[发明专利]一种使用液滴微流控芯片的高通量筛选设备

说明书

本发明提供一种使用液滴微流控芯片的高通量筛选设备，包括：机架；微流控制系统，构造成控制用于向所述液滴微流控芯片供应含液滴流体的流体供应装置；光电检测系统，具有限定出入射光路的入射光生成装置、优选地激光激发装置和限定出荧光光路的荧光检测装置；电筛选系统，构造成连接液滴微流控芯片以筛选流经所述液滴微流控芯片的液滴；以及一个或多个控制器，构造成接收来自所述荧光检测装置的信号，并将所述信号与预定阀值相比较并基于比较结果控制所述电筛选系统进行液滴筛选。

技术领域

本发明涉及使用液滴微流控芯片的高通量筛选设备、尤其是单细胞筛选设备。本发明还涉及使用该设备的液滴筛选方法。

背景技术

从自然界筛选并在实验室诱变进化一直是发展和创新工业微生物菌种的重要途径，是工业生物技术产业的基础。现在工业上使用的微生物菌株主要是通过诱变筛选得到的。目前微生物菌株的筛选多采用微孔板法 (96孔板或384孔板)或平板法，这些方法几乎全部依赖人工操作，对筛选10万株以上突变库需要较长的时间，且需要消耗大量的耗材与试剂，成本难以承受。微生物高通量筛选平台利用先进的现代自动化技术和仪器分析技术实现传统诱变筛选过程，具有自动化、标准化、高通量化等特征，大大突破了人工筛选在速度、效率和标准化等方面的限制。然而已经投入使用的各类高通量筛选设备主要是国外公司开发的价格昂贵、操作复杂的大型装备系统，特别是需要以流式细胞仪为主要部件以完成高通量的要求，例如美国BD公司提供的流式细胞分析仪，其价格昂贵，且需要专人操作，被筛选对象需要表面或内部具有荧光信号，无法对细胞分泌的代谢产物进行检测、筛选，限制了其应用范围。

中国发明专利《一种液滴式样品荧光检测系统和方法》(授权公告号CN104388307A)公开了一种液滴式样品荧光检测系统和方法，仍存在以下问题：(1)缺少液滴筛选单元；(2)系统集成度有待提高，不利于普及。

2013年出版的英国期刊《Nature protocols》公开了文献《Single-cell analysisand sorting using droplet-based microfluidics》(单细胞分析和利用微流控液滴分选)，其仍处于实验室研究阶段，不存在集成的系统解决方案。

本申请人的中国发明专利申请《一种基于液滴微流控芯片的微生物高通量检测系统》(公开号CN104007091A)公开了一种基于液滴微流控芯片的微生物高通量检测系统，但是同样存在类似问题。

本申请人的中国发明专利申请《一种用于液滴荧光检测的显微镜集成光路系统》(公开号CN105300943A)提供了一种用于液滴荧光检测的光路系统，但是也没有提出集成度高的整体液滴筛选解决方案。

对此，希望提供一种集成度高且自动化程度高的基于液滴微流控芯片的高通量筛选解决方案。此外，还希望方案具有改进的液滴检测能力。另外，还希望方案提供改进的液滴给送。

发明内容

针对该问题，本发明涉及一种集成度高且自动化程度高的基于液滴微流控芯片的单细胞高通量筛选设备，其特别适合用于不同类型细胞的高通量荧光检测、筛选。

根据本发明的一个方面，提供了一种使用液滴微流控芯片的高通量筛选设备，包括：机架；微流控制系统，构造成控制用于向所述液滴微流控芯片供应含液滴流体的流体供应装置；光电检测系统，具有限定出入射光路的入射光生成装置和限定出荧光光路的荧光检测装置；电筛选系统，构造成连接液滴微流控芯片的筛选电极以筛选流经所述液滴微流控芯片的液滴；以及一个或多个控制器，构造成接收来自所述荧光检测装置的信号，并将所述信号与预定阀值相比较并基于比较结果控制所述电筛选系统进行液滴筛选。入射光生成装置优选为激光激发装置

相比于在实验室中根据各种具体情况自行搭建系统且人力密集型的现有技术，根据本发明的使用液滴微流控芯片的高通量筛选设备提供了一种高度自动化的液滴自动给送、检测和分拣的解决方案，并能够简单适用于各种不同液滴的检测，而无需重新搭建或改造设备。