[发明专利]一种基于外置压电陶瓷驱动的微流体细胞分选系统

说明书

本发明涉及一种基于外置压电陶瓷驱动的微流体细胞分选系统，其特征在于：微流体分选芯片内封装有用作分选驱动的金属弹片，压电陶瓷设置在微流体分选芯片的金属弹片外侧；压电陶瓷驱动模块将触发信号转换成驱动压电陶瓷的高电压信号，使得压电陶瓷产生机械位移并通过挤压或释放金属弹片将目标细胞分离到不同的分选出口，实现细胞分选。本发明的微流体分选芯片的驱动由进样模块的恒压阀控制，光学检测模块对单细胞进行照明检测，实时信号控制模块分析细胞的类型，外置压电陶瓷驱动高速细胞分选，整个系统可以采用很低的压力对细胞进行进样和分离，保证对细胞的无损伤特性，对实现微型全分析系统，促进再生医疗、肿瘤预后检测的应用具有十分重要意义，可以广泛适用于个性化流式细胞分选。

技术领域

本发明涉及生物研究与临床应用技术领域，特别是涉及一种基于外置压电陶瓷驱动的微流体细胞分选系统。

背景技术

流式细胞仪(FlowCytometer，简称FCM)是一种集光学、机械、电子、流体于一体的用于生物细胞荧光标记分析的高新仪器。它主要用来测量并统计分析大量经过染色细胞的各类标记物荧光强度信息，是在单个细胞分析和分选基础上发展起来的，对细胞的物理或化学性质，如大小、内部结构、DNA、RNA、蛋白质、抗原等进行快速测量，并按照其特性的不同分类收集的精密仪器。FCM以其快速、灵活、灵敏、可定量、大样本的特点，广泛运用于各生物化学的基础研究和临床实践中。现有的商业化流式细胞分选仪可以分为四个部分：流动室和流体进样系统、光学检测系统、信号检测与存储、分析系统以及静电细胞分选系统。流动室和流体进样系统通过鞘液(通常是等渗水溶液)将细胞样品包裹束缚成几十um的直径，保证单个细胞依次通过空间上固定的检测位置；在该位置单个或多束微小的单色激光照射到细胞上，并产生散射和荧光信号，该信号被检测、转换与分析出来；再以直方图、散点图等形式显示给用户，用户可以通过设门等方式设置对细胞进行分离的判断逻辑。

现有流式细胞仪存在体积庞大、结构复杂，无菌实验前需反复清洗管道、人工费时的问题；且其分选过程在空气中完成，体系开放，会产生包含细胞、细菌、病毒等样品的气溶胶污染，限制了在临床治疗中的使用。目前BD、Beckman Coulter等公司的细胞分选系统均采用了Jet-in-Air的静电偏转分离方式，虽然可以高速分离细胞，但是由于其较高的流体剪切力会对细胞产生损害，影响其活性和基因表达。如在再生细胞治疗、干细胞研究中，利用传统静电细胞分选仪分选的细胞存在存活率低的问题。同时在细胞再生、转基因样品或者病毒/细菌感染过的样品研究中，确保环境的密闭和无菌性是非常关键的问题，基于微流控的芯片细胞分选系统有着广泛的前景。当前也出现了一些在芯片上完成细胞分选的方案，如MiltenyiBiotec的Tyto分选微芯片采用了微型电磁机械阀的结构，将微小的翼状磁性结构放置在电磁场中，通过控制外部线圈通断来选择阀的开启与关闭，从而实现细胞的快速分离，但是由于其涉及到不同材料微小结构的加工与装配，导致结构复杂成本昂贵。

开发低成本、密封无菌的细胞分选回收系统仍然是研究热点，具有样品用量少、集成度高、体积小的微流体技术在该领域崭露头角。微流体分选芯片通常是由含有微小管道的塑料或聚合物材料键合、粘接而成，但是现有的微流体细胞分选方案，例如电渗流、电泳、气动控制、机械阀、光镊、光致热凝胶等分选方案存在分选速度慢或结构复杂、昂贵的问题；一些高通量的细胞分选方法如介电电泳、超声、表面声波分离方法等依赖于细胞自身特性，其普适性差。另外，多数微流体芯片使用水相鞘液来聚焦细胞位置，导致分选后的样品被大量稀释，不便于少量样品的检测。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以进行无菌化检测，同时对细胞无损伤无稀释的基于外置压电陶瓷驱动的微流体细胞分选回收系统。