[发明专利]一种基于微流控芯片的空间站用细胞样本自动预处理装置

说明书

本发明公开一种基于微流控芯片的空间站用细胞样本自动预处理装置，该装置包括微流控芯片、芯片夹具、多通道流体驱动泵以及控制器。该装置能够适应空间站微重力环境，可单独使用或者集成于微流式细胞仪中。该微流控芯片可以实现一次性使用，即插即用，避免了人工的过多参与，方便使用。本发明的预处理装置具有两种样品预处理功能，通过对流体的控制实现样品的预处理操作，具有连续、高效的样品预处理效果。

【技术领域】

本发明涉及微流控生物芯片技术领域，具体涉及一种适用于空间站微重力环境下的微流式细胞仪分析前制备细胞样本的芯片装置。制备过程可包括以下步骤：细胞的染色和裂解。该装置可单独使用或者集成于微流式细胞仪中。

【背景技术】

针对航天员身体健康开展的航天医学监督与医学保障工作是保证载人航天任务顺利执行的重要保障，直接关系到任务能否顺利进行，但在空间站中存在着距离远、可用仪器短缺和微重力环境等苛刻的条件限制，开展航天员在轨健康诊断的难度非常高。流式细胞仪是一种基于流式细胞术对高速样本流中的细胞作单细胞多参数分析的仪器，能够实现包括淋巴细胞亚群和细胞因子在内的多种项目检测，为疾病的诊断和治疗评价提供重要信息。

细胞样本预处理是流式细胞术检测中不可缺少的准备步骤，预处理的主要目的是对目标细胞进行特异性荧光标记并尽量去除其他细胞和碎片等干扰物，以使目标细胞能够被流式细胞仪顺利检出。传统流式细胞仪检测的样本预处理过程通常比较复杂，是实现流式细胞仪载人航天应用的一大障碍。通常，这样的细胞预处理由专业人员使用移液器、混匀器等工具在试管内完成，具体的步骤就是在血样中先后加入染色剂和裂解液，分别混匀并避光培育10-12分钟，这种复杂耗时的人工预处理步骤无法满足航天和其他现场快速检测(POCT)的检测要求，更无法在微重力环境下进行，还会引入不必要的人工误差而导致检测重复性下降。

目前，有一些用于地面上的细胞样本自动预处理装置，如以色列LeukoDx公司推出的一种用于败血症诊断的全自动的CD64检测平台Accellix(专利号：US9207239B2)，以及美国霍尼韦尔实验室开展的基于微流控芯片的小型化流式细胞仪BioFlip的研究工作，均使用了具备全血样本自动预处理的一次性微流控芯片，但它们都因采用了大体积的储液腔室，推出试剂时容易产生气泡，无法用于微重力环境。

也有针对空间站环境研制的细胞样本预处理装置。NASAJohnson航天中心在1999年研制了一种全血染色装置(whole blood staining device)，并于2012年改进了该装置，使用带有塑料止水夹分隔的Teflon袋改进了人工样本预处理步骤，使之适合微重力环境下操作，并符合空间站的液体操作要求。这种简单的设计有效解决了在微重力环境下的液体转移和混合问题，完成了太空中的首次全血染色试验。但该预处理方法仍然无法摆脱对人工操作的依赖，需要操作者在约半小时内手动完成多次混合；而且受操作者的混合技术和时间控制的影响，很难保证处理效果的一致性。

所以，要真正实现流式细胞仪在载人航天中的实用化应用，仍需解决微重力环境下细胞样本的预处理问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种应用于空间站的细胞样本预处理微流控芯片的装置，实现微重力环境下的细胞样本的自动染色和裂解等一体化操作。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于微流控芯片的空间站用细胞样本自动预处理装置，主要包括微流控芯片11、芯片夹具12、多通道流体驱动泵以及控制器14；

所述微流控芯片由一层盖片和一层刻有沟道的基片对准键合而成，其结构主要包括样本自动定量进样沟道26、储液沟道以及混合沟道；