梯度计算是指根据需要求解不同特征如颜色、亮度、纹理等的梯度信息。在算法中，在图像坐标的(X,Y)位置，以此为圆心做一个半径为r的圆，并沿方向角作直径，将圆分为两份。梯度函数G(θ,x,y,r)用于比较两部分，若出现较大不同则表明沿着直径方向出现了不连续。通过χ2直方图分布，得到三个特性分布公式：
Figure BDA0002194995030000081
式中，g和h分别是两个半圆的像素点对应于每一类等值子区间值。对于亮度和颜色梯度，通过核密度估计得到半圆内像素点分布，再计算χ2差分直方图得到g和h的值。颜色梯度计算得到a，b两个通道的梯度值，采取a和b的和作为最终的颜色梯度值：
CGab＝CGa+CGb (11)
纹理梯度以灰度图像为基础，基于纹理基元的思想由灰度图像得到纹理图像。
(3)特征融合是指采用如逻辑回归模型等方法将不同特征计算得到的梯度信息在不同方向和尺度上进行融合。
对于单一尺度，用逻辑回归来融合，逻辑模型表达式为：
Figure BDA0002194995030000082
Figure BDA0002194995030000083
其中β为常数，x为亮度、颜色梯度和纹理梯度归一化值。
对于多尺度方法，通过改变圆的半径，得到不同尺度下的信息，对于每一个尺度S，可以得到两个尺度及两种数据。一种是非极大值抑制之前每个点的软对比度；另一个是非极大值抑制后的定位轮廓。最后将对比度归一化。
(4)特征优化是指采用最小二乘法或非极大值抑制等方法使计算出的轮廓更加准确和平滑。
最小二乘法是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。最小二乘法还可用于曲线拟合。其他一些优化问题也可通过最小化能量或最大化熵用最小二乘法来表达。
非极大值抑制应用于“减薄”边缘。应用梯度计算后，从梯度值中提取的边缘仍然非常模糊。关因此，非最大抑制可以帮助抑制除局部最大值之外的所有梯度值(通过将它们设置为0)，其指示具有最强烈的强度值变化的位置。

Claims (5)

1.一种基于三芯光纤的细胞分选微流芯片，其特征是：由底座(1)、第一光纤保护管(2)和第二光纤保护管(9)、第一下限位孔(3)、第二下限位孔(8)、第三下限位孔(10)、第四下限位孔(14)、第一组织液注入管(4)和第二组织液注入管(6)、细胞注入管(5)、连接孔(7)、盖板固定槽(11)、废液排出管(12)、细胞排出管(13)、第一组织液通道(16)和第二组织液通道(18)、细胞通道(17)、第二光纤通道(19)和第一光纤通道(28)、废液通道(20)、废液池(21)、第一细胞分选通道(22)、第二细胞分选通道(25)、第三细胞分选通道(27)、第一细胞存放池(23)、第二细胞存放池(24)、第三细胞存放池(26)、第一上限位孔(29)、第二上限位孔(35)、第三上限位孔(33)、第四上限位孔(32)、弧形缺口(30)、卡销板(31)以及盖板(34)组成；所述的基于三芯光纤的细胞分选微流芯片，经过荧光标记的细胞从细胞注入管(5)经细胞通道(17)流入；组织液分别从第一组织液注入管(4)和第二组织液注入管(6)经第一组织液通道(16)和第二组织液通道(18)流入，使细胞通道(17)流入的细胞形成单细胞流；第一光纤通道(28)中的光纤发出的光用于激发细胞荧光，第二光纤通道(19)的三芯光纤用于辐射不同的光场强度，实现细胞的分选。
2.根据权利要求1所述的基于三芯光纤的细胞分选微流芯片，其特征是：所述的细胞通道(17)，在细胞通道(17)一侧与其呈90°刻有第一组织液通道(16)，细胞通道(17)另一侧与其呈锐角刻有第二组织液通道(18)；细胞通道(17)一侧刻有第一光纤通道(28)用于激发细胞荧光，细胞通道(17)另一侧刻有第二光纤通道(19)用于放三芯光纤来辐射不同的光场强度来分选细胞，细胞通道(17)末端刻有废液通道(20)、第一细胞分选通道(22)、第二细胞分选通道(25)、第三细胞分选通道(27)，相应通道后连有废液池(21)和第一细胞存放池(23)、第二细胞存放池(24)、第三细胞存放池(26)。
3.根据权利要求1所述的基于三芯光纤的细胞分选微流芯片，其特征是：所述的第一光纤通道(28)中的光纤为普通单模光纤或多模光纤。
4.根据权利要求1所述的基于三芯光纤的细胞分选微流芯片，其特征是：三芯光纤(40)放入第二光纤通道(19)并通过第二光纤保护管(9)固定，第一激光器(36)、第二激光器(37)、第三激光器(38)与三芯光纤连接器(39)的一端相连，三芯光纤连接器(39)的另一端与三芯光纤(40)相连，第一激光器(36)、第二激光器(37)、第三激光器(38)的电源与继电器(49)相连，继电器(49)与微处理器(48)的I/O口相连。
5.根据权利要求1所述的基于三芯光纤的细胞分选微流芯片，其特征是：在微流芯片(41)下有一滤光片(44)，用于滤除干扰的荧光信号，经过滤光片(44)过滤后的荧光强度图像信号通过物镜(45)接收，并由放大片(46)放大，最后由CCD(47)接收，CCD(47)接收到的荧光强度图像信号传输到微处理器(48)进行处理，微处理器(48)通过算法从荧光强度图像中提取细胞的轮廓大小并根据不同的轮廓大小，控制继电器(49)，实现第一激光器(36)、第二激光器(37)、第三激光器(38)中某个激光器电源的打开或闭合，从而将不同的细胞推向不同的层流，流向不同的分选通道，实现细胞的三通道分选。
CN201910845097.9A 2019-09-07 2019-09-07 一种基于三芯光纤的细胞分选微流芯片 Active CN111172010B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910845097.9A CN111172010B (zh) 2019-09-07 2019-09-07 一种基于三芯光纤的细胞分选微流芯片

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910845097.9A CN111172010B (zh) 2019-09-07 2019-09-07 一种基于三芯光纤的细胞分选微流芯片

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111172010A CN111172010A (zh) 2020-05-19
CN111172010B true CN111172010B (zh) 2022-05-13

Family

ID=70622302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910845097.9A Active CN111172010B (zh) 2019-09-07 2019-09-07 一种基于三芯光纤的细胞分选微流芯片

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111172010B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100097268A (ko) * 2009-02-26 2010-09-03 한국과학기술원 광산란력을 이용한 입자 분리장치 및 그 방법
CN102019277A (zh) * 2010-10-29 2011-04-20 北京惟馨雨生物科技有限公司 一种用于细胞和颗粒分离的分选仪及分选方法
CN103191791A (zh) * 2013-03-01 2013-07-10 东南大学 生物微粒高通量分选和计数检测的集成芯片系统及应用
CN103335931A (zh) * 2009-07-07 2013-10-02 索尼公司 微流体装置
KR20130118074A (ko) * 2012-04-19 2013-10-29 중앙대학교 산학협력단 다공성 폴리아크릴로니트릴 파이버 및 이의 제조방법
CN103996423A (zh) * 2014-03-21 2014-08-20 哈尔滨工程大学 一种捕获位置横向可调的单光纤光镊
CN104884934A (zh) * 2012-07-27 2015-09-02 产生技术有限公司 用于微流体微粒定向和/或分选的方法和系统
CN106104254A (zh) * 2013-12-18 2016-11-09 汉迪恩公司 用以表征颗粒的芯片组件、流动室和流式细胞仪

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7676122B2 (en) * 2006-12-11 2010-03-09 Jiahua James Dou Apparatus, system and method for particle manipulation using waveguides

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100097268A (ko) * 2009-02-26 2010-09-03 한국과학기술원 광산란력을 이용한 입자 분리장치 및 그 방법
CN103335931A (zh) * 2009-07-07 2013-10-02 索尼公司 微流体装置
CN102019277A (zh) * 2010-10-29 2011-04-20 北京惟馨雨生物科技有限公司 一种用于细胞和颗粒分离的分选仪及分选方法
KR20130118074A (ko) * 2012-04-19 2013-10-29 중앙대학교 산학협력단 다공성 폴리아크릴로니트릴 파이버 및 이의 제조방법
CN104884934A (zh) * 2012-07-27 2015-09-02 产生技术有限公司 用于微流体微粒定向和/或分选的方法和系统
CN103191791A (zh) * 2013-03-01 2013-07-10 东南大学 生物微粒高通量分选和计数检测的集成芯片系统及应用
CN106104254A (zh) * 2013-12-18 2016-11-09 汉迪恩公司 用以表征颗粒的芯片组件、流动室和流式细胞仪
CN103996423A (zh) * 2014-03-21 2014-08-20 哈尔滨工程大学 一种捕获位置横向可调的单光纤光镊

Also Published As

Publication number Publication date
CN111172010A (zh) 2020-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103998394B (zh) 细胞捕获系统和使用方法
KR102217008B1 (ko) 유동 세포 계측 시스템 및 방법
US20150132766A1 (en) Imaging cell sorter
US20110170105A1 (en) Techniques for Improving Optofluidic Microscope Devices
JP2008501999A (ja) 光学流体顕微鏡装置
CN110468027B (zh) 一种基于同轴双波导光纤的细胞分选微流芯片
CN107064091A (zh) 一种微流控芯片、单细胞蛋白定量检测装置和方法
WO2009111573A2 (en) Optofluidic microscope device with photosensor array
CN104155210A (zh) 基于粘弹性聚焦的光学成像
Yu et al. An integrated microfluidic device for the sorting of yeast cells using image processing
CN110591889B (zh) 一种基于同轴双波导光纤的微流芯片细胞分选器
CN106290279A (zh) 一种单细胞蛋白检测系统及其应用
CN105319197A (zh) 基于微透镜阵列的液滴微流控芯片
Birarda et al. IR-Live: fabrication of a low-cost plastic microfluidic device for infrared spectromicroscopy of living cells
CN111808737A (zh) 一种细胞分选系统
Fan et al. Development of a parallel three-dimensional microfluidic device for high-throughput cytometry
CA2504560A1 (en) Method and system for processing and measuring microparticles
CN106179545B (zh) 用于生物分析的微流控芯片设备及其制备方法
CN110468026B (zh) 一种用于光纤光动力细胞操纵的微流芯片
CN111172010B (zh) 一种基于三芯光纤的细胞分选微流芯片
CN109470672A (zh) 多光强激发检测单个微藻细胞活性的装置与方法
CN115053118A (zh) 使用特殊化细胞识别进行循环流式细胞术的装置和方法
US7175810B2 (en) Processing of particles
Khan et al. Microfluidics add-on technologies for single-cell analysis
CN112354570B (zh) 一种多维微流控电泳芯片及检测装置，检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant