CN212483283U - 细胞流通池和细胞检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种细胞流通池和细胞检测系统，所述细胞流通池包括：本体具有进口和出口，内部具有多个适于细胞通过的流道和呈阵列式分布的适于容纳细胞的凹槽，所述流道用于连通相邻凹槽；所述进口和出口分别连通凹槽，所述凹槽的深度大于所述流道的深度；多个开口呈阵列式分布在所述本体的上端，且处于凹槽的上侧；所述凹槽通过开口与外界连通。本实用新型具检测准确、自动化等优点。

Description

细胞流通池和细胞检测系统

技术领域

本实用新型涉及细胞分析，特别涉及细胞流通池和细胞检测系统。

背景技术

单细胞技术在近年来的发展迅速，随着单细胞测序、单细胞转录组等技术的不断发展，人类从DNA、RNA的水平深入了解了细胞群体异质性。在蛋白质水平，流式一直是最为常用的单细胞分析手段，但是由于串色等问题的困扰，流式通常只能进行6-10种蛋白的同时检测。

质谱流式细胞技术(Mass Cytometry)是利用质谱原理对单细胞进行多参数检测的流式技术。它继承了传统流式细胞仪的高速分析的特点，又具有质谱检测的高分辨能力，这种融合技术能在单细胞水平上同时分析超过40种细胞参数，极大的增加了流式细胞分析评估复杂细胞系统和过程的能力，是流式细胞技术一个新的发展方向。它采用金属元素标记物(抗体)标记或识别细胞表面和内部的信号分子，然后应用流式细胞术分离单个细胞，再用ICP-MS观察单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱的数据转换为细胞表面和内部的信号分子数据，并通过计算机分析软件对获得的数据进行降维分析，从而实现对细胞表型和信号网络的精细观察。

然而，在质谱流式细胞技术中，细胞样品经流动室和液流系统分离成单个细胞后，需全部依次进入质谱分析，不利于快速获取目标细胞的分析结果，效率较低。基于激光烧蚀方法的流式质谱中，存在过量解吸样品现象，在单位时间产生过多离子，从而引发饱和效应，妨碍质谱检测。

实用新型内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本实用新型提供了一种细胞分散集聚的细胞流通池。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

细胞流通池，所述细胞流通池包括：

本体，所述本体具有进口和出口，内部具有多个适于细胞通过的流道和呈阵列式分布的适于容纳细胞的凹槽，所述流道用于连通相邻凹槽；所述进口和出口分别连通凹槽，所述凹槽的深度大于所述流道的深度；

多个开口，多个开口呈阵列式分布在所述本体的上端，且处于凹槽的上侧；所述凹槽通过开口与外界连通。

本实用新型的另一目的在于提供了检测准确、效率高的基于上述细胞流通池的细胞检测系统，该实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

细胞检测系统，所述细胞检测系统包括质谱仪；所述细胞检测系统还包括：

取样单元，所述取样单元上述的细胞流通池；

检测单元，所述检测单元用于获得取样单元上细胞异常的凹槽位置；

多个电极，电极设置在所述凹槽的外侧，并连接电源；

传输管，所述传输管的一端连接所述质谱仪的进样口，另一端接收凹槽内出射的离子；

驱动单元，所述驱动单元驱动所述传输管或取样单元，使得所述传输管接收任一凹槽内被离子化后的离子。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：

1.避免了饱和效应；

特别设计了细胞流通池，细胞悬浮液进入内部，细胞分散在各个凹槽内，多余液体流过流道和凹槽，最后从出口排出，有效地防止了细胞在凹槽内过度集中，避免了饱和效应的出现；

凹槽的参数(直径和深度)设计，防止了单个凹槽内过多细胞集聚，使得细胞分散在各个凹槽；

2.检测效率高；

通过检测单元检测出现异常的细胞，再检测异常细胞所在的凹槽内的细胞，无需检测所有的细胞，显著地提高了检测效率；

3.检测精度高；

利用(针状放电)电极和环状电极的组合设计，形成了泰勒锥，放电区域更加集中，离子传输效率高，提高了检测精度；

传输管和细胞流通池间参数(距离和夹角)的设计，提高了从开口出射的离子的接收效率，相应地提高了检测精度。

附图说明

参照附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本实用新型的技术方案，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本实用新型实施例的细胞流通池的结构示意图。

具体实施方式

图1和以下说明描述了本实用新型的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本实用新型。为了教导本实用新型技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本实用新型的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

细胞检测系统，所述细胞检测系统包括：

质谱仪，所述质谱仪具有进样口；

取样单元，所述取样单元采用细胞流通池；

图1给出了本实施例的细胞流通池的结构示意图，如图1所示，所述细胞流通池包括：

本体11，所述本体11具有进口112和出口113，内部具有多个适于细胞通过的流道114和呈阵列式分布的适于容纳细胞的凹槽111，所述流道114用于连通相邻凹槽111；所述进口112和出口113连通所述凹槽111，所述凹槽111的深度大于所述流道114的深度；

多个开口121，多个开口121呈阵列式分布在所述本体的上端，且处于凹槽111的上侧；所述凹槽111通过开口121与外界连通；

检测单元，所述检测单元用于获得取样单元上细胞异常的凹槽位置；

多个电极141，如具有尖端的电极，所述电极设置在所述凹槽的外侧，并连接电源；

传输管，所述传输管的一端连接所述质谱仪的进样口，另一端接收凹槽内细胞被所述电极放电离子化后的离子；

驱动单元，所述驱动单元驱动所述传输管或取样单元，使得所述传输管接收任一凹槽内被离子化后的离子。

为了防止凹槽内积聚的细胞从开口逸出，进一步地，所述开口的直径小于所述凹槽的直径。

为了适量积聚细胞，且防止过多积聚，进一步地，所述凹槽的直径R∈[10μm，100μm]，深度H∈[5μm，50μm]。

为了使细胞积聚在凹槽内，而非流道内，进一步地，所述流道的内壁具有疏水层，所述凹槽内壁为非平滑表面。

为了准确、高效地获的异常细胞所在的凹槽的位置，进一步地，所述检测单元包括光源、探测器、分析模块和光反射层115；所述光反射层设置在所述取样单元的凹槽的底壁或下侧，所述光源发出的检测光照射所述凹槽内的细胞；所述探测器接收所述检测光在所述光反射层上的反射光，输出电信号送分析模块；所述分析模块处理所述电信号，得出取样单元上各凹槽内的细胞是否异常，并获得异常细胞所在的凹槽的位置；所述分析模块是现有技术，广泛应用在图像分析和识别中，如机器视觉中。

为了形成泰勒锥，进一步地，所述传输管的临着所述开口的一端具有接地电极；优选地，所述接地电极为环状，环状电极围出区域的直径小于所述凹槽的直径。

为了提高传输管接收离子的效率，进一步地，所述传输管的底端处于开口口的上侧，且和开口间的距离L∈[2mm，10mm]；所述传输管的中心轴线和主体的顶端平面间的夹角

本实用新型实施例的细胞检测系统的工作方式为：

细胞悬浮液进入取样单元内；细胞停留在各个凹槽内，液体流过流道和凹槽，从出口排出；

检测单元获得取样单元上异常细胞所在凹槽的位置；

异常细胞所在凹槽外侧的电极放电，凹槽内的细胞被电离，离子向上穿过开口进入所述传输管；

传输管将离子输送到质谱仪。

实施例2：

根据本实用新型实施例1的细胞检测系统在血红细胞检测中的应用例。

在本应用例中，如图1所示，取样单元(细胞流通池)包括自上而下层叠的第一层12、第二层(本体)11、第三层(光反射层)115和第四层14，相邻层之间通过胶连接；第一层12具有呈阵列式分布的开口121，柱形开口直径小于凹槽111的直径；第二层11侧部具有进口112和出口113，上端具有呈阵列式分布的凹槽111，凹槽111内壁为非平滑表面，适于容纳一个或多个细胞，所述凹槽111的直径R∈[10μm，100μm]，如10μm、30μm、50μm、80μm、100μm，深度H∈[5μm，50μm]，如5μm、12μm、24μm、35μm、50μm，相邻凹槽111之间通过流道114连通，流道114的深度小于凹槽111，且适于细胞的通过，所述流道114的内壁具有疏水层；第三层115为光反射层；第四层14具有呈阵列式分布的尖端电极141(电极不与凹槽内部细胞接触)，尖端朝上；利用上述四层形成如下结构：所述开口、凹槽、反射层和尖端电极自上而下设置，使得每一凹槽的上侧是开口，下侧是反射层和尖端电极；

检测单元包括光源、探测器和分析模块；所述光源发出的检测光照射所述凹槽内的细胞，第一层和第二层适于透过检测光；所述探测器接收所述检测光在所述光反射层上的反射光，输出电信号送分析模块；所述分析模块利用所述电信号得出细胞流通池的图像，并用图像识别技术得出取样单元上各凹槽内的细胞是否异常，并获得异常细胞所在的凹槽的位置；

传输管，所述传输管的一端连接所述质谱仪的进样口，利用质谱仪的真空度，使得传输管内为负压，进而使得另一端接收凹槽内细胞被所述电极放电离子化后的离子；所述传输管的底端处于开口的上侧，且和开口间的距离L∈[2mm，10mm]，如2mm、5mm、7mm或10mm；所述传输管的中心轴线和主体的顶端平面间的夹角

如30度、45度、60度或90度；

接地电极设置在所述传输管的临着所述开口的一端，所述接地电极为环状，环状电极围出区域的直径小于所述凹槽的直径；

驱动单元，采用三维移动平台，驱动所述传输管，使得所述传输管接收任一凹槽内被离子化后的离子。

本实用新型实施例的细胞检测系统的工作方式为：

细胞悬浮液通过进口进入取样单元内；细胞和液体流过流道和凹槽，一个或多个细胞停留在各个凹槽内，液体流过流道和凹槽，从出口排出；

光源发出的检测光照射所述凹槽内的细胞，第一层和第二层适于透过检测光；

探测器接收所述检测光在所述光反射层上的反射光，输出电信号送分析模块；

所述分析模块利用所述电信号得出细胞流通池的图像，并用图像识别技术得出各凹槽内的细胞形态是否异常，并获得异常细胞所在的凹槽的位置；

异常细胞所在凹槽下侧的尖端电极放电，在尖端电极和环状电极间形成泰勒锥，凹槽内的细胞被电离，离子向上穿过开口进入所述传输管；

在质谱仪内负压的作用下，传输管内为负压，从而将离子输送到质谱仪，进而获得异常细胞的成分及含量。

实施例3：

根据本实用新型实施例1的细胞检测系统的应用例，与实施例2不同的是：

1.第一层的开口为锥台状，自上而下地，开口的直径变大，其中，最小直径小于凹槽的直径，最大直径不大于凹槽的直径。

2.传输管和第一层上端面间的夹角为90度。

3.不再单独设置光反射层，而是采用形成在凹槽底壁的光反射膜。

实施例4：

根据本实用新型实施例1的细胞检测系统的应用例，与实施例2不同的是：

1.省掉环状电极。

2.传输管和第一层上端面间的夹角为90度。

Claims (9)

1.细胞流通池，其特征在于，所述细胞流通池包括：

本体，所述本体具有进口和出口，内部具有多个适于细胞通过的流道和呈阵列式分布的适于容纳细胞的凹槽，所述流道用于连通相邻凹槽；所述进口和出口分别连通凹槽，所述凹槽的深度大于所述流道的深度；

多个开口，多个开口呈阵列式分布在所述本体的上端，且处于凹槽的上侧；所述凹槽通过开口与外界连通。

2.根据权利要求1所述的细胞流通池，其特征在于，所述开口的直径小于所述凹槽的直径。

3.根据权利要求1所述的细胞流通池，其特征在于，所述凹槽的直径R∈[10μm，100μm]，深度H∈[5μm，50μm]。

4.根据权利要求1所述的细胞流通池，其特征在于，所述流道的内壁具有疏水层，所述凹槽内壁为非平滑表面。

5.细胞检测系统，所述细胞检测系统包括质谱仪；其特征在于，所述细胞检测系统还包括：

取样单元，所述取样单元采用权利要求1-4任一所述的细胞流通池；

检测单元，所述检测单元用于获得取样单元上细胞异常的凹槽位置；

多个电极，电极设置在所述凹槽的外侧，并连接电源；

传输管，所述传输管的一端连接所述质谱仪的进样口，另一端接收凹槽内细胞被所述电极放电离子化后的离子；

驱动单元，所述驱动单元驱动所述传输管或取样单元，使得所述传输管接收任一凹槽内被离子化后的离子。

6.根据权利要求5所述的细胞检测系统，其特征在于，所述检测单元包括光源、探测器、分析模块和光反射层，所述光反射层设置在所述取样单元的凹槽的底壁或下侧；所述光源发出的检测光照射所述凹槽内的细胞；所述探测器接收所述检测光在所述光反射层上的反射光，输出电信号送分析模块；所述分析模块处理所述电信号，得出取样单元上各凹槽内的细胞是否异常，并获得异常细胞所在的凹槽的位置。

7.根据权利要求5所述的细胞检测系统，其特征在于，所述传输管的临着所述开口的一端具有接地电极。

8.根据权利要求7所述的细胞检测系统，其特征在于，所述接地电极为环状，环状电极围出区域的直径小于所述凹槽的直径。

9.根据权利要求5所述的细胞检测系统，其特征在于，所述传输管的底端处于开口的上侧，且和开口间的距离L∈[2mm，10mm]；所述传输管的中心轴线和主体的顶端平面间的夹角

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