專利名稱：一種計算機(jī)圖像識別細(xì)胞分離系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種計算機(jī)圖像識別細(xì)胞分離系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及生物細(xì)胞分離技術(shù)，具體涉及其一種基于細(xì)胞顏色對細(xì)胞進(jìn)行分離的技術(shù)。
背景技術(shù)：
[0002]生物細(xì)胞分離在生物學(xué)以及醫(yī)學(xué)上具有廣泛的應(yīng)用和重要價值，如臨床血液分析疾病診斷、細(xì)菌分析、單細(xì)胞基因診斷、藥物注射等。[0003]目前，已有的細(xì)胞分離方法有多種，常用的細(xì)胞分離技術(shù)以流式細(xì)胞儀為主，但是流式細(xì)胞儀設(shè)備昂貴、體積龐大、需要專人操作、細(xì)胞用量大，難以在實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)院得到廣泛應(yīng)用。還有根據(jù)細(xì)胞物理或化學(xué)特性產(chǎn)生的其它分離方法，如離心法，利用不同細(xì)胞的密度物理特性，采用離心技術(shù)，使細(xì)胞分層，從而達(dá)到分離的目的，由于細(xì)胞種類繁多，密度特性非常接近，離心技術(shù)很難把它們徹底分離，存在分辨能力差、分離不徹底等缺點(diǎn)。還有使用細(xì)胞對激光散射原理分離細(xì)胞，這種分離方法需要采集微弱的散射光作為區(qū)分不同的細(xì)胞，所以，對檢測環(huán)境、設(shè)備精度要求很高，以至于設(shè)備龐大、成本高、抗干擾能力差。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提 出一種計算機(jī)圖像識別細(xì)胞分離系統(tǒng)， 以期達(dá)到簡化分離系統(tǒng)，具有自動化程度高、效率高、應(yīng)用面廣、潔凈度高，細(xì)胞污染小、設(shè)備簡單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。[0005]為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型的思路是應(yīng)用細(xì)胞染色原理，對不同細(xì)胞添加不同的染色質(zhì)后，由于細(xì)胞種類不同，使得染出來的細(xì)胞具有不同的顏色，如顏色A、顏色B，顏色C，顏色D等，這就可以利用計算機(jī)圖像顏色識別技術(shù)，分離出不同種類細(xì)胞。[0006]本實(shí)用新型提出以下技術(shù)方案[0007]—種計算機(jī)圖像識別細(xì)胞分離系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括計算機(jī)圖像識別系統(tǒng)和細(xì)胞分離芯片，細(xì)胞分離芯片上的細(xì)胞溶液通道，在細(xì)胞溶液通道上設(shè)置有多條分叉通道，在每一個分叉通道的分叉位置設(shè)置微電極；所述計算機(jī)圖像識別系統(tǒng)的圖像采集裝置對準(zhǔn)細(xì)胞分離芯片，用于采集細(xì)胞圖像，計算機(jī)圖像識別系統(tǒng)內(nèi)的分析軟件用于識別制定區(qū)域內(nèi)細(xì)胞的顏色，所述計算機(jī)圖像識別系統(tǒng)控制細(xì)胞分離芯片的信號發(fā)生器，信號發(fā)生器與細(xì)胞分離芯片上的微電極進(jìn)行電信號連接，根據(jù)計算機(jī)的指令給微電極施加電信號，對待分離細(xì)胞進(jìn)行偏轉(zhuǎn)操作。[0008]采用本系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)胞分離的方法步驟如下[0009](I)針對細(xì)胞懸液中包含的不同種類細(xì)胞，用不同的染料對細(xì)胞進(jìn)行染色；[0010](2)將染色的細(xì)胞懸液注入細(xì)胞分離芯片中，通過鞘流方法，使細(xì)胞流在芯片通道中為單細(xì)胞流動，在細(xì)胞溶液通道上設(shè)置有多個分叉通道，每一個分叉位置設(shè)置有一對微電極，在細(xì)胞懸液流動過程中，用計算機(jī)圖像自動識別裝置在每一個分叉通道位置前實(shí)時識別流經(jīng)細(xì)胞的顏色；[0011](3)在通道分叉位置，當(dāng)計算機(jī)識別到細(xì)胞顏色不是顏色A時，便發(fā)出指令，通過信號發(fā)生器給位于該分叉通道位置的微電極對施加脈沖電壓信號，使不是顏色A的細(xì)胞在電泳力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿著分叉通道向前流動；而當(dāng)計算機(jī)識別出細(xì)胞是顏色A時，計算機(jī)不發(fā)出指令，細(xì)胞沿此處的直行通道向前流動，從而分離出顏色A的細(xì)胞；[0012](4)按步驟(2)的過程，當(dāng)細(xì)胞溶液到達(dá)下一分叉通道位置前時，計算機(jī)又進(jìn)行識別，當(dāng)識別出細(xì)胞顏色不是顏色B時，則發(fā)出指令，對該位置的微電極對施加脈沖電壓，使不是顏色B的細(xì)胞在電泳力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿這一位置的分叉通道流出；而當(dāng)計算機(jī)識別出細(xì)胞是顏色B時，計算機(jī)不發(fā)出指令，細(xì)胞沿此處的直行通道向前流動，從而分離出顏色B的細(xì)胞；[0013](5)以此類推，分別分離出第三種、第四種以及更多種顏色的細(xì)胞，直至將待分離細(xì)胞懸液中需要分離的不同顏色的細(xì)胞分離完全為止。[0014]本實(shí)用新型提出的以系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)[0015](I)自動化程度高。由于是計算機(jī)自動識別，自動控制細(xì)胞分離，無需人工干預(yù)，能從細(xì)胞注入到自動分離過程全自動化；[0016](2)效率高。計算機(jī)高速識別與控制，能夠快速識別和分離不同種類細(xì)胞，有利于保持細(xì)胞活性；另一方面，隨著芯片分離通道數(shù)量的增加，可以同時對多種不同的細(xì)胞進(jìn)行一次性分離，大大提高混有多種細(xì)胞的一次性分離效率；[0017](3)應(yīng)用面廣。所有細(xì)胞均能實(shí)現(xiàn)染色和電泳，所以，凡是不同種類細(xì)胞混雜在一起均可以采用該發(fā)明技術(shù)予以分離；[0018](4)潔凈度高，細(xì)胞污染小。由于采用微芯片系統(tǒng)，細(xì)胞在封閉的狹小空間受微電極周圍電場控制，芯 片消毒方便，工作環(huán)境潔凈度高，細(xì)胞受到污染小；[0019](5)設(shè)備簡單，成本低廉。系統(tǒng)組成簡單，分離芯片、信號發(fā)生器等設(shè)備造價低廉， 制造技術(shù)要求不高。


[0020]圖1是實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理圖；[0021]圖2是細(xì)胞分離芯片的局部示意圖。
具體實(shí)施方式
[0022]
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型[0023]本系統(tǒng)是應(yīng)用生物學(xué)上細(xì)胞染色原理，對不同細(xì)胞添加不同的染料后，由于細(xì)胞種類不同，使得染出來的細(xì)胞具有不同的顏色，利用計算機(jī)圖像顏色識別技術(shù)，達(dá)到分離不同種類細(xì)胞的目的。[0024]參見圖1，計算機(jī)圖像識別細(xì)胞分離系統(tǒng)包括計算機(jī)圖像識別系統(tǒng)和細(xì)胞分離芯片2。如圖2所示，利用鞘流方法，使細(xì)胞在芯片通道內(nèi)為單細(xì)胞流動，并采用在細(xì)胞溶液通道上順序設(shè)置多條分叉通道的形式，在每一個分叉通道的分叉位置的通道兩側(cè)設(shè)置微電極 A1-K1、A2-K2。計算機(jī)圖像識別系統(tǒng)的圖像采集裝置I (包括顯微鏡和CXD攝像頭)對準(zhǔn)細(xì)胞分離芯片2，用于采集細(xì)胞圖像，計算機(jī)4內(nèi)的圖像識別分析軟件用于根據(jù)圖像分析出細(xì)胞的顏色，計算機(jī)圖像識別系統(tǒng)的計算機(jī)4與細(xì)胞分離芯片的信號發(fā)生器3連接，信號發(fā)生器3與細(xì)胞分離芯片2上的介電電泳電極Al-Kl、A2-K2進(jìn)行電信號連接，根據(jù)計算機(jī)4的指令給電極施加電信號。[0025]細(xì)胞分離的方法如下[0026]1、細(xì)胞染色[0027]以分離人外周血淋巴細(xì)胞為例。我們知道，在人外周血中，主要存在有諸如T細(xì)胞、B細(xì)胞、自然殺傷(NK)細(xì)胞等各類淋巴細(xì)胞。這些細(xì)胞的分類主要由它們的表面抗原決定的，如成熟T細(xì)胞表達(dá)CD3抗原，B細(xì)胞則是CD19陽性細(xì)胞，剩余部分多數(shù)為NK細(xì)胞(外周血中一般認(rèn)為⑶3-/⑶56+細(xì)胞為NK細(xì)胞，所以如果需要鑒定分離真正的NK細(xì)胞，還需要鑒定⑶56抗原)。[0028](I)初級分選。[0029]把準(zhǔn)備好的FITCX激發(fā)光488nm，發(fā)射光525nm，綠光)標(biāo)記的CD3抗體(CD3-FITC， 綠色)和PE (激發(fā)光488nm，發(fā)射光575nm，橙色光)標(biāo)記的⑶19 (⑶19-PE，橙色)抗體與外周血混合后，根據(jù)細(xì)胞表面自身抗原的特異性，這些抗原就會識別并結(jié)合相應(yīng)的抗體，從而間接的給細(xì)胞進(jìn)行標(biāo)記染色，如B細(xì)胞結(jié)合CD19-PE，顯橙色。把細(xì)胞懸液勻速流經(jīng)細(xì)胞分離芯片。當(dāng)成熟T細(xì)胞(此時已攜帶綠光)經(jīng)過信號發(fā)生器時，就會直接進(jìn)入綠色通道。而攜帶紅光標(biāo)記的B細(xì)胞經(jīng)過時，就會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，進(jìn)入另外一個通道。同理，當(dāng)B細(xì)胞進(jìn)入另外通道的下一個信號檢測器時，就會被正確識別。最后，不經(jīng)標(biāo)記的細(xì)胞就是以NK細(xì)胞為主的群體。[0030](2)次級分選。·[0031]以分選T細(xì)胞亞群為例。因?yàn)槌墒霻細(xì)胞只能表達(dá)⑶4或⑶8分子，所以在⑶3+的成熟T細(xì)胞中又可按照⑶4、⑶8抗原差異分為輔助性T細(xì)胞(Th)和殺傷性T細(xì)胞(Ts)兩個亞型。以PE-Cy5(激發(fā)光488nm，發(fā)射光670nm，呈紅光)標(biāo)記的CD4抗體(記為CD4_PE_Cy5， 紅色)。同理，PE標(biāo)記的⑶8抗體記為⑶8-PE(橙色)。注意，因?yàn)榇藭r再分選的⑶3+細(xì)胞已帶FITC標(biāo)記的綠色熒光，不能再用FITC標(biāo)記的抗體進(jìn)行標(biāo)記。根據(jù)細(xì)胞表面自身抗原的特異性，這些抗原就會識別并結(jié)合相應(yīng)的抗體，從而間接的給細(xì)胞進(jìn)行標(biāo)記染色。當(dāng)這些不同熒光標(biāo)記的抗體加入到上述分離好的CD3+細(xì)胞懸液后，混勻，流經(jīng)細(xì)胞分離芯片。在 ⑶3+細(xì)胞中，再根據(jù)⑶4和⑶8的表達(dá)差異分選Th細(xì)胞(⑶3+/⑶4+，此時細(xì)胞呈紅綠色)和 Ts細(xì)胞(CD3+/CD8+，黃綠色)；當(dāng)細(xì)胞經(jīng)過信號檢測器時，就會識別紅色與橙色，進(jìn)行篩選。[0032]同理，在⑶3-細(xì)胞中，又可以根據(jù)⑶16和⑶56的差異進(jìn)一步分選。⑶16表達(dá)于大多NK細(xì)胞上，但也表達(dá)于中性粒細(xì)胞上。這種抗原在NK細(xì)胞的表達(dá)比較弱并在NK細(xì)胞活化時丟失。⑶56表達(dá)于大多數(shù)的(但并不是全部)NK細(xì)胞上，也表達(dá)于一些T淋巴細(xì)胞上。與⑶3聯(lián)合使用，可以區(qū)分⑶3+/⑶56+ T淋巴細(xì)胞和⑶3-/⑶56+NK細(xì)胞。 聯(lián)合使用三種單抗能最完全的鑒定所有的NK細(xì)胞。NK細(xì)胞或表達(dá)⑶16，或表達(dá)⑶56， 但它們不表達(dá)CD30CD16和CD56聯(lián)合使用，根據(jù)熒光強(qiáng)度可將NK細(xì)胞從雙陰性細(xì)胞中區(qū)分出來。這樣運(yùn)用該組試劑，NK細(xì)胞可形成獨(dú)立的群體與其他細(xì)胞相區(qū)分。[0033]2、將細(xì)胞懸液注入細(xì)胞分離芯片中，細(xì)胞懸液從第I區(qū)域處流入，當(dāng)細(xì)胞懸液要進(jìn)入到第II區(qū)域時(即圖中虛線內(nèi)所示的圖像識別區(qū)域)，即將要流經(jīng)第一個分叉通道位置時，計算機(jī)的圖像采集裝置I采集細(xì)胞圖像，由圖像識別分析軟件根據(jù)圖像分析出細(xì)胞的顏色，當(dāng)識別出細(xì)胞為非綠色時，計算機(jī)發(fā)出指令，使信號發(fā)生器給Al-Kl這對電極施加脈沖電壓信號，細(xì)胞在電泳力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿著分叉通道CH2向前流動；當(dāng)計算機(jī)識別出進(jìn)入此處的細(xì)胞是綠色時，計算機(jī)不發(fā)出指令，信號發(fā)生器不給Al-Kl施加電壓信號，綠色細(xì)胞通過此處的直行通道CHl沿直線方向向前流動，從而分離出綠色細(xì)胞。[0034]3、同上述原理，當(dāng)細(xì)胞溶液進(jìn)入第III區(qū)域時(即圖中虛線內(nèi)所示的第二個圖像識別區(qū)域)，計算機(jī)識別出細(xì)胞顏色非紅色時，則發(fā)出指令給信號發(fā)生器，對A2-K2施加脈沖電壓，使非紅色細(xì)胞在電泳力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿分叉通道CH3流出。否則，計算機(jī)不發(fā)出指令，紅色細(xì)胞通過此處的直行通道CH4沿直線方向向前流出，即分離出 紅色細(xì)胞。[0035]以此類推，可以實(shí)現(xiàn)不同顏色的細(xì)胞分離。
權(quán)利要求1.一種計算機(jī)圖像識別細(xì)胞分離系統(tǒng)，其包括計算機(jī)圖像識別系統(tǒng)和細(xì)胞分離芯片，其特征在于所述細(xì)胞分離芯片中有細(xì)胞溶液通道，在細(xì)胞溶液通道上設(shè)置有多條分叉通道，在每一個分叉通道的分叉位置對應(yīng)設(shè)置微電極；所述計算機(jī)圖像識別系統(tǒng)的圖像采集裝置對準(zhǔn)細(xì)胞分離芯片，用于采集細(xì)胞圖像，所述計算機(jī)圖像識別系統(tǒng)連接并控制細(xì)胞分離芯片的信號發(fā)生器，信號發(fā)生器與細(xì)胞分離芯片上的微電極進(jìn)行電信號連接，根據(jù)計算機(jī)的指令給電極施加電信號，對待分離細(xì)胞進(jìn)行偏轉(zhuǎn)操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機(jī)圖像識別細(xì)胞分離系統(tǒng)，其特征在于所述微電極設(shè)置在分叉位置的通道兩側(cè)。
專利摘要一種計算機(jī)圖像識別細(xì)胞分離系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括計算機(jī)圖像識別系統(tǒng)和細(xì)胞分離芯片。其是應(yīng)用細(xì)胞染色原理，針對不同待分離目標(biāo)細(xì)胞選取添加不同的染料，由于細(xì)胞種類不同，使得染出來的細(xì)胞呈現(xiàn)不同的顏色，利用計算機(jī)圖像顏色識別技術(shù)，辨別不同顏色的細(xì)胞，并結(jié)合電泳分離技術(shù)，達(dá)到分離不同種類細(xì)胞的目的。本實(shí)用新型具有自動化程度高、效率高、應(yīng)用面廣、潔凈度高，細(xì)胞污染小、設(shè)備簡單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C12M1/42GK202830044SQ20122030110
公開日2013年3月27日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者蔣麗華, 曹毅, 楊軍, 鄭小林, 胡寧 申請人:重慶城市管理職業(yè)學(xué)院