[发明专利]一种基于图像处理和微流控打印的单细胞分选装置及方法

权利要求书

1.一种基于图像处理和微流控打印的单细胞分选装置，包括微流控芯片、图像采集装置、图像处理与控制单元、位移致动器、液体容器和位移台，其特征在于：

微流控芯片，包含有细胞的液体在外部压力的作用下在微流控芯片的微管道中流动；

图像采集装置，用于拍摄微流控芯片的喷嘴及其附近微管道内液体的图像，并把图像实时传输给图像处理与控制单元；

图像处理与控制单元，图像处理单元对采集的图像数据进行分析，从中获取与细胞相关的信息，并基于所述细胞相关的信息与设定条件进行比较，如果检测到目标细胞，控制单元发送触发信号给位移致动器和位移台。

位移致动器，在触发信号的作用下，敲击所述微流控芯片的打印腔，使微管道中包含有单个细胞的液体从微流控芯片的喷嘴中喷出，形成包含单细胞的液滴；

液体容器，用于接收打印产生的液滴；

位移台，用于液体容器的移动，使打印产生的液滴滴落在容器不同位置。

2.根据权利要求1所述的基于图像处理和微流控打印的单细胞分选装置，其特征在于：所述微流控芯片包括入口，出口、微管道、喷嘴和打印腔，喷嘴宽度尺寸范围20微米至200微米。

3.根据权利要求1所述的基于图像处理和微流控打印的单细胞分选装置，其特征在于：所述微流控芯片分为弹性层，微管道层，基底层，所述弹性层、管道层与基底层为高分子材料或玻璃，所述高分子材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，微管道层的厚度范围20微米至200微米。

4.根据权利要求1所述的基于图像处理和微流控打印的单细胞分选装置，其特征在于：所述图像采集装置采集帧率大于1000FPS。

5.根据权利要求1所述的基于图像处理和微流控打印的单细胞分选装置，其特征在于：所述细胞相关的信息包括细胞在微管道中的位置、细胞尺寸、细胞形态、细胞数量。

6.根据权利要求1所述的基于图像处理和微流控打印的单细胞分选装置，其特征在于：所述位移致动器的前端固结有一个微针，微针与微流控芯片的打印腔对准，在控制单元作用下，位移致动器带动微针垂直敲击在微流控芯片上表面，每一次敲击产生一个液滴；所述位移致动器是压电致动器、电磁致动器或气动致动器。

7.根据权利要求1所述的基于图像处理和微流控打印的单细胞分选装置，其特征在于：所述液滴大小与位移致动器的驱动电压成正相关。

8.一种基于权利要求1-7任意之一所述的图像处理和微流控打印的单细胞分选装置的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)包含细胞的液体在外部压力的作用下在微流控芯片中流动；

(2)图像采集装置采集喷嘴及其附近微管道内液体的图像，并把图像实时传输给图像处理与控制单元；

(3)图像处理与控制单元处理采集到的图像，从中获取与细胞相关的信息，并基于细胞相关的信息与设定条件进行比较，如果检测到目标细胞，控制单元发送触发信号给位移致动器和位移台；

(4)位移致动器在触发信号的作用下，敲击所述微流控芯片的打印腔，使微管道中包含有单个细胞的液体从微流控芯片的喷嘴中喷出，形成包含单细胞的液滴，实现对单个细胞的隔离；

(5)位移台带动液体容器的移动，使打印产生的液滴滴落在容器不同位置。