一種流式細胞分選系統及其聚焦檢測方法及其流體芯片的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種流式細胞分選系統及其聚焦檢測方法及其流體芯片，該流體芯片包括：上蓋片以及下芯片；設置在所述流體芯片內的流體管道，包括：管道入口；以及管道出口；位于管道入口與管道出口之間的檢測區；設置在檢測區與管道出口交匯處的分選機構；設置在下芯片下表面的超聲檢測區，超聲檢測區用于設置超聲裝置，超聲裝置用于對所述流體管道內的樣品進行超聲聚焦；設置在下芯片下表面的光檢測區，光檢測區用于設置整形激光裝置，整形激光裝置用于對所述檢測區的樣品進行平頂光斑照射；管道出口包括：分選樣品出口以及未分選樣品出口；分選機構用于對所述流體管道內的樣品進行分選。本發明技術方案提高了測試準確性。
【專利說明】
一種流式細胞分選系統及其聚焦檢測方法及其流體芯片
技術領域
[0001]本發明涉及細胞檢測及分析技術領域，更具體的說，涉及一種流式細胞分選系統及其聚焦檢測方法及其流體芯片。
【背景技術】
[0002]流式細胞技術(Flow Cytometry,簡稱FCM)是現在顯微鏡技術、化學熒光染色、電子學技術和計算機等領域的綜合進步的結合下得以發展起來的對于快速直線流動中的單細胞的特性及其成分，或其他各種微小顆粒(如細菌)及其負載物進行多參數分析和分選的技術，它不僅可測量細胞大小、內部顆粒的形狀，還可檢測細胞表面和細胞漿抗原、細胞內DNA以及RNA含量等，可對群體細胞在單細胞水平上進行分析。在短時間內檢測分析大量細胞，并收集、存儲和處理數據，進行多參數定量分析，能夠分類回收某一亞群細胞。在血液學、免疫學、腫瘤學、藥物學、遺傳學、臨床檢測學、分子生物學、細胞動力學以及環境微生物學等學科中有著廣泛的應用。
[0003]流式細胞技術需要通過流式細胞分析和分選系統(或稱流式細胞儀)進行，最新的商業流式細胞儀主要包括光學系統、電子檢測系統與流體芯片。進行樣品檢測時，通過流體芯片對細胞樣品進行聚焦，并由外部激光照射，電子測試系統根據散射光信號以及激發光信號對樣品進行數據采集與分析。
[0004]現有的無鞘液流式細胞儀進行樣品檢測時，測試樣品中細胞是隨機分布在流體管道內，同一細胞在管道內不同位置，其測試數據將會有較大差異，導致測試準確性較差。
【發明內容】
[0005]為解決上述問題，本發明提供了一種流式細胞分選系統及其聚焦檢測方法及其流體芯片，提高了測試準確性。
[0006]為實現上述目的，本發明提供了一種流式細胞分選系統流體芯片，該流體芯片包括:
[0007]相對設置的上蓋片以及下芯片；
[0008]設置在所述流體芯片內的流體管道，所述流體管道的包括:設置在所述流體芯片第一端的管道入口 ；設置在所述流體芯片第二端的管道出口 ；位于所述管道入口與所述管道出口之間的檢測區；
[0009]設置在所述檢測區與所述管道出口交匯處的分選機構；
[0010]設置在所述下芯片下表面的超聲檢測區，所述超聲檢測區用于設置超聲裝置，所述超聲裝置用于在所述流體芯片進行樣品檢測時對所述流體管道內的樣品進行超聲聚隹.V ?、、，
[0011]設置在所述下芯片下表面的光檢測區，所述光檢測區用于設置整形激光裝置，所述整形激光裝置用于在所述流體芯片進行樣品檢測時對所述檢測區的樣品進行平頂光斑照射；
[0012]其中，所述管道出口包括:分選樣品出口以及未分選樣品出口 ；在所述流體芯片進行樣品檢測時，所述分選機構用于對所述流體管道內的樣品進行分選。
[0013]優選的，在上述流體芯片中，所述上蓋片與所述下芯片為可分離結構；所述流體管道為設置在所述下芯片朝向所述上蓋片一側表面的凹槽。
[0014]優選的，在上述流體芯片中，所述上蓋片包括:
[0015]與所述管道入口連通的進樣口 ；
[0016]與所述分選樣品出口連通的第一出樣口；
[0017]與所述未分選樣品出口連通的第二出樣口。
[0018]優選的，在上述流體芯片中，所述上蓋片還包括:
[0019]與所述流體管道連通的分選樣品潤洗出口。
[0020]優選的，在上述流體芯片中，所述分選機構為設置在所述下芯片朝向所述上蓋片一側表面的分選凹槽；
[0021]所述上蓋片與所述分選凹槽相對的區域設置有電極通孔。
[0022]優選的，在上述流體芯片中，所述流體管道包括:
[0023]設置在所述檢測區與所述分選樣品出口之間的分選樣品管道以及位于所述檢測區與所述未分選樣品出口之間的未分選樣品管道；
[0024]其中，所述未分選樣品管道的寬度大于所述分選管道的寬度，且所述未分選樣品管道與所述檢測區的管道延伸方向相同。
[0025]優選的，在上述流體芯片中，所述上蓋片與所述下芯片的材料可以為玻璃或是塑料。
[0026]優選的，在上述流體芯片中，當所述上蓋片與所述下芯片的材料均為玻璃時，所述流體管道下方下芯片的厚度、流體管道高度以及流體管道上方的上蓋片的厚度比值為
2:1:2ο
[0027]優選的，在上述流體芯片中，所述流體管道在所述流體芯片的延伸方向上的截面為矩形。
[0028]本發明還提供了一種流式細胞分選系統，該流式細胞分選系統包括:
[0029]流體芯片，所述流體芯片為上述任一項所述的流體芯片；
[0030]設置在所述的超聲檢測區的超聲裝置，所述超聲裝置用于在所述流體芯片進行樣品檢測時對所述流體管道內的樣品進行超聲聚焦；
[0031]設置在所述光檢測區用于設置整形激光裝置，所述整形激光裝置用于在所述流體芯片進行樣品檢測時對所述檢測區的樣品進行平頂光斑照射；
[0032]電子測試系統，所述電子測試系統用于數據采集與分析。
[0033]本發明還提供了一種流式細胞分選系統的聚焦檢測方法，該聚焦檢測方法包括:
[0034]在流體芯片中注入樣品；
[0035]對所述樣品進行超聲聚焦與進行平頂光斑照射；
[0036]對樣品進行數據采集與分選。
[0037]通過上述描述可知，本發明提供的流體芯片包括:相對設置的上蓋片以及下芯片；設置在所述流體芯片內的流體管道，所述流體管道的包括:設置在所述流體芯片第一端的管道入口 ；設置在所述流體芯片第二端的管道出口 ；位于所述管道入口與所述管道出口之間的檢測區；設置在所述檢測區與所述管道出口交匯處的分選機構；設置在所述下芯片下表面的超聲檢測區，所述超聲檢測區用于設置超聲裝置，所述超聲裝置用于在所述流體芯片進行樣品檢測時對所述流體管道內的樣品進行超聲聚焦；設置在所述下芯片下表面的光檢測區，所述光檢測區用于設置整形激光裝置，所述整形激光裝置用于在所述流體芯片進行樣品檢測時對所述檢測區的樣品進行平頂光斑照射；其中，所述管道出口包括:分選樣品出口以及未分選樣品出口 ；在所述流體芯片進行樣品檢測時，所述分選機構用于對所述流體管道內的樣品進行分選。
[0038]通過上述描述可知，所述流體芯片在下方設置有檢測區以及光檢測區，可實現對樣品進行超聲聚焦以及平頂光斑照射，通過超聲聚焦可以使得流體管道內樣品中的細胞在一個設定水平面內移動，同時，通過進行平頂光斑照射，可以保證在所述水平面中不同位置的細胞受到光照射的強度一致，保證測試的準確性。
【附圖說明】
[0039]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0040]圖1a為本申請實施例提供的一種流體芯片的結構不意圖；
[0041]圖1b為圖1a的局部放大圖；
[0042]圖2為本申請實施例平頂光斑照射原理示意圖；
[0043]圖3為圖1所不流體芯片的切面圖；
[0044]圖4為圖1所示流體芯片的俯視圖；
[0045]圖5為本申請實施例提供的一種流式細胞分選系統的結構示意圖；
[0046]圖6為本申請實施例提供一種超聲聚焦對比試驗結果示意圖；
[0047]圖7為本申請實施例提供的一種流式細胞分選系統的聚焦檢測方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0048]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0049]本申請實施例提供了一種流式細胞分選系統的流體芯片，所述流體芯片參考圖1a和圖lb，圖1a為本申請實施例提供的一種流體芯片的結構不意圖，圖1b為圖1a的局部放大圖，該流體芯片包括:相對設置的上蓋片I以及下芯片2。
[0050]在本申請實施例中，所述流體芯片的上蓋片I與下芯片2為可分離結構。所述流體芯片內設置有流體管道。所述流體管道的包括:設置在所述流體芯片第一端的管道入口21 ;設置在所述流體芯片第二端的管道出口 ；位于所述管道入口與所述管道出口之間的檢測區25。其中，所述管道出口包括:分選樣品出口 22以及未分選樣品出口 23。
[0051]在所述檢測區25與所述管道出口交匯處設置有分選機構。在所述流體芯片進行樣品檢測時，所述分選機構用于對所述流體管道內的樣品進行分選。
[0052]所述流體芯片還包括:設置在所述下芯片2下表面的超聲檢測區以及設置在所述下芯片2下表面的光檢測區。所述超聲檢測區用于設置超聲裝置，所述超聲裝置用于在所述流體芯片進行樣品檢測時對所述流體管道內的樣品進行超聲聚焦。所述光檢測區用于設置整形激光裝置，所述整形激光裝置用于在所述流體芯片進行樣品檢測時對所述檢測區的樣品進行平頂光斑照射。
[0053]具體的，所述超聲裝置可以為設置在所述檢測區25下方可以產生聲波的換能器。所述換能器通過超聲耦合膠粘貼在所述下芯片2的下表面。所述超聲耦合膠一方面可以將所述換能器與所述芯片流體固定，另一方面通過耦合最大限度的把聲波傳輸到流體管道內，減少聲波在傳輸過程中的衰減。
[0054]聲波透射下芯片2流體管道下方的下芯片2、以及檢測區25對應的部分流體管道，被上蓋片I反射回來，并與入射聲波在檢測區25對應的流體管道中形成駐波，迫使細胞聚焦。
[0055]所述超聲裝置固定在所述下芯片2的下方，所述超聲裝置的固定區域與所述整形激光裝置的激光照明區均在所述檢測區域25的正下方，且沿著樣品流動方向排布，所述超聲裝置的固定區域在所述整形激光裝置的激光照明區的上游。
[0056]所述流體管道為設置在所述下芯片2朝向所述上蓋片I 一側表面的凹槽。當進行樣品檢測時，將上蓋片I與下芯片2蓋合密封后，將所述凹槽形成所述除出入口外封閉的流體管道。
[0057]所述上蓋片I包括:與所述管道入口 21連通的進樣口 11;與所述分選樣品出口22連通的第一出樣口 12 ;與所述未分選樣品出口 23連通的第二出樣口 13。進行樣品檢測時，將樣品通過進樣口 11注入，樣品通過管道入口 21、經過檢測區25后，經過分選機構分選后，一部分樣品通過分選樣品出口 22后匯聚在第一出樣口 12，另一部分樣品通過未分選樣品出口 23后匯聚在第二出樣口 13。所述進樣口 11、所述第一出樣口 12以及第二出樣口 I均為圓形凹槽結構。在所述進樣口 11、所述第一出樣口 12以及第二出樣口 13的底部均設置有匯聚口 112，所述匯聚口 112小于對應圓形凹槽結構的直徑，與所述下芯片管道入口 21直徑一致。位于進樣口 11底部的匯聚口 112可以使得進樣口 11進行樣品注入時，避免進樣口 11底部存在樣品殘留，位于第一出樣口 12以及第二出樣口 13底部的匯聚口 112可實現樣品的回收，整個芯片可以實現少量樣品的聚焦排列以及光學測試。
[0058]所述上蓋片還包括:與所述流體管道連通的分選樣品潤洗出口 14。在開始進行樣品注入時，將管道內的初始氣泡排除，便于樣品在流體管道內流通。
[0059]所述分選機構為設置在所述下芯片2朝向所述上蓋片I 一側表面的分選凹槽24。所述上蓋片I與所述分選凹槽24相對的區域設置有電極通孔15。所述電極通孔15包括正極通孔以及負極通孔，通電后產生分選氣泡。
[0060]所述流體管道包括:設置在所述檢測區25與所述分選樣品出口 22之間的分選樣品管道以及位于所述檢測區25與所述未分選樣品出口 23之間的未分選樣品管道。所述檢測區25為上述光檢測區中的流體管道部分。其中，所述未分選樣品管道的寬度大于所述分選管道的寬度，且所述未分選樣品管道與所述檢測區的管道延伸方向相同，使得未分選樣品管道的流阻小于分選管道的流阻，在分選機構不工作時，使得樣品中的細胞自動進入未分選樣品管道，再通過未分選樣品出口 23，匯聚在第二出樣口 13。
[0061]當進行樣品檢測后，通過設置在正極通孔內的電源正極以及設置在負極通孔內的電源負極對分選凹槽24內的液體進行電解，形成氫氣和氧氣，氫氣和/或氧氣形成的氣泡會對檢測區流出的樣品進行分選，分選出和設定散射光、熒光屬性一致的細胞一部分樣品通過分選樣品通道以及分選樣品出口 22后匯聚在第一出樣口 12，其他樣品通過未分選樣品管道以及未分選樣品出口 23后匯聚在第二出樣口 13。
[0062]本實施例中，所述上蓋片與所述下芯片的材料可以為玻璃或是塑料。
[0063]當所述上蓋片與所述下芯片的材料均為玻璃時，所述流體管道下方下芯片的厚度、流體管道高度以及流體管道上方的上蓋片的厚度比值為2:1:2，以便于在25管道中形成駐波，迫使細胞聚焦，實現超聲聚焦。所述流體管道在所述流體芯片的延伸方向上的截面為矩形或是圓形，本實施例中優選為矩形。矩形結構便于成型制作，制作成本低。
[0064]在上蓋片I中:進樣口 11為18mm直徑，高4mm的小圓形槽；第一出樣口 12、第二出樣口 13均為14mm直徑槽。進出口槽底部都有5mm直接匯聚口 112。Imm管道16用于插入散射光檢測光纖，散射光檢測光纖用于收集散射光信號。
[0065]進樣口 11為大圓形的儲液池，其上沿高于流體管道部分，能儲存ImL體積以內樣品。進樣口 11和第一出樣口 12以及第二出樣口 133可以均采用逐漸收縮漸變的方式。且優選的，流體管道底部可以在垂直方向上逐漸變低，有利于減少進樣死體積和避免氣泡。
[0066]在下芯片2中:檢測區25為直線長方形，高度尺寸為0.14mm，寬度尺寸為0.1mm,長度約3cm，需驅動的超聲波頻率為5MHz。下芯片2與上蓋片I粘接密封后完成密封。電極通孔15插入電極，控制電極電壓對水溶液電解產生氣泡，推動細胞到分選樣品出口 22。
[0067]下芯片2的檢測區25垂直方向設有管道26，其和上蓋片I中管道16粘接后形成空腔，便于插入側向散射光檢測頭，用于收集散射光信號。分選結構的驅動口位于檢測區25下游0.2_，為Y型分叉管道，連通分選樣品出口 22與未分選樣品出口 23 ;驅動口為喇叭狀漸變設計，逐步擴大為到橢圓形腔室的分選凹槽24。
[0068]上蓋片I稍厚，包含進樣口 11，第一出樣口 12以及第二出樣口 13兩個出口，以及電極通孔15。上蓋片I通過尺寸配合和在下芯片2裝配并粘連一起。裝配由密封膠完成，進樣口 11、第一出樣口 12、第二出樣口 13、分選樣品潤洗出口 14以及電極通孔15在生產以及加樣前均由薄膜密封，保證密封性，使用中可在用無菌操作臺內槍頭扎破。
[0069]流體管道經過親水化涂覆處理，在管道漸變入口處產生類似毛細管的虹吸作用，便于樣品初始進樣，以及減少進樣最后死體積。為保持樣品的持續流動，上樣后的流體芯片經過加持臺固定后，在進樣口 11處產生施加正向氣體壓力。
[0070]芯片進行樣品檢測時，由控制系統施加特定波長的超聲場后，管道中運動的細胞在豎直方向上被聚焦到管道駐波節點，即管道中央水平面上。超聲限制了細胞在一個維度的運動位置，即一個在平面進樣。
[0071]為保證該平面中不同位置的細胞受到激光照射的強度一致，可采用矩形均勻分布的光斑。管道中檢測區就是平頂光斑照射區，該光斑由二元光學元件產生，特點在于場強分布是矩形而非橢圓的高斯形，這樣水平方向上不同進樣位置的細胞測量將不受激發光的強度不均的影響。
[0072]參考圖2，圖2為本申請實施例平頂光斑照射原理示意圖，本申請實施例保證水平方向不同位置的細胞受到激發的光強度一致，在超聲聚焦區下游的激光照明區，通過二元光學鏡頭將傳統的圓形或者橢圓激光光斑，替換為長方形平頂光斑251，平頂光斑照射的檢測區25的區域為進行檢測的光學檢測區。圖2為檢測區25的俯視圖，檢測區25內的光強E為均勻光強分布，避免了橢圓光斑的高斯光強分布導致的激發光強度差異。綜上所述，本發明采用芯片超聲二維聚焦配合平頂光斑，實現了傳統流式中鞘液三維聚焦加點光源照明的方案，保證了測試結果的準確性。且本申請可將樣品直接注入流體管道內進行測試，避免鞘液的使用。
[0073]參考圖3-圖4，圖3為圖1所示流體芯片的切面圖，圖4為圖1所示流體芯片的俯視圖。圖3與圖4僅為圖1中對應檢測區25的局部示意圖。下芯片2與上蓋片I粘接密封后完成密封后，在流體通道內進行樣品檢測時，樣品通過換能器44的超聲覆蓋區域后進行聚焦。本實施例中，所述換能器44為壓電陶瓷(PZT)，設置在下芯片2的下方，其對檢測區25的對應區域的流體管道發射超聲，聲波在流體管道內形成駐波41，對流體管道內的樣品微粒進行聚焦，使得微粒在一個設定平面(圖3中虛線所示)內流動。設置下芯片2側面的整形激光裝置42發射的光波經過對應的光學系統，對駐波41對應區域下游的光檢測區進行由下至上的平頂光斑照射，形成光學檢測區36。檢測后的樣品經過分選凹槽24進行分選后，通過分選樣品出口 22或未分選樣品出口 23后進行回收處理。
[0074]傳統的流體芯片采用細胞靜電偏轉分離技術，是空氣開放式的設計，其高頻震蕩產生的液滴會產生氣溶膠污染，導致生物危害。本申請實施例所述流體芯片采用密封式測試，安全性更高，且不會產生污染。
[0075]在實際樣品檢測中常期望樣品消耗量盡量少，如低于50 μ L，尤其是對人外周血循環腫瘤細胞以及法醫鑒定等少量珍貴待分離的樣品。但現有流體芯片均引入鞘液來包裹樣品細胞溶液，額外加入的大量鞘液稀釋了樣品，不利于其分析后回收再使用；芯片上分選后的少量細胞也會被鞘液稀釋，導致分選后細胞難以被找到。本申請實施例所述流體芯片通過尺寸較小的流體管道，并通過對應的進樣口以及出樣口設計可以提高樣品測試時樣品的利用率以及樣品分選后的回收率，可以實現體積較小的樣品的測試。
[0076]可見，本申請實施例所述流體芯片結構簡單，成本低廉，除了實現少量細胞樣品進樣時的聚焦排列和精確檢測，還便于和其他技術集成和實現自動化，如片上集成的氣泡微栗分選。其結構小巧，也能多路并行設計，提高細胞檢測與分離的通量。
[0077]本申請實施例還提供了一種流式細胞分選系統，參考圖5，圖5為本申請實施例提供的一種流式細胞分選系統的結構示意圖，該流式細胞分選系統包括:流體芯片34，所述流體芯片為上述任一種實施方式所述的流體芯片；設置在所述的超聲檢測區的超聲裝置(圖5中未示出)，所述超聲裝置用于在所述流體芯片進行樣品檢測時對所述流體管道內的樣品進行超聲聚焦；設置在所述光檢測區用于設置整形激光裝置，所述整形激光裝置用于在所述流體芯片進行樣品檢測時對所述檢測區的樣品進行平頂光斑照射；電子測試系統，所述電子測試系統用于數據采集與分析，并控制分選電壓邏輯。
[0078]流體芯片34的流體管道基本為Y型或十字交叉結構，在進樣口處加正壓配合入口處虹吸力將細胞樣品持續加入到流體管道中，這時細胞在流體管道中隨機排布。流體芯片外置的換能器(如可以為壓電陶瓷)通過超聲耦合膠貼緊流體芯片34下表面，它形成周期性的聲波振動透射管道中的溶液，并在上蓋片和空氣的表面處發生反射，在管道中間形成駐波。在該聲壓駐波節點處細胞的勢能最弱，迫使細胞聚焦到管道的中間部位。需要說明的是，圖5中為示出所述換能器，其具體實現方式可參見上述實施例中描述，在此不再贅述。
[0079]換能器下游的聲波聚焦點就是光學檢測區36，流體芯片一側設置整形激光裝置42，整形激光裝置42通過二元光學制備的鏡頭將激發光整形成平頂的矩形光斑，由下至上照射光學檢測區36，進而照射到細胞上并產生散射光和激發熒光信號。細胞的物理與化學性質就反應在這些光信號上，它們被收集鏡頭37收集并由二向色鏡系統32分離到各個不同的PMT (光電倍增管)31檢測通道中，最后在電子測試系統中轉化為數字信號保存和顯示出來。電子測試系統圖3中未示出，其與各個光電倍增管31連接，獲取數據參數。散射光檢測頭33通過散射光檢測光纖進行散射光信號收集，散射光檢測頭33與電子測試系統連接。
[0080]不同細胞其散射光和特異性結合的熒光強度會有所不同，細胞的這些信息被檢測出來再經過檢測區的下游時，電子測試系統會依據這些不同產生合適的氣泡驅動電壓，進而將細胞分離到不同的管道中去。分離的功能還可以由高速切換的電磁閥、壓電陶瓷閥完成，通過快速打開與關閉通道，改變它們的流阻特性，來實現對指定細胞的分離功能。分離后的細胞被回收到收集出口或收集管中。
[0081]需要說明的，所述流式細胞分選系統中流體芯片、超聲裝置以及整形激光裝置的連接關系以及結構與上述流體芯片實施例中相同，可參見上述實施例描述，在此不再贅述。
[0082]在本申請實施例所述流式細胞分選系統中，如采用流體管道截面為矩形的流體芯片，其流體管道內超聲諧振頻率為1.47MHz，如采用流體管道截面為圓形的流體芯片，其流體管道內超聲諧振頻率為700KHZ。
[0083]參考圖6，圖6為本申請實施例提供一種超聲聚焦對比試驗結果示意圖。通過實驗，當換能器處于關閉狀態時，如圖6中左圖①所示，微粒在流體管道中呈隨機散布狀態；當換能器處于工作狀態時，如圖6中右圖②所示，微粒在流體管道中被聚集在流體管道中部的一個水平面(圖中虛線所示的聚焦平面)。由此說明，超聲驅動可以實現有效的聚焦。圖6為流體管道的局部側視圖。
[0084]通過實驗，觀察到樣品的流速為8.2mm/s和32.8mm/s時，樣品中微粒具有兩種狀態。在流體管道側視圖中可觀測到，當樣品的流速為8.2cm/s時，微粒在幾乎在一條直線(上述水平面在側視圖上為直線)上；當樣品的流速為32.8cm/s時，微粒聚集在中間帶上，并不完全在一條直線上。可見，聲場需要建立時間，流速越慢，聚焦緊密度越高，所需聚焦距離越短。故進行超聲聚焦時，根據微粒大小設置流速。
[0085]通過實驗，觀察到樣品的相同流速下，相同換能器工作電壓下，微粒大小分別為20um和1um時，微粒具有兩種狀態。當微粒大小為20um時，微粒在幾乎在一條直線上，聚集效果較好；當微粒大小為1um時，微粒聚集在中間帶上，并不完全在一條直線上，聚集效果較差。可見，顆粒直徑越大，粘滯加速度越小，聚焦效果越明顯；顆粒直徑大，容易聚團。
[0086]當加載電壓大小為16V時，微粒在幾乎在一條直線上，聚集效果較好；當微粒大小為6.4V時，微粒聚集在中間帶上，并不完全在一條直線上，聚集效果較差。可見，聲場力正比于驅動信號功率，超聲驅動信號幅值越大，聚集速度越快；
[0087]在所述流式細胞分選系統中可以通過超聲聚焦以及平頂光斑照射實現流式細胞分選與數據測試。測試效果準確，可提高檢測靈敏度。
[0088]流體芯片可以為塑料芯片或玻璃芯片，工藝成熟便于一次性化避免交叉污染，體系無菌密封可有效避免生物污染；而且聚焦驅動源壓電陶瓷外置，僅需要一小塊設置在檢測區的下方，不浪費壓電陶瓷成本。同時流體芯片可以避免鞘液的使用，進一步縮減成本，還避免了對樣品和分選細胞的稀釋。
[0089]系統采用平頂光斑技術，保證二維聚焦后的細胞即便在水平方向上的不同位置，也受到相同強度的激光照射，提高檢測的準確率。芯片上集成的氣泡驅動還可完成指定細胞的分選。
[0090]本申請實施例還提供了一種流式細胞分選方法，用于上述流式細胞分選系統，參考圖7，圖7為本申請實施例提供的一種流式細胞分選方法的流程示意圖，該流式細胞分選方法包括:
[0091 ] 步驟S11:在流體芯片中注入樣品。
[0092]步驟S12:對所述樣品進行超聲聚焦與進行平頂光斑照射。
[0093]步驟S13:對樣品進行數據采集與分選。
[0094]所述流式細胞分選方法在超聲聚焦后進行平頂光斑照射，能夠使得樣品中細胞在一個水平面內流動，且使得細胞在所述水平面內收到的激光照射強度一致，保證了測試的準確性。
[0095]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種流式細胞分選系統的流體芯片，其特征在于，包括: 相對設置的上蓋片以及下芯片； 設置在所述流體芯片內的流體管道，所述流體管道的包括:設置在所述流體芯片第一端的管道入口 ；設置在所述流體芯片第二端的管道出口 ；位于所述管道入口與所述管道出口之間的檢測區； 設置在所述檢測區與所述管道出口交匯處的分選機構； 設置在所述下芯片下表面的超聲檢測區，所述超聲檢測區用于設置超聲裝置，所述超聲裝置用于在所述流體芯片進行樣品檢測時對所述流體管道內的樣品進行超聲聚焦； 設置在所述下芯片下表面的光檢測區，所述光檢測區用于設置整形激光裝置，所述整形激光裝置用于在所述流體芯片進行樣品檢測時對所述檢測區的樣品進行平頂光斑照射； 其中，所述管道出口包括:分選樣品出口以及未分選樣品出口 ；在所述流體芯片進行樣品檢測時，所述分選機構用于對所述流體管道內的樣品進行分選。2.根據權利要求1所述的流體芯片，其特征在于，所述上蓋片與所述下芯片為可分離結構；所述流體管道為設置在所述下芯片朝向所述上蓋片一側表面的凹槽。3.根據權利要求2所述的流體芯片，其特征在于，所述上蓋片包括: 與所述管道入口連通的進樣口； 與所述分選樣品出口連通的第一出樣口； 與所述未分選樣品出口連通的第二出樣口。4.根據權利要求3所述的流體芯片，其特征在于，所述上蓋片還包括: 與所述流體管道連通的分選樣品潤洗出口。5.根據權利要求2所述的流體芯片，其特征在于，所述分選機構為設置在所述下芯片朝向所述上蓋片一側表面的分選凹槽； 所述上蓋片與所述分選凹槽相對的區域設置有電極通孔。6.根據權利要求5述的流體芯片，其特征在于，所述流體管道包括: 設置在所述檢測區與所述分選樣品出口之間的分選樣品管道以及位于所述檢測區與所述未分選樣品出口之間的未分選樣品管道； 其中，所述未分選樣品管道的寬度大于所述分選管道的寬度，且所述未分選樣品管道與所述檢測區的管道延伸方向相同。7.根據權利要求5述的流體芯片，其特征在于，所述上蓋片與所述下芯片的材料可以為玻璃或是塑料。8.根據權利要求7所述的流體芯片，其特征在于，當所述上蓋片與所述下芯片的材料均為玻璃時，所述流體管道下方下芯片的厚度、流體管道高度以及流體管道上方的上蓋片的厚度比值為2:1:2。9.根據權利要求7所述的流體芯片，其特征在于，所述流體管道在所述流體芯片的延伸方向上的截面為矩形。10.一種流式細胞分選系統，其特征在于，包括: 流體芯片，所述流體芯片為權利要求1-9任一項所述的流體芯片； 設置在所述的超聲檢測區的超聲裝置，所述超聲裝置用于在所述流體芯片進行樣品檢測時對所述流體管道內的樣品進行超聲聚焦； 設置在所述光檢測區用于設置整形激光裝置，所述整形激光裝置用于在所述流體芯片進行樣品檢測時對所述檢測區的樣品進行平頂光斑照射； 電子測試系統，所述電子測試系統用于數據采集與分析。11.一種流式細胞分選系統的聚焦檢測方法，其特征在于，包括: 在流體芯片中注入樣品； 對所述樣品進行超聲聚焦與進行平頂光斑照射； 對樣品進行數據采集與分選。
【文檔編號】G01N15/14GK105987870SQ201510070063
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月10日
【發明人】王東, 程振, 梅丹陽, 安棟梁, 陽巍, 秦曉琨
【申請人】博奧生物集團有限公司, 清華大學