本實用新型屬于微操控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種粒子排序裝置。

背景技術(shù)：

流式細(xì)胞儀是對細(xì)胞進(jìn)行自動分析和分選的裝置，其主要由如下四部分組成：流動室和液流系統(tǒng)；激光源和光學(xué)系統(tǒng)；光電管和檢測系統(tǒng)；計算機和分析系統(tǒng)。流式細(xì)胞儀能夠?qū)γ總€細(xì)胞進(jìn)行多種定量分析，是在血液、骨髓等組織中檢測稀有細(xì)胞的有力工具，當(dāng)細(xì)胞懸液進(jìn)入到流式細(xì)胞儀時，細(xì)胞在管道內(nèi)呈三維空間的隨機分布，使細(xì)胞逐個穿過激光束，保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。流動室由樣品管、鞘液管和噴嘴等組成。

流式細(xì)胞儀通過流體動力聚焦技術(shù)實現(xiàn)細(xì)胞在管道內(nèi)逐個穿過激光束，即通過鞘液帶動細(xì)胞并將其限制在管道的中心位置，建立起單細(xì)胞流，具體為，在流動室中，流動室包括樣品管、鞘液管和噴嘴，樣品管用于貯放樣品，單個細(xì)胞懸液在液流壓力作用下從樣品管射出，鞘液由鞘液管進(jìn)入樣品管中，從樣品管內(nèi)的四周流向噴孔，包圍在樣品外周后從噴嘴射出，通過鞘液帶動細(xì)胞并將其限制在中心位置，建立起單細(xì)胞流。然而上述還存在如下缺陷：為了保證液流是穩(wěn)液，一般限制液流速度小于10m/s，對樣品液的流速有很大的限制，不利于大量樣本或者稀有細(xì)胞的檢測，而且一旦樣品液流速稍高，很容易引起噴嘴的堵塞，造成細(xì)胞偏離激光中心甚至發(fā)生淤積，使得細(xì)胞的聚焦效果下降，而細(xì)胞偏離激光中心越遠(yuǎn)，激發(fā)光強度變化就越大，CV值也越高，造成檢測精確度和靈敏度的下降，而且使用的鞘液也可能對樣品液引入污染。因此，傳統(tǒng)方法的分析通量和分析精度之間存在著較大的矛盾關(guān)系。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本實用新型要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的粒子操控困難，無法進(jìn)行高通量的分析檢測，致使檢測結(jié)果不精確、靈敏度低，從而提供一種粒子排序裝置，能夠?qū)αＷ舆M(jìn)行操控，對高通量的樣品液中的粒子進(jìn)行排序，可以進(jìn)行高通量分析檢測，且檢測結(jié)果精確、靈敏度高。

為此，本實用新型提供了一種粒子排序裝置，包括樣品管，所述樣品管內(nèi)部設(shè)置樣品通道，在與所述樣品流動方向垂直的方向上，所述樣品通道底部的寬度沿豎直方向向下遞減，所述樣品管上方設(shè)置至少一個超聲換能器。

所述的粒子排序裝置，所述樣品管上設(shè)置一個主超聲換能器和兩個輔超聲換能器，所述主超聲換能器設(shè)置在所述樣品通道的正上方，兩個所述輔超聲換能器分別設(shè)置在所述主超聲換能器的兩側(cè)。

所述的粒子排序裝置，在與所述樣品流動方向垂直的方向上，所述樣品通道的截面為圓形或橢圓形。

所述的粒子排序裝置，所述樣品通道為圓形時，所述樣品通道的半徑為120-250μm。

所述的粒子排序裝置，在與所述樣品流動方向垂直的方向上，所述樣品通道設(shè)置在所述樣品管的中間。

所述的粒子排序裝置，所述樣品通道為圓形時，所述樣品通道與所述樣品管同心設(shè)置。

所述的粒子排序裝置，所述樣品管為棱柱形或圓形。所述樣品管為棱柱形時，優(yōu)選的為六棱柱形。

所述的粒子排序裝置，所述樣品管的半徑為1-3mm。

所述的粒子排序裝置，所述樣品管包括導(dǎo)入段和延伸段，所述導(dǎo)入段為設(shè)置在所述樣品管的進(jìn)液端，所述導(dǎo)入段設(shè)置導(dǎo)入口，所述導(dǎo)入口的半徑沿著樣品流動方向遞減。

本實用新型還提供了一種流式細(xì)胞儀，包括流動室、液流系統(tǒng)、激光源、光學(xué)系統(tǒng)、光電管、檢測系統(tǒng)、計算機和分析系統(tǒng)，其中，所述流動室包括樣品管和噴嘴，所述樣品管采用上述的粒子排序裝置。

本實用新型技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點：

(1)本實用新型所述的粒子排序裝置，包括樣品管，所述樣品管內(nèi)部設(shè)置樣品通道，在與所述樣品流動方向垂直的方向上，所述樣品通道底部的寬度沿豎直方向向下遞減，所述樣品管上方設(shè)置至少一個超聲換能器；通過在所述樣品管上方設(shè)置超聲換能器可以產(chǎn)生聲輻射力，所述聲輻射力作用于所述樣品通道內(nèi)的待測樣品液中的粒子，粒子向所述樣品通道底部運動，又由于在與所述樣品流動方向垂直的方向上，所述樣品通道底部的寬度沿豎直方向向下遞減，最終所述樣品液中的粒子只能在所述樣品通道的底部的最低處排列，沿著所述樣品流動方向形成單粒子流，所述單粒子流在樣品液本身的流動力場下向所述樣品管的出口方向移動，在所述樣品管的出口附近可以對粒子如細(xì)胞進(jìn)行計數(shù)檢測篩選等，解決了現(xiàn)有技術(shù)中對于微粒的操控困難，無法對粒子進(jìn)行排序，所述粒子難以形成單粒子流，無法進(jìn)行分析，檢測結(jié)果不精確、靈敏度低的問題，同時還避免引入鞘液造成可能對樣品液污染的問題。

(2)本實用新型所述的粒子排序裝置，所述樣品管上設(shè)置一個主超聲換能器和兩個輔超聲換能器，所述主超聲換能器設(shè)置在所述樣品通道的正上方，兩個所述輔超聲換能器分別設(shè)置在所述主超聲換能器的兩側(cè)；通過主超聲換能器和輔超聲換能器的復(fù)合聲輻射力的作用，所述樣品液中的粒子更容易排列在所述樣品通道底部形成單粒子流，避免粒子淤積在所述樣品通道的底部。

(3)本實用新型所述的流式細(xì)胞儀，包括流動室、液流系統(tǒng)、激光源、光學(xué)系統(tǒng)、光電管、檢測系統(tǒng)、計算機和分析系統(tǒng)，所述流動室包括樣品管和噴嘴，其中所述的樣品管采用所述的粒子排序裝置；通過將流式細(xì)胞儀中的樣品管替換為本實用新型所述的粒子排序裝置，當(dāng)采用上述流式細(xì)胞儀分析時，待測樣品液中的細(xì)胞等粒子可以在所述粒子排序裝置中的樣品管排列成單細(xì)胞流或單粒子流，形成的單細(xì)胞流或單粒子流經(jīng)過噴嘴噴出，在所述樣品管的出口附近可以對粒子如細(xì)胞序列進(jìn)行計數(shù)檢測篩選等，檢測結(jié)果精確、靈敏度高，且避免使用鞘液管，使得操作更簡單，同時避免使用鞘液造成可能對樣品液污染的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型的實施例1-3中所述的粒子排序裝置剖視圖；

圖2為本實用新型的實施例2中所述的粒子排序裝置延伸段的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型的實施例2中所述的粒子排序裝置延伸段的截面圖；

圖4為本實用新型的實施例3中所述的粒子排序裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型的實施例3中所述的粒子排序裝置的截面圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-樣品管，2-樣品通道，3-超聲換能器，4-主超聲換能器，5-輔超聲換能器，6-導(dǎo)入段，7-延伸段，8-導(dǎo)入口。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

此外，下面所描述的本實用新型不同實施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

實施例1

本實施例提供了一種粒子排序裝置，如圖1所示，所述樣品管1為圓形，半徑為1mm，所述樣品管1內(nèi)部設(shè)置樣品通道2，在與所述樣品流動方向垂直的方向上，所述樣品通道2底部的寬度沿豎直方向向下遞減，在本實施例中，在與所述樣品流動方向垂直的方向上，所述樣品通道2的截面為圓形，所述樣品通道2與所述樣品管1同心設(shè)置，所述樣品通道2設(shè)置在所述樣品管1的中間，所述樣品通道2的半徑為120-250μm，在本實施例中所述樣品通道2的半徑為250μm，所述樣品管1上方設(shè)置一個超聲換能器3。所述樣品管為透聲材料制成，在本實施例中所述樣品管選擇TPX材料制成的。在本實施例中，所述超聲換能器3為壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片可以與外設(shè)的控制電路連接，所述壓電陶瓷片的功率和頻率可以通過調(diào)節(jié)外設(shè)的控制電路的輸入的功率和頻率獲得。所述壓電陶瓷片為采用PZT4或PZT8壓電陶瓷(由美國CTS公司提供)制成。

進(jìn)一步的，所述樣品管包括導(dǎo)入段6和延伸段7，所述導(dǎo)入段6為設(shè)置在所述樣品管1的進(jìn)液端，所述導(dǎo)入段6設(shè)置導(dǎo)入口8，所述導(dǎo)入口8的半徑沿著樣品流動方向遞減，所述超聲換能器3設(shè)置在所述樣品管1的延伸段7。所述導(dǎo)入段6部分的所述樣品通道2半徑大于所述延伸段7部分的所述樣品通道2的半徑，所述延伸段7部分的所述樣品通道2的半徑為250μm。

通過在所述樣品管1的上方設(shè)置超聲換能器3，利用所述超聲換能器3產(chǎn)生的聲輻射力作用于所述樣品通道2內(nèi)部的待測樣品液，推動所述樣品液中的粒子如細(xì)胞向所述樣品通道2底部運動，又由于在與所述樣品流動方向垂直的方向上，所述樣品通道2底部的寬度沿豎直方向向下遞減，如將所述樣品通道2截面設(shè)置為圓形，控制圓形的半徑為250μm，所述圓形的最低處只能容納單個粒子如細(xì)胞，使得所述樣品液中的粒子并成單排排列，在所述樣品通道2的底部形成單粒子流如單細(xì)胞流，避免粒子如細(xì)胞淤積在所述樣品通道2的底部，并且減少所述樣品通道2的側(cè)壁對粒子如細(xì)胞前進(jìn)的阻力，使得在所述樣品液的流動力場作用，帶動已經(jīng)排列在所述樣品通道2底部的單粒子流如單細(xì)胞流向所述樣品管1的出口方向移動，在所述樣品管1的出口附近可以對粒子如細(xì)胞進(jìn)行計數(shù)檢測篩選等。

實施例2

本實施例提供了一種粒子排序裝置，如圖1-3所示，所述樣品管1為圓形，半徑為2mm，所述樣品管1內(nèi)部設(shè)置樣品通道2，在與所述樣品流動方向垂直的方向上，所述樣品通道2底部的寬度沿豎直方向向下遞減如圖3所示，在本實施例中，在與所述樣品流動方向垂直的方向上，所述樣品通道2的截面為圓形，所述樣品通道2與所述樣品管同心設(shè)置，所述樣品通道2的半徑為120-250μm，在本實施例中所述樣品通道2的半徑為120μm，所述樣品管1上方設(shè)置3個超聲換能器3，包括一個主超聲換能器4和兩個輔超聲換能器5，所述主超聲換能器1設(shè)置在所述樣品通道2的正上方，兩個所述輔超聲換能器5對稱設(shè)置在所述主超聲換能器4的兩側(cè)。所述樣品管為透聲材料制成，在實施例中所述樣品管選擇PMMA材料制成的。進(jìn)一步的，所述樣品管包括導(dǎo)入段6和延伸段7，所述導(dǎo)入段6為設(shè)置在所述樣品管1的進(jìn)液端，所述導(dǎo)入段6設(shè)置導(dǎo)入口8，所述導(dǎo)入口8的半徑沿著樣品流動方向遞減，所述超聲換能器3設(shè)置在所述樣品管1的延伸段7，所述導(dǎo)入段6部分的所述樣品通道2半徑大于所述延伸段7部分的所述樣品通道2的半徑，所述延伸段7部分的所述樣品通道2的半徑為120μm。本實施例中，所述超聲換能器3為壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片可以與外設(shè)的控制電路連接，所述壓電陶瓷片的功率和頻率可以通過調(diào)節(jié)外設(shè)的控制電路的輸入的功率和頻率獲得。所述壓電陶瓷片為采用PZT4或PZT8壓電陶瓷(由美國CTS公司提供)制成。

實施例3

本實施例提供了一種粒子排序裝置，如圖4-5所示，所述樣品管1為正六棱柱形，所述正六棱柱形的底面半徑為3mm，所述樣品管1內(nèi)部設(shè)置樣品通道2，在與所述樣品流動方向垂直的方向上，所述樣品通道2底部的寬度沿豎直方向向下遞減如圖5所示，在本實施例中，所述樣品通道2的截面為橢圓形，所述橢圓形的兩個焦點在豎直方向，且兩個焦點的連線通過所述六棱柱形的底面的中心，所述橢圓形的兩端分別朝上和朝下，所述樣品通道2最低處的寬度小于2倍的待測粒子的粒徑，所述樣品管1上方設(shè)置三個超聲換能器3，其中包括一個主超聲換能器4和兩個輔超聲換能器5，所述主超聲換能器4設(shè)置在所述樣品通道2的正上方，即所述主超聲換能器4固定設(shè)置在所述六棱柱形上方的一個水平棱柱側(cè)面，所述水平棱柱側(cè)面與水平方向平行，兩個所述輔超聲換能器5分別設(shè)置在所述主超聲換能器4的兩側(cè)，即輔超聲換能器5固定設(shè)置在所述六棱柱形上方的與所述水平棱柱側(cè)面相鄰的側(cè)部棱柱側(cè)面。所述樣品管1為透聲材料制成，在本實施例中所述樣品管選擇PMMA材料制成的。本實施例中，所述超聲換能器3為壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片可以與外設(shè)的控制電路連接，所述壓電陶瓷片的功率和頻率可以通過調(diào)節(jié)外設(shè)的控制電路的輸入的功率和頻率獲得。所述壓電陶瓷片為采用PZT4或PZT8壓電陶瓷(由美國CTS公司提供)制成。

通過在所述樣品管1的上方設(shè)置3個超聲換能器3，在所述樣品通道2的正上方設(shè)置主超聲換能器4，用于產(chǎn)生高強度超聲輻射力推動所述樣品液中的粒子如細(xì)胞向所述樣品通道2底部運動，在所述主超聲換能器4的兩側(cè)設(shè)置所述輔超聲換能器5，使粒子如細(xì)胞向所述樣品通道2底部運動的同時，通過輔超聲換能器5和主超聲換能器4復(fù)合聲輻射力場指向所述樣品通道2的底部，使粒子如細(xì)胞在上述復(fù)合的聲輻射力場的作用下成單列排列在所述樣品通道2底部。所述樣品通道2設(shè)置為橢圓形，是為了使得粒子如細(xì)胞更容易呈單列排列，并減小所述樣品通道2的側(cè)壁對粒子如細(xì)胞向前運動的阻力，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高通量條件下的粒子如細(xì)胞排序計數(shù)檢測。

實施例4

本實施例所述的一種粒子排序方法，利用實施例1所述的樣品管對所述待測樣品液中的粒子進(jìn)行排序，所述樣品液中粒子的濃度為1×10⁷個/ml，待測樣品液通過所述樣品管1的導(dǎo)入段6進(jìn)入所述樣品管1的所述樣品通道2中，控制所述樣品液在所述樣品通道內(nèi)的流速為80μL/min，控制所述超聲換能器3的頻率為2.5MHz，所述樣品液在所述超聲輻射力的作用下，向所述樣品通道2底部運動，最終所述樣品液中的粒子如細(xì)胞排列在所述樣品通道2的底部，形成單粒子流，實現(xiàn)所述粒子的排序。

實施例5

本實施例所述的一種粒子排序方法，利用實施例2所述的樣品管對所述待測樣品液中的粒子進(jìn)行排序，所述樣品液中粒子的濃度為2×10⁶個/ml，待測樣品液通過所述樣品管1的進(jìn)液端進(jìn)入所述樣品管1的所述樣品通道2中，控制所述樣品液在所述樣品通道內(nèi)的流速為120μL/min，控制所述主超聲換能器4的頻率為1MHz，所述輔超聲換能器5的頻率為6MHz，所述樣品液在所述復(fù)合超聲輻射力的作用下，向所述樣品通道2底部運動，所述樣品液中的粒子如細(xì)胞排列在所述樣品通道2的底部，形成單粒子流，實現(xiàn)所述粒子的排序。

實施例6

本實施例所述的一種粒子排序方法，利用實施例2所述的樣品管對所述待測樣品液中的粒子進(jìn)行排序，所述樣品液中粒子的濃度為5×10⁶個/ml，待測樣品液通過所述樣品管1的進(jìn)液端進(jìn)入所述樣品管1的所述樣品通道2中，控制所述樣品液在所述樣品通道內(nèi)的流速為100μL/min，控制所述主超聲換能器4的頻率為2MHz，所述輔超聲換能器5的頻率為4MHz，所述樣品液在所述復(fù)合超聲輻射力的作用下，向所述樣品通道2底部運動，所述樣品液中的粒子如細(xì)胞排列在所述樣品通道2的底部，形成單粒子流，實現(xiàn)所述粒子的排序。

實施例7

本實施例所述的一種粒子排序方法，利用實施例3所述的樣品管對所述待測樣品液中的粒子進(jìn)行排序，所述樣品液中粒子的濃度為8×10⁶個/ml，待測樣品液通過所述樣品管1的進(jìn)液端進(jìn)入所述樣品管1的所述樣品通道2中，控制所述樣品液在所述樣品通道內(nèi)的流速為110μL/min，控制所述主超聲換能器4的頻率為3MHz，所述輔超聲換能器5的頻率為2MHz，所述樣品液在所述復(fù)合超聲輻射力的作用下，向所述樣品通道2底部運動，所述樣品液中的粒子如細(xì)胞排列在所述樣品通道2的底部，形成單粒子流，實現(xiàn)所述粒子的排序。

實施例8

本實施例提供了一種流式細(xì)胞儀，包括流動室、液流系統(tǒng)、激光源、光學(xué)系統(tǒng)、光電管、檢測系統(tǒng)、計算機和分析系統(tǒng)，其中所述流動室包括樣品管和噴嘴，其中所述的樣品管采用實施例1中所述的粒子排序裝置。本實施例中所采用的所述樣品液濃度為2×10⁶個/ml，細(xì)胞為CHO Cells(中國倉鼠卵巢細(xì)胞)，所述樣品液購自中國科學(xué)院細(xì)胞庫，所述流式細(xì)胞儀為美國貝克曼庫爾特MoFlo XDP型流式細(xì)胞儀，將其中的樣品管替換為實施例1中的樣品管，然后采用所述流式細(xì)胞儀對上述的樣品液進(jìn)行檢測，檢測的CV值為<1.5％，相比采用上述未替換樣品管的流式細(xì)胞儀檢測上述樣品液的CV值為2％，說明采用本實用新型的流式細(xì)胞儀進(jìn)行高通量細(xì)胞篩查檢測精度和靈敏度顯著提高，檢測效率大大提高。

實施例9

本實施例提供了一種流式細(xì)胞儀，包括流動室、液流系統(tǒng)、激光源、光學(xué)系統(tǒng)、光電管、檢測系統(tǒng)、計算機和分析系統(tǒng)，其中所述流動室包括樣品管和噴嘴，其中所述的樣品管采用實施例2中所述的粒子排序裝置。本實施例中所采用的所述樣品液濃度為2×10⁶個/ml，細(xì)胞為CHO Cells(中國倉鼠卵巢細(xì)胞)，所述樣品液購自中國科學(xué)院細(xì)胞庫，所述流式細(xì)胞儀為美國貝克曼庫爾特MoFlo XDP型流式細(xì)胞儀，將其中的樣品管替換為實施例2中的樣品管，然后采用所述流式細(xì)胞儀對上述的樣品液進(jìn)行檢測，檢測的CV值為<1％，相比采用上述未替換樣品管的流式細(xì)胞儀檢測上述樣品液的CV值為2％，說明采用本實用新型的流式細(xì)胞儀進(jìn)行高通量細(xì)胞篩查檢測精度和靈敏度顯著提高，檢測效率大大提高。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。