CN119464015A 微流控分选系统及方法 （中南大学）

控制器。本发明提供一种微流控分选系统及方2所述液体驱动装置用于响应于所述控制器的控制，驱动含有待分选微所述图像采集装置用于以预设频率采集所述微流控分所述控制器用于在确定触发细胞分选任务的情况下，控制所述液鞘液和所述样本液分别从所述第一进样口和所述第二进样口流入所述所述控制器还用于在接收到所述图像采集装置发送的所述混合液的图所述液体驱动装置驱动所述分选液从所述微流控分选芯片的第三进样口流入所述微流控其中，所述细胞识别模型是基于样本图像和所述样本图像的所述第一通流孔与设置于所述环形流道的外部的所述第一进样口连所述第一流道的第一端与所述第二通流孔连通，使得自所述第一进样口流入所述第一流道的第二端分别与所述第三进样口、所述第一出样口和所述3所述加压装置用于响应于所述控制器的控制，分别向盛有所述鞘液的第盛有所述样本液的第二密闭容器中加压，从而使得所述鞘液和所述样本液在压力的作用所述加压装置还用于响应于所述控制器的控制，向盛有所述分选液的第所述第一管道用于连通所述第一密闭容器与所述第一进样口；所述所述第一流道的第二端通过所述第二流道与所述第三进样口连所述第一进样口通过所述第五流道与所述第一通流孔连接，所述所述第四流道的第一端与所述第一流道的第二端连接，所述第四所述第三流道的直径大于所述第四流道的第一9.根据权利要求1至8任一所述的微流控分选系统，10.一种基于如权利要求1至9任一所述的微流控分选系统实现的微流控分选方法，其在确定触发细胞分选任务的情况下，驱动鞘液和含有待分4获取所述微流控分选芯片内所述样本液和所述在对所述混合液的图像进行图像识别，进而基于所述混合液在未驱动所述分选液从所述微流控分选芯片的第三进样口流入所述微流控分选芯片的情5（Fluorescence_ActivatedCellSorting从待分选微粒中分选所需的目标微粒选。但是，利用传统的微流控分选系统从待分选微粒中分选所需的目标微粒选时，需要首先对待分选微粒进行荧光染色之后，才能利用光学效应对荧光染色后的待分选微粒进行操控和分流入所述微流控分选芯片，使得所述样本液和所述鞘液的混合液在所述分选液的冲击下，到的所述混合液的图像发送至控制器；所述控制器用于在确定触发细胞分选任务的情况控分选芯片的第三进样口流入所述微流控分6述环形流道的内部的所述第二进样口连通；所述第一流道的第一端与所述第二通流孔连7[0015]本发明还提供一种基于如上任一所述的微流控分选系统述混合液经所述微流控分选芯片的第一出样口机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述微流8[0023]图3是本发明提供的微流控分选系统中微流控分选芯片中流体通道的结构示意9改变细胞的形态和大小，使得观察到的细胞形态与实际生理状态下的细胞形态存在差异，分选系统分选得到的目标微粒可能出现特征缺失或特征改性，进而影响后续实验的可信微流控分选芯片102的第二进样口流入微流控分选芯片102，驱动鞘液从微流控分选芯片102的第一进样口流入微流控分选芯片102，使得样本液和鞘液在微流控分选芯片102内混于混合液的图像的识别结果，确定是否控制液体驱动装置103驱动分选液从微流控分选芯选微粒中包括所需的目标微粒和非目标微粒，本发明提供的微流控分选系统101可以将含括多种形态的类器官细胞，本发明提供的微流控分选系统101可以将含有多种形态的类器官细胞的样本液分选为包括上述特定形态的类器官细胞的目标液和不包括上述特定形态微粒包括多种类型的类器官细胞，本发明提供的微流控分选系统101可以将含有多种类型的类器官细胞的样本液分选为包括上述特定类型的类器官细胞的目标液和不包括上述特[0052]芯片基底是微流控分选芯片102的主体结构，通常由硅、玻璃或高分子材料（如[0055]可选地，本发明实施例中微流控分选芯片102的芯片基底为聚二甲基硅氧烷[0056]本发明实施例中的微流控分选芯片102配置有三个进样口和两个出样口，分别为流控分选芯片102的第三进样口用于向微流控分选芯片10[0059]本发明实施例中的控制器105是指一种能够按照预定程序或指令，对电路或系统[0060]本发明实施例中的控制器105在接收到用于指示触发细胞分选任务的控制指令情触发细胞分选任务的情况下，可以控制液体驱动装置103驱动含有待分选微粒的样本液从微流控分选芯片102的第二进样口流入微流控分选芯片102，控制液体驱动装置103驱动鞘液从微流控分选芯片102的第一进样口流入微流控分选芯片[0062]由微流控分选芯片102的第一进样口和第二进样口流入微流控分选芯片102的鞘[0063]图像采集装置104可以以预设频率采集微流控分选芯片10本液将直接经微流控分选芯片102的第二出样口流至废液[0066]需要说明的是，本发明实施例中的液体驱动装置103可以通过多种方式驱动样本本液和鞘液的混合，以及样本液和鞘液的混合液在分选液的冲击下经微流控分选芯片102[0068]可选地，本发明实施例中的图像采集装置104可以包括荧光显微镜和高分辨率的明实施例中对上述预设频率以及高速摄像机的分辨率不做[0070]可以理解的是，采用高分辨率的高速摄像机采集微流控分选芯片102内混合液的[0073]图3是本发明提供的微流控分选系统中微流控分选芯片中流体通道的结构示意第一通流孔303与设置于环形流道302的外部的第一进样口306连通，第二通流孔第一流道301的第一端与第二通流孔304连通，使得自第一进样口306流入的鞘液第一流道301的第二端分别与第三进样口307、第一出样口309和微流控分选芯片第四流道312的第一端与第一流道301的第二端连接，第四流道312的第二端与第[0077]可选地，本发明实施例中微流控分选芯片102中流道的截面形状可以为圆形、矩形、梯形以及半圆形等。本发明实施例中对微流控分选芯片102中流道的截面形状不作限[0079]作为一个可选地实施例，微流控分选芯片102中的流道的直径基于待分选微粒的[0082]可选地，第四流道312的第一端的直径可以基于第四流道312的第二端的直径确流道312的第二端的直径为300的情况下，第四流道312的第一端的直径可以为400。第四流道312的第一端直径大于第二端直径的设计，有助于在分选过程中实现流[0088]需要说明的是，本发明实施例中的图像采集装置104可以设置于第一流道301附[0089]本发明实施例中的微流控分选芯片，通过环形流道实现装置103驱动分选液从第三进样口307流入微流控分选芯入细胞识别模型，由细胞识别模型对图像预处理后的混合液的图像中的目标微粒进行识[0095]需要说明的是，本发明实施例中的细胞识别模型可以是基于YOLOv4（YouOnly[0104]控制器105可以基于细胞识别模型输出的细胞识别结果，判断是否满足预定义的[0105]需要说明的是，由于图像采集后的混合液流至第一流道301的第二端需要一定的确定满足分选条件的时刻确定为分选时刻，进而可以在上述分选时刻向液体驱动装置103器105在基于混合液的图像确定满足分选条件的时刻，上述混合液的图像对应的混合液还310的长度和直径以及混合液在第一流道301内的流速计[0107]需要说明的是，本发明实施例中可以为样本图像中的目标微粒添加不同的标样口307流入微流控分选芯片102之后，还用于在接收到图像采集装置104发送的混合液的动分选液从第三进样口307流入微流控分选芯片1[0109]本发明实施例中的控制器，能在接收到图像采集装置104发送的混合液的图像的在基于细胞识别结果确定满足预定义的分选条件的情况下，控制液体驱动装置103驱动分加压装置用于响应于控制器105的控制，分别向盛有鞘液的第一密闭容器和盛有道和第二管道流入第一进样口306和第二进样口305，加压装置还用于响应于控制器105的控制，向盛有分选液的第三密闭容器中加压，使得分选液通过第三管道流入第三进样口第一管道用于连通第一密闭容器与第一进样口306；第二管道用于连通第二密闭[0111]图6是本发明提供的微流控分选系统中液体驱动装置的工[0118]作为一个可选地实施例，控制器105还用于基于第五流道313和环形流道302的半还用于基于第六流道314的半径和比阻以及样本液的密度，控制加压装置向第二密闭容器中加压的第二压力值，控制器105还用于基于第二流道310的半径和比阻以及分选液的密[0120]控制器105基于第五流道313和环形流道302的半径和比阻、鞘液的密度以及鞘液流道314中的预期流速以及分选液在第二流道310中的预期流速，可以是基于先验知识和/[0131]本发明实施例中的微流控分选芯片通过第一进样口流入的鞘液在第二通流孔处[0132]本发明实施例中的微流控分选芯片中的流道设计经过精心优化，包括流道的尺控制图像采集装置104进行图像采集、存储并混合液的图像的处理，下位机由印刷电路板微流控分选芯片102在流体力学方面无结构性缺陷和其他潜在的设计缺陷，能够优化微流本发明提供的微流控分选芯片的仿真结果示意图之一。图9是本发明提供的微流控分选芯[0143]本发明提供的微流控分选系统101，可以基于待分选微粒的直径确定微流控分选[0144]本发明提供的微流控分选系统101采用气泵加压的方式控制鞘液、样本液和分选[0145]本发明提供的微流控分选系统101具有多参数的特点，能提供细胞形态学和细胞[0147]本发明提供的微流控分选系统101基于深度续集辅助处理高通量的数据，特别适系统101中的控制器105。本发明提供的微流控分选方法基于上文的微流控分选系统101实发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以进样口流入微流控分选芯片的情况下，混