[發(fā)明專利]用于稀有細(xì)胞篩選的微流控芯片系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710730952.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107505249A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬玉婷;王策;吳云良;嚴(yán)心濤;裴智果;鐘金鳳;陳忠祥;武曉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01N15/10
• 分類號(hào): G01N15/10;G01N15/14;G01N15/00
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11369
• 代理人: 韓飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微流控芯片、生物顆粒檢測(cè)及操控技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于稀有細(xì)胞篩選的微流控芯片系統(tǒng)。

背景技術(shù)

檢測(cè)捕捉血液中微乎其微的稀有細(xì)胞，有助于疾病的早期診斷與患者的病情監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)有流式細(xì)胞分選儀存在體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需反復(fù)清洗管道、人工費(fèi)時(shí)的問(wèn)題；且其分選過(guò)程在空氣中完成，體系開(kāi)放，會(huì)產(chǎn)生包含細(xì)胞、細(xì)菌、病毒等樣品的氣溶膠污染，限制了其臨床應(yīng)用。目前BD、Beckman Coulter等公司的細(xì)胞分選系統(tǒng)大多采用了Jet-in-Air的靜電偏轉(zhuǎn)分離方式(美國(guó)專利3710933號(hào)、3826364號(hào))，雖然可以高速分離細(xì)胞，但是由于其較高的流體剪切力會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生損害，影響其活性和基因表達(dá)。如在再生細(xì)胞治療、干細(xì)胞研究中，利用傳統(tǒng)靜電細(xì)胞分選儀分選的細(xì)胞存在存活率低的問(wèn)題。同時(shí)在細(xì)胞再生、轉(zhuǎn)基因樣品或者病毒/細(xì)菌感染過(guò)的樣品研究中，確保環(huán)境的密閉和無(wú)菌性是非常關(guān)鍵的問(wèn)題，基于微流控芯片的細(xì)胞分選系統(tǒng)有著廣泛的前景。

現(xiàn)有的微流控細(xì)胞分選方案，例如電滲流、電泳、氣動(dòng)控制、機(jī)械閥、光鑷、光致熱凝膠等分選方案存在分選速度慢或結(jié)構(gòu)復(fù)雜、昂貴的問(wèn)題；一些高通量的細(xì)胞分選方法如膜過(guò)濾法、介電電泳、超聲、表面聲波分離方法等依賴于細(xì)胞自身特性，其普適性差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于稀有細(xì)胞篩選的微流控芯片系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于稀有細(xì)胞篩選的微流控芯片系統(tǒng)，包括：微流控芯片、光信號(hào)激發(fā)與檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)采集分析與控制模塊、壓電驅(qū)動(dòng)模塊和泵控模塊；

所述微流控芯片包括一壓電基片和密封貼附于所述壓電基片上的一蓋片，所述壓電基片上涂覆有粗篩叉指電極和精篩叉指電極，所述粗篩叉指電極和精篩叉指電極用于產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分選的聲場(chǎng)；在所述微流控芯片上的粗篩叉指電極處形成粗篩區(qū)，進(jìn)行目標(biāo)細(xì)胞的初篩，在所述微流控芯片上的精篩叉指電極處形成精篩區(qū)，進(jìn)行目標(biāo)細(xì)胞的精篩，在所述微流控芯片上的粗篩區(qū)和精篩區(qū)之間設(shè)置有檢測(cè)區(qū)；

所述光信號(hào)激發(fā)與檢測(cè)模塊包括光斑激發(fā)調(diào)制系統(tǒng)和光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，所述光信號(hào)激發(fā)與檢測(cè)模塊用于產(chǎn)生激光以激發(fā)流經(jīng)所述微流控芯片的檢測(cè)區(qū)的細(xì)胞產(chǎn)生熒光和散射光，并對(duì)產(chǎn)生的熒光和散射光進(jìn)行收集和檢測(cè)，形成光信號(hào)信息，再將得到的光信號(hào)信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后發(fā)送到所述數(shù)據(jù)采集分析與控制模塊；

所述數(shù)據(jù)采集分析與控制模塊用于：產(chǎn)生泵控觸發(fā)信號(hào)，以對(duì)所述泵控模塊進(jìn)行控制；產(chǎn)生粗篩觸發(fā)信號(hào)，以控制粗篩叉指電極動(dòng)作；對(duì)從所述光信號(hào)激發(fā)與檢測(cè)模塊接受到的電信號(hào)進(jìn)行處理形成處理結(jié)果，并對(duì)該處理結(jié)果是否滿足用戶設(shè)定的精篩條件進(jìn)行判斷，當(dāng)判斷該處理結(jié)果滿足用戶設(shè)定的精篩條件時(shí)，則產(chǎn)生精篩觸發(fā)信號(hào)，控制精篩叉指電極動(dòng)作；

所述壓電驅(qū)動(dòng)模塊用于將接收到的粗篩觸發(fā)信號(hào)和精篩觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換成高電壓信號(hào)以分別驅(qū)動(dòng)所述粗篩叉指電極和精篩叉指電極產(chǎn)生需要的聲場(chǎng)；

所述泵控模塊包括泵驅(qū)動(dòng)模塊、樣品泵、鞘液泵、粗篩廢液泵和精篩廢液泵。

優(yōu)選的是，所述蓋片底部開(kāi)設(shè)有管道凹槽及與所述管道凹槽連通且貫通所述蓋片的多個(gè)開(kāi)孔，所述蓋片密封貼附于所述壓電基片上，使處于所述蓋片和壓電基片之間的所述管道凹槽形成微管道。

優(yōu)選的是，所述微管道包括樣品管道、鞘液管道、由所述樣品管道和鞘液管道匯聚后形成的粗篩管道、由粗篩管道通過(guò)所述粗篩區(qū)后分叉形成的粗篩廢液管道和檢測(cè)管道及由檢測(cè)管道通過(guò)所述精篩區(qū)后分叉形成的精篩廢液管道和目標(biāo)物管道。

優(yōu)選的是，所述開(kāi)孔包括與所述樣品管道的進(jìn)樣端連通的樣品進(jìn)液孔、與所述鞘液管道的進(jìn)液端連通的鞘液進(jìn)液孔、連通于所述粗篩廢液管道末端的粗篩廢液排液孔、連通于所述精篩廢液管道末端的精篩廢液排液孔及連通于所述目標(biāo)物管道末端的目標(biāo)物排液孔。

優(yōu)選的是，所述蓋片的材質(zhì)為塑料或者玻璃，所述壓電基片的材質(zhì)為壓電陶瓷、壓電單晶或壓電復(fù)合材料。

優(yōu)選的是，所述粗篩叉指電極和精篩叉指電極的電極結(jié)構(gòu)為平行式、聚焦式或變寬式，所述粗篩叉指電極上施加的電壓波形為正弦波或方波，所述精篩叉指電極上施加的電壓波形為方波包絡(luò)的正弦波或波包絡(luò)的方波。

優(yōu)選的是，在精篩區(qū)對(duì)于目標(biāo)細(xì)胞的判定時(shí)，采用正選法或者反選法，采用正選法時(shí)，以符合目標(biāo)細(xì)胞特性的信號(hào)作為判斷依據(jù)，控制精篩叉指電極的動(dòng)作；采用反選法時(shí)，以符合非目標(biāo)細(xì)胞特性的信號(hào)作為判斷依據(jù)，控制精篩叉指電極的動(dòng)作。