本发明实施例涉及细胞筛选，尤其涉及一种目标细胞筛选装置及目标细胞筛选方法。
背景技术：
1、随着生命科学和个体化精准医学的发展，样本获取逐渐从宏观的器官组织转向单细胞，从大量细胞中获得特定的目标细胞，进而进行单细胞测序或培养也逐渐成为可选的医疗诊断方式，这一转变也对获得目标细胞的工具提出了更高的要求。例如：从血液中分选循环肿瘤细胞进行癌症的诊断和预后分析；从血液中分选胎儿来源的有核红细胞进行产前诊断等，这些方法都要求一种从大量细胞(例如107数量级)中获得极少量特定的目标细胞(例如1～100个)的工具和方法。
2、在现有技术中，对特定的目标细胞进行筛选的工具和方法主要有流式细胞仪分选、有限稀释法、微吸管吸引、分选式激光切割等。其中，流式细胞仪可处理的细胞通量较大，但细胞筛选的精准性和分辨率不足，对于极少量的目标细胞(例如1-100个)难以准确筛选出来；有限稀释法往往依靠直接稀释细胞悬液，操作简单，但也难以获得精确可靠的细胞数量，无法完成所需的特定目标细胞的筛选；激光切割需要细胞干燥固着在特殊的薄膜上并使用激光切割薄膜，在激光切割过程中由于激光温度等刺激容易对目标细胞造成损伤，难以满足获得活细胞的应用场景需要；微吸管吸引则往往依赖于专业操作人员使用微吸管在显微镜下确认并目视吸取目标细胞，但在微米尺度下操作易碎的玻璃微吸管对于操作者的要求较高，同时从大量细胞中确认目标细胞的位置是十分复杂繁琐的工作，操作效率低下且难以精准把控吸取细胞的数量和伴液量。
技术实现思路
1、本发明解决实施例解决的技术问题是如何在提高对目标细胞筛选的准确性的同时，精准控制所筛选出的目标细胞的伴液量。
2、为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种目标细胞筛选装置，包括操作组件以及压力控制器件；所述操作组件包括：机械臂；细胞吸管夹持器，所述细胞吸管夹持器的第一端安装于所述机械臂，所述细胞吸管夹持器的第二端安装有夹持部；细胞吸管，所述细胞吸管被所述夹持部夹持时，所述细胞吸管的第一端朝向待筛目标细胞；所述压力控制器件与所述细胞吸管的第二端耦接，所述细胞吸管在所述压力控制器件的控制下用于吸取所述待筛目标细胞；其中，所述细胞吸管的第一端的有效直径大于所述待筛目标细胞的有效直径，且所述细胞吸管的第一端的有效直径根据所述待筛目标细胞的有效直径以及吸取所述待筛目标细胞的伴液量确定。
3、可选的，所述细胞吸管的第一端的有效直径满足吸取所述待筛目标细胞时的伴液量小于等于预设的伴液量阈值。
4、可选的，所述伴液量阈值是基于吸取单个待筛目标细胞确定的；其中，所述伴液量阈值选自：0.001微升至0.1微升。
5、可选的，所述细胞吸管夹持器的第二端具有凹槽或通道，所述夹持部固定于或可拆卸地安装于所述凹槽或通道内；其中，所述细胞吸管的第二端的一部分被所述夹持部夹持。
6、可选的，所述细胞吸管的第二端具有定位块，其中，所述定位块与所述细胞吸管的第二端固定连接，且位于所述细胞吸管的第二端的预设位置；所述细胞吸管被所述夹持部夹持时，所述细胞吸管的第二端被所述定位块限定位置。
7、可选的，所述细胞吸管夹持器的第二端的凹槽内部或通道内部的材料为弹性材料，且所述弹性材料的摩擦系数大于预设摩擦系数阈值。
8、可选的，所述压力控制器件包含：施压时长控制模块，用于控制所述细胞吸管的第一端吸取所述待筛目标细胞的吸取时长；其中，所述吸取时长越长，所述细胞吸管的第一端吸取所述待筛目标细胞的伴液量越大。
9、可选的，所述压力控制器件包含：施压部件，用于提供吸取或排出所述待筛目标细胞的压力；其中，所述施压部件提供的吸取压力越大，所述细胞吸管的第一端吸取所述待筛目标细胞的伴液量越大。
10、可选的，所述机械臂包括：横向移动部件，位于横向导轨上，且沿所述横向导轨移动；纵向移动部件，位于纵向导轨上，且沿所述纵向导轨移动；第一连接件，所述第一连接件的第一端连接于所述横向移动部件，所述第一连接件的第二端连接于所述纵向导轨；竖直移动部件，位于竖直导轨上，且沿所述竖直导轨移动；第二连接件，所述第二连接件的第一端连接于所述竖直移动部件，所述第二连接件的第二端连接于所述纵向导轨；其中，所述第一连接件的第三端连接于所述竖直导轨。
11、可选的，所述目标细胞筛选装置还包括样本基座和样本细胞板；所述样本基座包含移动平台、载物台、细胞吸管存储架、目标细胞容器支架，其中，所述载物台和所述细胞吸管存储架分别置于所述移动平台上，所述目标细胞容器支架置于所述载物台上；所述样本细胞板包含载玻片、外壁、微孔板，其中，所述样本细胞板置于所述样本基座上，所述外壁位于所述载玻片上表面并形成围合，所述微孔板位于所述外壁形成的围合内部；其中，所述微孔板的表面具有一个或多个盲孔，当所述样本细胞板承载包含有所述待筛目标细胞的样本液体时，每个盲孔中容纳一个或多个所述样本液体中的细胞。
12、可选的，所述盲孔的有效直径大于所述样本液体中的细胞的有效直径。
13、可选的，所述盲孔的形状选自：半球体、圆柱体、多边体、椭球体。
14、可选的，所述载玻片的表面具有一个或多个定位图案，用于确定所述一个或多个盲孔所在的区域。
15、可选的，所述目标细胞筛选装置还包括显微成像器件和图像处理器件；所述显微成像器件与所述图像处理器件电连接，用于采集样本细胞图像并传输至所述图像处理器件；所述图像处理器件用于对所述样本细胞图像进行图像识别以识别出所述待筛目标细胞。
16、本发明实施例还提供一种基于所述目标细胞筛选装置的目标细胞筛选方法，包括：移动所述机械臂，以使所述细胞吸管夹持器的夹持部夹持所述细胞吸管时，所述细胞吸管的第一端朝向所述待筛目标细胞；调节所述压力控制器件提供给所述细胞吸管的吸取压力，以使所述细胞吸管基于所述吸取压力吸取所述待筛目标细胞；其中，所述细胞吸管的第一端的有效直径大于所述待筛目标细胞的有效直径，且所述细胞吸管的第一端的有效直径根据所述待筛目标细胞的有效直径以及吸取所述待筛目标细胞的伴液量确定。
17、可选的，在吸取所述待筛目标细胞时，通过调节所述压力控制器件提供的吸取压力与施压时长，使所述细胞吸管基于所述吸取压力吸取所述待筛目标细胞的伴液量小于等于预设的伴液量阈值；其中，吸取压力越大，吸取所述待筛目标细胞的伴液量越大；施压时长越长，吸取所述待筛目标细胞的伴液量越大。
18、可选的，在移动所述机械臂，以使所述细胞吸管夹持器的夹持部夹持所述细胞吸管时，所述细胞吸管的第一端朝向所述待筛目标细胞之前，所述方法还包括：根据所述待筛目标细胞的有效直径以及预设的伴液量阈值，选择细胞吸管，以使所述细胞吸管吸取所述待筛目标细胞的伴液量小于等于所述伴液量阈值；其中，所述待筛目标细胞的有效直径越小，所述细胞吸管的第一端的有效直径越小；所述伴液量阈值越小，所述细胞吸管的第一端的有效直径越小。
19、可选的，所述伴液量阈值是基于吸取单个待筛目标细胞确定的；其中，所述伴液量阈值选自：0.001微升至0.1微升。
20、可选的，所述目标细胞筛选装置还包括显微成像器件和图像处理器件；在调节所述压力控制器件提供给所述细胞吸管的吸取压力，以使所述细胞吸管基于所述吸取压力吸取所述待筛目标细胞之前，所述方法，以使所述细胞吸管基于所述吸取压力吸取所述待筛目标细胞之前，所述方法还包括：采用所述显微成像器件采集样本细胞图像；采用所述图像处理器件对所采集的样本细胞图像进行图像识别以识别出所述待筛目标细胞，然后基于所述待筛目标细胞在所述样本细胞图像中的图像位置确定所述待筛目标细胞的空间位置；移动所述机械臂以将夹持的所述细胞吸管的第一端移至所述待筛目标细胞的空间位置正上方的第一预设距离范围内。
21、可选的，所述对所采集的样本细胞图像进行图像识别以识别出所述待筛目标细胞包括：基于预设的筛选指标，对所采集的样本细胞图像进行图像识别以识别出所述待筛目标细胞；所述筛选指标选自以下一项或多项：细胞表面或内部抗原结合的荧光抗体、细胞直径、细胞核质比、细胞硬度、细胞弹性模量、细胞核波动系数、细胞铺展面积以及细胞迁移速度。
22、可选的，所述待筛目标细胞为多能性骨髓间充质干细胞，所述筛选指标包括cd73荧光抗体、cd90荧光抗体、细胞直径、细胞核波动系数、细胞铺展面积以及细胞弹性模量；所述基于预设的筛选指标，对所采集的样本细胞图像进行图像识别以识别出所述待筛目标细胞，包括：将所述样本细胞图像中，同时满足以下条件的细胞作为所述多能性骨髓间充质干细胞：cd73荧光抗体阳性；cd90荧光抗体阳性；细胞处于悬浮状态下的细胞直径属于[8μm，12μm]；细胞弹性模量属于[100pa，500pa]；细胞核波动系数属于[1，2]；细胞核质比属于[0.03，0.05]；细胞铺展面积属于[2900um2，4200um2]。
23、可选的，所述待筛目标细胞为循环肿瘤细胞，所述筛选指标包括：cd45荧光抗体、epcam荧光抗体、ck荧光抗体、细胞直径以及细胞硬度；所述基于预设的筛选指标，对所采集的样本细胞图像进行图像识别以识别出所述待筛目标细胞，包括：将所述样本细胞图像中，同时满足以下条件的细胞作为循环肿瘤细胞：cd45荧光抗体阴性；epcam荧光抗体阳性；ck荧光抗体阳性；细胞直径属于[4μm，30μm]；细胞硬度属于[0.1kpa，0.4kpa]。
24、可选的，所述待筛目标细胞为间充质干细胞，所述筛选指标包括细胞直径；所述基于预设的筛选指标，对所采集的样本细胞图像进行图像识别以识别出所述待筛目标细胞，包括：将所述样本细胞图像中，细胞直径属于[5μm，14μm)的细胞作为分化能力弱的间充质干细胞；或者，将所述样本细胞图像中，细胞直径属于[14μm，21μm)的细胞作为成软骨分化倾向的间充质干细胞；或者，将所述样本细胞图像中，细胞直径属于[21μm，29μm]的细胞作为成骨分化倾向的间充质干细胞。
25、可选的，所述样本细胞图像中包含不同活跃度的真皮成纤维细胞，所述待筛目标细胞为活跃度属于预设活跃度级别的真皮成纤维细胞，所述筛选指标包括细胞迁移速度；所述基于预设的筛选指标，对所采集的样本细胞图像进行图像识别以识别出所述待筛目标细胞，包括：将所述样本细胞图像中，细胞迁移速度属于预设速度区间的细胞作为属于所述预设活跃度级别的真皮成纤维细胞。
26、可选的，所述目标细胞筛选装置还包括置于样本基座上的样本细胞板，所述样本细胞板包含微孔板，所述微孔板的表面具有一个或多个盲孔；在采用所述显微成像器件采集样本细胞图像之前，所述方法还包括：将包含有所述待筛目标细胞的样本液体滴落在所述样本细胞板上；离心处理所述样本细胞板上的样本液体，以使所述样本液体中的细胞沉降至所述微孔板的盲孔中，其中，每个盲孔中容纳一个或多个所述样本液体中的细胞。
27、可选的，所述样本细胞板还包含载波片，所述载玻片的表面具有一个或多个定位图案；采用所述显微成像器件采集样本细胞图像包括：采用所述显微成像器件对各个定位图案进行定位，以确定所述一个或多个盲孔所在的区域；采用所述显微成像器件针对所述一个或多个盲孔所在的区域采集所述样本细胞图像。
28、可选的，在调节所述压力控制器件提供给所述细胞吸管的吸取压力，以使所述细胞吸管基于所述吸取压力吸取所述待筛目标细胞之后，所述方法还包括：调节所述压力控制器件提供给所述细胞吸管的压力调节为大气压，以使所述待筛目标细胞稳定在所述细胞吸管的第一端；再次移动所述机械臂，以将夹持的所述细胞吸管的第一端移至目标细胞容器正上方的第二预设距离范围内；调节所述压力控制器件提供给所述细胞吸管的排出压力，以使所述细胞吸管基于所述排出压力将所述待筛目标细胞排出至所述目标细胞容器中。
29、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
30、本发明实施例提供一种目标细胞筛选装置，包括操作组件以及压力控制器件；所述操作组件包括：机械臂；细胞吸管夹持器，所述细胞吸管夹持器的第一端安装于所述机械臂，所述细胞吸管夹持器的第二端安装有夹持部；细胞吸管，所述细胞吸管被所述夹持部夹持时，所述细胞吸管的第一端朝向待筛目标细胞；所述压力控制器件与所述细胞吸管的第二端耦接，所述细胞吸管在所述压力控制器件的控制下用于吸取所述待筛目标细胞；其中，所述细胞吸管的第一端的有效直径大于所述待筛目标细胞的有效直径，且所述细胞吸管的第一端的有效直径根据所述待筛目标细胞的有效直径以及吸取所述待筛目标细胞的伴液量确定。
31、相比于现有技术中采用流式细胞仪、有限稀释法进行细胞筛选的分辨率较低、难以满足精准、定量要求；激光切割法则容易对待筛目标细胞造成损伤；微吸管吸引法往往依赖于专业操作人员，操作过程复杂繁琐、效率低下且难以精准把控吸取细胞的数量和伴液量；本发明实施例通过根据待筛目标细胞的有效直径以及吸取所述待筛目标细胞的伴液量，合理设计细胞吸管的第一端(即，细胞吸取端)的有效直径，可以有效避免因细胞吸管的第一端有效直径太小而对待筛目标细胞造成损伤；也可以避免因细胞吸管的第一端有效直径太大而导致同时吸取到其它细胞或者吸错细胞，从而有助于提高细胞筛选的精准性和伴液量控制的精准性，且易于达到定量筛选要求。此外，还可以调整所述细胞吸管的第一端有效直径，从而适应多种类型的待筛目标细胞的筛选场景；再者，通过采用机械臂及细胞吸管夹持器模拟人手夹持并移动所述细胞吸管，可以实现细胞筛选过程的自动性和高效性。
32、进一步，所述目标细胞筛选装置还包括显微成像器件和图像处理器件；可以采用所述图像处理器件，基于预设的筛选指标，对所采集的样本细胞图像进行图像识别以识别出所述待筛目标细胞；所述筛选指标选自以下一项或多项：细胞表面或内部抗原结合的荧光抗体、细胞直径、细胞核质比、细胞硬度、细胞弹性模量、细胞核波动系数、细胞铺展面积以及细胞迁移速度。在本发明实施例中，根据样本细胞图像，可以根据不同应用场景的需要，基于荧光抗体检测结果，以及基于细胞生化、几何、细胞动力学等等单一筛选指标或多项筛选指标的结合，实现目标细胞的精准识别与筛选。此外，本发明实施例对不同类型的目标细胞获取适应性广，例如可以包括但不限于多能性骨髓间充质干细胞、循环肿瘤细胞、不同分化能力的间充质干细胞、不同活跃度的真皮成纤维细胞等等。
33、进一步，所述细胞吸管的第一端的有效直径满足吸取所述待筛目标细胞时的伴液量小于等于预设的伴液量阈值。如此，可以实现进一步提高对待筛目标细胞携带的流体量/伴液量控制的精确性，有助于后续对待筛目标细胞的处理流程(如对伴液量有较高要求的单细胞测序等)。
34、进一步，所述细胞吸管夹持器的第二端的凹槽内部或通道内部的材料为弹性材料，且所述弹性材料的摩擦系数大于预设摩擦系数阈值。如此，可以避免所述细胞吸管夹持器夹持所述细胞吸管移动时，因夹持不够紧而造成夹持部以及细胞吸管自所述细胞吸管夹持器的第二端滑动或掉落的情况发生，从而保证细胞筛选过程的顺利执行。
35、进一步，所述压力控制器件包含：施压时长控制模块，用于控制所述细胞吸管的第一端吸取所述待筛目标细胞的吸取时长；其中，所述吸取时长越长，所述细胞吸管的第一端吸取所述待筛目标细胞的伴液量越大。和/或，所述压力控制器件包含：施压部件，用于提供吸取或排出所述待筛目标细胞的压力；其中，所述施压部件提供的吸取压力越大，所述细胞吸管的第一端吸取所述待筛目标细胞的伴液量越大。在本发明实施例中，在吸取/排出待筛目标细胞的过程中，通过精准调控提供给细胞吸管的吸取压力/排出压力的大小，可以有效避免因压力过大导致吸取/排除待筛目标细胞的速度过快而造成细胞损伤，并且，通过调控提供给细胞吸管的吸取压力和吸取时长，还可以实现对待筛目标细胞携带的流体量/伴液量的精准控制，有助于后续对待筛目标细胞的处理流程。
36、进一步，所述机械臂包括：横向移动部件，位于横向导轨上，且沿所述横向导轨移动；纵向移动部件，位于纵向导轨上，且沿所述纵向导轨移动；第一连接件，所述第一连接件的第一端连接于所述横向移动部件，所述第一连接件的第二端连接于所述纵向导轨；竖直移动部件，位于竖直导轨上，且沿所述竖直导轨移动；第二连接件，所述第二连接件的第一端连接于所述竖直移动部件，所述第二连接件的第二端连接于所述纵向导轨；其中，所述第一连接件的第三端连接于所述竖直导轨。在本发明实施例中，通过采用能够在横向、纵向、竖向移动的一体化机械臂，可以仅通过移动机械臂以带动细胞吸管在实验空间中移动即可完成细胞筛选过程，而无需同时移动多个操作部件，提高了细胞筛选操作的简便性和筛选效率。
37、进一步，所述微孔板的表面具有一个或多个盲孔(盲孔的形状可以选自半球体、圆柱体、多边体、椭球体)，当所述样本细胞板承载包含有所述待筛目标细胞的样本液体时，每个盲孔中容纳一个或多个所述样本液体中的细胞。此外，所述盲孔的有效直径大于所述样本液体中的细胞的有效直径。通过采用分布有一个或多个盲孔的微孔板承载样本液体，可以让样本液体中的各个细胞的位置分离，有助于后续从样本细胞图像中快速、精准识别出待筛目标细胞，并且在避免后续采用细胞吸管吸取待筛目标细胞时同时吸取到其它细胞或者吸错细胞的情况出现，进而提高细胞筛选的精准性，满足定量要求。
38、进一步，所述载玻片的表面具有一个或多个定位图案，用于确定所述一个或多个盲孔所在的区域。通过采用定位图案确定所述一个或多个盲孔所在的区域，可以方便后续从样本细胞图像中快速识别出待筛目标细胞并精准确定待筛目标细胞的空间位置，有助于提高细胞吸取时的精准性，减少吸错细胞的情况出现。
1.一种目标细胞筛选装置，其特征在于，包括操作组件以及压力控制器件；
2.根据权利要求1所述的目标细胞筛选装置，其特征在于，所述细胞吸管的第一端的有效直径满足吸取所述待筛目标细胞时的伴液量小于等于预设的伴液量阈值。
3.根据权利要求2所述的目标细胞筛选装置，其特征在于，所述伴液量阈值是基于吸取单个待筛目标细胞确定的；
4.根据权利要求1所述的目标细胞筛选装置，其特征在于，所述细胞吸管夹持器的第二端具有凹槽或通道，所述夹持部固定于或可拆卸地安装于所述凹槽或通道内；
5.根据权利要求4所述的目标细胞筛选装置，其特征在于，所述细胞吸管的第二端具有定位块，其中，所述定位块与所述细胞吸管的第二端固定连接，且位于所述细胞吸管的第二端的预设位置；
6.根据权利要求4所述的目标细胞筛选装置，其特征在于，所述细胞吸管夹持器的第二端的凹槽内部或通道内部的材料为弹性材料，且所述弹性材料的摩擦系数大于预设摩擦系数阈值。
7.根据权利要求1所述的目标细胞筛选装置，其特征在于，所述压力控制器件包含：
8.根据权利要求1所述的目标细胞筛选装置，其特征在于，所述压力控制器件包含：
9.根据权利要求1所述的目标细胞筛选装置，其特征在于，所述机械臂包括：横向移动部件，位于横向导轨上，且沿所述横向导轨移动；
10.根据权利要求1所述的目标细胞筛选装置，其特征在于，所述目标细胞筛选装置还包括样本基座和样本细胞板；
11.根据权利要求10所述的目标细胞筛选装置，其特征在于，所述盲孔的有效直径大于所述样本液体中的细胞的有效直径。
12.根据权利要求10所述的目标细胞筛选装置，其特征在于，所述盲孔的形状选自：
13.根据权利要求10所述的目标细胞筛选装置，其特征在于，所述载玻片的表面具有一个或多个定位图案，用于确定所述一个或多个盲孔所在的区域。
14.根据权利要求1所述的目标细胞筛选装置，其特征在于，所述目标细胞筛选装置还包括显微成像器件和图像处理器件；
15.一种基于权利要求1至14任一项所述的目标细胞筛选装置的目标细胞筛选方法，其特征在于，包括：
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在吸取所述待筛目标细胞时，通过调节所述压力控制器件提供的吸取压力与施压时长，使所述细胞吸管基于所述吸取压力吸取所述待筛目标细胞的伴液量小于等于预设的伴液量阈值；
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在移动所述机械臂，以使所述细胞吸管夹持器的夹持部夹持所述细胞吸管时，所述细胞吸管的第一端朝向所述待筛目标细胞之前，所述方法还包括：
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述伴液量阈值是基于吸取单个待筛目标细胞确定的；
19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述目标细胞筛选装置还包括显微成像器件和图像处理器件；
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述对所采集的样本细胞图像进行图像识别以识别出所述待筛目标细胞包括：
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述待筛目标细胞为多能性骨髓间充质干细胞，所述筛选指标包括cd73荧光抗体、cd90荧光抗体、细胞直径、细胞核波动系数、细胞铺展面积以及细胞弹性模量；
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述待筛目标细胞为循环肿瘤细胞，所述筛选指标包括：cd45荧光抗体、epcam荧光抗体、ck荧光抗体、细胞直径以及细胞硬度；
23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述待筛目标细胞为间充质干细胞，所述筛选指标包括细胞直径；
24.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述样本细胞图像中包含不同活跃度的真皮成纤维细胞，所述待筛目标细胞为活跃度属于预设活跃度级别的真皮成纤维细胞，所述筛选指标包括细胞迁移速度；
25.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述目标细胞筛选装置还包括置于样本基座上的样本细胞板，所述样本细胞板包含微孔板，所述微孔板的表面具有一个或多个盲孔；
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述样本细胞板还包含载玻片，所述载玻片的表面具有一个或多个定位图案；
27.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在调节所述压力控制器件提供给所述细胞吸管的吸取压力，以使所述细胞吸管基于所述吸取压力吸取所述待筛目标细胞之后，所述方法还包括：
