CN116359128B - 分配检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分配检测装置，包括：分配器、流体容器、偏置部和成像部；分配器容纳的样品溶液能够以液滴的方式输出；偏置部设置在分配器和流体容器之间，由输出口输出的样品溶液依次通过输出通道和偏置部后滴落至流体容器上；光源由偏置部的入射区域进入偏置部；成像部被配置为对滴落至输出口和/或流体容器的样品溶液进行检测。本发明实现了在空间受限区域实现均匀照明，保证流体容器底部的成像质量。

Description

分配检测装置

技术领域

本发明涉及单细胞克隆筛选技术领域，特别是涉及一种分配检测装置。

背景技术

在单细胞克隆筛选领域，细胞分配器需要设置在收集细胞的流体容器的上方。实际使用时为保证单细胞克隆性需要对细胞分配器和底部流体容器同时成像进行监控。同时为保证分配器打出的细胞液滴不被气流和静电影响而出现偏移，需要保证分配器与流体容器间距离尽可能小，因此照明流体容器的光源无法放置在细胞分配器与流体容器之间，只能放置在分配器上方。

然而，当光源放置在分配器上方时，照明光经过分配器后必定造成照明的不均匀，影响流体容器底部成像质量。

发明内容

基于此，有必要针对如何实现光源在流体容器上的均匀照明的问题，提供一种分配检测装置。

本发明提供的一种分配检测装置，包括：

分配器，所述分配器容纳的样品溶液能够以液滴的方式输出；

流体容器，与所述输出通道相对设置；

偏置部，设置在所述分配器和所述流体容器之间，由所述输出口输出的所述样品溶液依次通过所述输出通道和所述偏置部后滴落至所述流体容器上；所述偏置部包括：入射区域和与所述流体容器相对设置出射区域，光源由所述入射区域到达所述出射区域；以及

成像部，被配置为对滴落至所述输出口和/或所述流体容器的所述样品溶液进行检测。

在其中一实施例中，所述偏置部还包括：

落液孔，所述落液孔贯穿于所述偏置部的所述出射区域，且所述落液孔的中心轴线与所述输出通道的中心轴线相重合。

在其中一实施例中，所述偏置部被配置为使所述光源由所述入射区域进入后，进行两次偏转，由所述出射区域射出。

在其中一实施例中，所述偏置部包括：

第一棱镜，所述第一棱镜的第一端镀设第一膜层；其中，所述第一膜层的反射率为100％；

第二棱镜，所述第二棱镜的第一端与所述第一棱镜的第二端以45°胶合连接，且所述第二棱镜的第一端和所述第一棱镜的第二端均镀设第二膜层；其中，所述第二膜层的反射率为50％，所述第二膜层的透射率为50％；以及

第三棱镜，所述第三棱镜的第一端与所述第二棱镜的第二端以45°胶合连接，且所述第三棱镜的第一端和所述第二棱镜的第二端均镀设第二膜层；所述第三棱镜的第二端镀设第一膜层。

在其中一实施例中，所述第一棱镜的厚度为3mm，所述第三棱镜的厚度为3mm；所述第一棱镜的长度为3mm，所述第三棱镜的长度为3mm。

在其中一实施例中，所述入射区域被配置为所述第一棱镜和与所述第一棱镜相连的所述第二棱镜的第一端围合的矩形区域；所述出射区域被配置为所述第三棱镜和与所述第三棱镜相连的所述第二棱镜的第二端围合的矩形区域。

在其中一实施例中，所述偏置部包括：

第四棱镜，所述第四棱镜的第一端镀设第一膜层；其中，所述第一膜层的反射率为100％；

第五棱镜，所述第五棱镜的第一端与所述第四棱镜的第二端以45°胶合连接，且所述第五棱镜的第一端和所述第四棱镜的第二端均镀设第二膜层，其中，所述第二膜层的反射率为33％，所述第二膜层的透射率为67％；

第六棱镜，所述第六棱镜的第一端与所述第五棱镜的第二端以45°胶合连接，且所述第六棱镜的第一端和所述第五棱镜的第二端均镀设第三膜层，其中，所述第三膜层的反射率为50％，所述第二膜层的透射率为50％；

第七棱镜，所述第七棱镜的第一端与所述第六棱镜的第二端以45°胶合连接，且所述第七棱镜的第一端和所述第六棱镜的第二端均镀设第三膜层；以及

第八棱镜，所述第八棱镜的第一端与所述第七棱镜的第二端以45°胶合连接，且所述第八棱镜的第一端和所述第七棱镜的第二端均镀设第二膜层；所述第八棱镜的第二端镀设第一膜层。

在其中一实施例中，所述成像部还包括：

孔底成像模块，设置于所述流体容器底部，所述孔底成像模块被配置为对掉落在所述流体容器内的样品溶液进行光学成像；以及

分配器成像模块，设置于所述分配器一侧，细胞分配器成像模块被配置为对以液滴的方式从所述输出口输出的所述样品溶液进行光学成像。

在其中一实施例中，所述光源的投射面积大于所述入射区域的所占面积。

在其中一实施例中，所述偏置部的材料具有的折射率为1.4～1.9，所述光源的入射角度θ的范围为-45°<θ<+45°。

本发明将偏置部设置在分配器和流体容器之间，利用偏置部在空间受限区域实现均匀照明，保证流体容器底部的成像质量，提高单细胞克隆筛选的准确性。

附图说明

图1示出了本发明一实施例提供的分配检测装置的结构示意图。

图2示出了图1中分配器的结构示意图。

附图标号：

100-光源；

200-偏置部；

201-第一棱镜；

202-第二棱镜；

203-第三棱镜；

300-入射区域；

400-出射区域；

500-落液孔；

600-分配器；

610-容纳腔；

611-输入口；

612-输出口；

620-输出通道；

700-流体容器；

800-分配器成像模块；

900-孔底成像模块。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

从现有技术中已知，活性物质(诸如，单克隆抗体和其他蛋白质)通过所谓的单克隆细胞系而产生。这些都是从单个亲本细胞遗传的细胞群体。单克隆细胞系的产生是必要的，因为这是确保群体的所有细胞具有大致相同的基因组以产生具有恒定和可再现质量的活性成分的唯一方式。

为了产生单克隆细胞系，将细胞单独地转移到微量滴定板的容器中。通过遗传修饰宿主细胞系并且隔离这些经修饰的细胞来产生待转移的细胞。由分配器将单独的细胞沉积在微量滴定板、孔板等流体容器中。在细胞已经沉积在流体容器中之后，细胞可以生长，并且可以转移到生物反应器中。

用户利用光学检测装置确定沉积在流体容器中的每种液体是否含有细胞和/或颗粒。

为了获得高分辨率的图像，建议将光学检测装置放置在尽可能靠近分配器的位置，然而由于结构条件的限制往往难以实现。

参阅图1、图2，图1示出了本发明一实施例提供的分配检测装置的结构示意图，图2示出了图1中分配器的结构示意图。本发明一实施例提供了一种分配检测装置，包括：分配器600、流体容器700、偏置部200和成像部。

分配器600设有容纳腔610及输出通道620，所述容纳腔610具有间隔设置的输入口611及输出口612，所述容纳腔610用于容纳样品溶液，且所述容纳腔610内的样品溶液能够以液滴的方式从所述输出口612输出，所述输出口612与所述输出通道620的一端连通，所述输出通道620延伸至所述分配器600的底部。流体容器700与所述输出通道620相对设置；偏置部200设置在所述分配器600和所述流体容器700之间，由所述输出口612输出的所述样品溶液依次通过所述输出通道620和所述偏置部200后滴落至所述流体容器700上。所述偏置部200包括：入射区域300和与所述流体容器700相对设置的出射区域400。光源100由所述入射区域300进入所述偏置部200。成像部被配置为对滴落至所述输出口612和/或所述流体容器700的所述样品溶液进行检测。

关于输出通道620的布置方式需要说明的是，只要能保证液滴滴落过程中不会接触到输出通道内壁的布置方式均可以选择，例如附图中示出的输出通道620沿竖直方向进行布置，其他输出通道620可以选择的布置方式这里不再一一例举。

其中，所述偏置部200上设置有落液孔500，所述落液孔500贯穿于所述偏置部200的所述出射区域400。其中，流体容器700可以选择孔板等容器。偏置部200上设置的落液孔500主要用于使分配器分选出的样品溶液通过。

关于落液孔500、输出通道620之间的位置关系可以优选落液孔500的中心轴线与输出通道620的中心轴线相重合。

样品溶液包含悬浮液及至少一个悬浮颗粒。悬浮颗粒是指包括固体有机或无机微粒以及生物细胞的上位概念，悬浮颗粒能够是玻璃或聚合物小球并且具有与细胞基本相同的体积。具体到本实施例中，容纳腔610可以容纳5μL至100μL体积的样品溶液。

具体到本实施例中，输出口612的流动横截面选择得非常小，以使容纳腔610内的样品溶液在无外部压力的作用下不会流出输出口612。输出口612需要配合操纵机构操纵，以分配至少一部分样品溶液。在操纵机构未执行操纵动作时，分配器不分配液体样品，即样品溶液不会自输出口612流出。如此，在操纵机构工作时，样品溶液在外部压力的作用下，使得容纳腔610内的样品溶液在输出口612的微管道内流动，具体为敲击微流控芯片的打印腔，使微管道中包含有单个悬浮颗粒的液体从微流控芯片的喷嘴中喷出，形成包含单个悬浮颗粒的液滴。需要说明的是，关于操纵机构在本发明中不再具体展开介绍。

进一步地，输出口612处设置有带有输出管道620的输出元件，部分输出管道620布置在输出元件中。其中，输出元件可以为微流控芯片，操纵机构可以为压电致动器、电磁致动器或气动致动器。

关于偏置部进行详细介绍如下。

所述偏置部200用于使所述光源100由所述入射区域300进入后，进行两次偏转，由所述出射区域400射出，作为一个光波导装置。

偏置部200可以由至少3个棱镜以45°胶合连接组成，不同棱镜镀有不同反射率透射率的膜层，通过多层镀膜扩大入射区域面积，实现以较薄的方式完成大面积的光线入射收集及出射。通过控制膜层数及膜系数，可以控制分光效果，实现不同照明效果。

具体到实施例中偏置部200可以仅包括三个棱镜，即第一棱镜201、第二棱镜202和第三棱镜203，以节约成本降低制造难度。

第一棱镜201的第一端镀设第一膜层；其中，所述第一膜层的反射率为100％，即第一膜层为全反射膜层。第二棱镜202的第一端与所述第一棱镜201的第二端以45°胶合连接，且所述第二棱镜202的第一端和所述第一棱镜201的第二端均镀设第二膜层；其中，所述第二膜层的反射率为50％，所述第二膜层的透射率为50％，即第二膜层为半透半反膜层。第三棱镜203的第一端与所述第二棱镜202的第二端以45°胶合连接，且所述第三棱镜203的第一端和所述第二棱镜202的第二端均镀设第二膜层；所述第三棱镜203的第二端镀设第一膜层。

在本发明一实施例中，第一棱镜201和第三棱镜203对称设置在第二棱镜202的两端，并且第二棱镜202的长度一般远大于第一棱镜201和第三棱镜203的长度。

在本发明一优选实施例中，第一棱镜201、第二棱镜202和第三棱镜203的厚度均可以为3mm，第一棱镜201和第三棱镜203的长度可以为3mm，第二棱镜202的长度可以为49mm、50mm或51mm。

在本发明一实施例中，所述入射区域300被配置为所述第一棱镜201和与所述第一棱镜201相连的所述第二棱镜202的第一端围合的矩形区域，例如入射区域300可以为6*6mm的矩形区域。由于光源需要放置在入射区域300上方，一般地，所述光源100的投射面积需要大于所述入射区域300的所占面积。所述出射区域400被配置为所述第三棱镜203和与所述第三棱镜203相连的所述第二棱镜202的第二端围合的矩形区域，例如出射区域400可以为6*6mm的矩形区域。

在偏置部200的另一实施例中，所述偏置部200可以包括五个棱镜，分别为第四棱镜、第五棱镜、第六棱镜、第七棱镜、第八棱镜。位于最边缘的两个棱镜，即第四棱镜与第八棱镜，与前一实施例相同也选择镀设全反射膜层，而位于中间位置的棱镜就需要根据棱镜个数进行调整。

具体的，第四棱镜的第一端镀设第一膜层；其中，所述第一膜层的反射率为100％。第五棱镜的第一端与所述第四棱镜的第二端以45°胶合连接，且所述第五棱镜的第一端和所述第四棱镜的第二端均镀设第二膜层，其中，所述第二膜层的反射率为33％，所述第二膜层的透射率为67％。第六棱镜的第一端与所述第五棱镜的第二端以45°胶合连接，且所述第六棱镜的第一端和所述第五棱镜的第二端均镀设第三膜层，其中，所述第三膜层的反射率为50％，所述第二膜层的透射率为50％。第七棱镜的第一端与所述第六棱镜的第二端以45°胶合连接，且所述第七棱镜的第一端和所述第六棱镜的第二端均镀设第三膜层。第八棱镜的第一端与所述第七棱镜的第二端以45°胶合连接，且所述第八棱镜的第一端和所述第七棱镜的第二端均镀设第二膜层；所述第八棱镜的第二端镀设第一膜层。

上述实施例中，通过使用特制的胶合薄棱镜作为光源的传输媒介插入分配器600与流体容器700之间，实现将光源放置位置自由化，不再局限于只能放置在分配器600上方且需要与流体容器700观察区域共轴要求。

在本发明一实施例中，所述偏置部200的材料为H-K9L，其折射率n＝1.5168，根据全反射角公式，计算可得该材料在空气中的全反射角为41°，只要大于该角度即可实现全反射。因此光源100进入偏置部200的入射角度θ的范围可以为-45°<θ<+45°。

在本发明一可选实施例中，偏置部200的材料为H-FK71，其折射率n＝1.456，根据全反射角公式，计算可得该材料在空气中的全反射角为43.4°。此时，光源100进入偏置部200的入射角度θ的范围同样可以在-45°<θ<+45°内。

在本发明一可选实施例中，偏置部200的材料为H-ZLaF75A，其折射率n＝1.903，根据全反射角公式，计算可得该材料在空气中的全反射角为31.7°。此时，光源100进入偏置部200的入射角度θ的范围同样可以在-45°<θ<+45°内。

在本发明一实施例中，成像部还包括：孔底成像模块900和分配器成像模块800。孔底成像模块900设置于所述流体容器700底部，用于对掉落在所述流体容器700内的样品溶液进行光学成像。分配器成像模块800设置于所述分配器600一侧，用于对以液滴的方式从所述输出口612输出的所述样品溶液进行光学成像。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种分配检测装置，其特征在于，用于检测由分配器分配至流体容器中的样品溶液，所述分配检测装置包括：

分配器(600)，所述分配器(600)容纳的样品溶液能够以液滴的方式输出；所述分配器(600)包括容纳腔(610)及输出通道(620)，所述容纳腔(610)具有间隔设置的输入口(611)及输出口(612)；

流体容器(700)，与所述输出通道(620)相对设置；

偏置部(200)，设置在所述分配器(600)和所述流体容器(700)之间，由所述输出口(612)输出的所述样品溶液依次通过所述输出通道(620)和所述偏置部(200)后滴落至所述流体容器(700)上；所述偏置部(200)包括：入射区域(300)和与所述流体容器(700)相对设置出射区域(400)，光源(100)由所述入射区域(300)到达所述出射区域(400)；所述偏置部(200)还包括：落液孔(500)，所述落液孔(500)贯穿于所述偏置部(200)的所述出射区域(400)；以及

成像部，被配置为对滴落至所述输出口(612)和/或所述流体容器(700)的所述样品溶液进行检测。

2.根据权利要求1所述的分配检测装置，其特征在于，所述落液孔(500)的中心轴线与所述输出通道(620)的中心轴线相重合。

3.根据权利要求1所述的分配检测装置，其特征在于，所述偏置部(200)被配置为使所述光源(100)由所述入射区域(300)进入后，进行两次偏转，由所述出射区域(400)射出。

4.根据权利要求1所述的分配检测装置，其特征在于，所述偏置部(200)包括：

第一棱镜(201)，所述第一棱镜(201)的第一端镀设第一膜层；其中，所述第一膜层的反射率为100％；

第二棱镜(202)，所述第二棱镜(202)的第一端与所述第一棱镜(201)的第二端以45°胶合连接，且所述第二棱镜(202)的第一端和所述第一棱镜(201)的第二端均镀设第二膜层；其中，所述第二膜层的反射率为50％，所述第二膜层的透射率为50％；以及

第三棱镜(203)，所述第三棱镜(203)的第一端与所述第二棱镜(202)的第二端以45°胶合连接，且所述第三棱镜(203)的第一端和所述第二棱镜(202)的第二端均镀设第二膜层；所述第三棱镜(203)的第二端镀设第一膜层。

5.根据权利要求4所述的分配检测装置，其特征在于，所述第一棱镜(201)的厚度为3mm，所述第三棱镜(203)的厚度为3mm；所述第一棱镜(201)的长度为3mm，所述第三棱镜(203)的长度为3mm。

6.根据权利要求4所述的分配检测装置，其特征在于，所述入射区域(300)被配置为所述第一棱镜(201)和与所述第一棱镜(201)相连的所述第二棱镜(202)的第一端围合的矩形区域；所述出射区域(400)被配置为所述第三棱镜(203)和与所述第三棱镜(203)相连的所述第二棱镜(202)的第二端围合的矩形区域。

7.根据权利要求1所述的分配检测装置，其特征在于，所述偏置部(200)包括：

第四棱镜，所述第四棱镜的第一端镀设第一膜层；其中，所述第一膜层的反射率为100％；

第五棱镜，所述第五棱镜的第一端与所述第四棱镜的第二端以45°胶合连接，且所述第五棱镜的第一端和所述第四棱镜的第二端均镀设第二膜层，其中，所述第二膜层的反射率为33％，所述第二膜层的透射率为67％；

第六棱镜，所述第六棱镜的第一端与所述第五棱镜的第二端以45°胶合连接，且所述第六棱镜的第一端和所述第五棱镜的第二端均镀设第三膜层，其中，所述第三膜层的反射率为50％，所述第二膜层的透射率为50％；

第七棱镜，所述第七棱镜的第一端与所述第六棱镜的第二端以45°胶合连接，且所述第七棱镜的第一端和所述第六棱镜的第二端均镀设第三膜层；以及

第八棱镜，所述第八棱镜的第一端与所述第七棱镜的第二端以45°胶合连接，且所述第八棱镜的第一端和所述第七棱镜的第二端均镀设第二膜层；所述第八棱镜的第二端镀设第一膜层。

8.根据权利要求1所述的分配检测装置，其特征在于，所述成像部还包括：

孔底成像模块(900)，设置于所述流体容器(700)底部，所述孔底成像模块(900)被配置为对掉落在所述流体容器(700)内的样品溶液进行光学成像；以及

分配器成像模块(800)，设置于所述分配器(600)一侧，所述分配器成像模块(800)被配置为对以液滴的方式从所述输出口(612)输出的所述样品溶液进行光学成像。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的分配检测装置，其特征在于，所述光源(100)的投射面积大于所述入射区域(300)的所占面积。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的分配检测装置，其特征在于，所述偏置部(200)的材料具有的折射率为1.4～1.9，所述光源(100)的入射角度θ的范围为-45°<θ<+45°。