使用LabVIEW設(shè)計和開發(fā)用于分離稀有細(xì)胞的自動化系統(tǒng) 虛擬儀器

使用LabVIEW設(shè)計和開發(fā)用于分離稀有細(xì)胞的自動化系統(tǒng) 虛擬儀器

 北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司

在DEPArray系統(tǒng)中，電場產(chǎn)生于硅芯片（圖2a）的表面，該表面直接與細(xì)胞懸浮于其中的微流體腔相連。微流體腔被芯片表面以及距離芯片表面幾十微米的透明覆蓋面所封閉?；钚孕酒谋砻鎸崿F(xiàn)了微單元的二維陣列，每一個微單元由平面電極和集成邏輯電路組成（圖2b）。當(dāng)被放到與電極相對應(yīng)的區(qū)域中時，每一個電極可以通過編程產(chǎn)生一個勢阱或介電籠。在每一個介電籠中，粒子可以處于穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，從而實現(xiàn)單獨分析。因為每一個細(xì)胞都是被單獨分析，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)基于熒光的復(fù)雜分析，從而可以識別令靶細(xì)胞區(qū)別于其它成千上萬受污染細(xì)胞的*特性。靶細(xì)胞能夠獨立，但也是同時地被移動到芯片的某個區(qū)域，微流體控制在那里將它們自動回收。

DEPArray系統(tǒng)

我們的平臺DEPArray，是一個靈活且易于使用的*技術(shù)系統(tǒng)（圖4）。系統(tǒng)的核心是一個微芯片，它在一個微流體電路中集成了包含30萬個電極的陣列。

DEPArray系統(tǒng)使用NI公司的硬件和軟件來管理高精密機(jī)械、微流體、現(xiàn)成可商用的電子和自定義工具，以及視覺和圖像處理。系統(tǒng)允許用戶進(jìn)行的工作流程概括為以下的基本步驟：

·         通過微流體控制裝載樣本

·         在明視場和熒光下獲取圖像

·         分析圖像

·         通過圖形用戶界面識別并選擇靶細(xì)胞

·         自動對識別的靶細(xì)胞進(jìn)行分類

·         通過微流體控制對靶細(xì)胞進(jìn)行回收

樣品裝載

樣品裝載是一個非常精細(xì)的過程。我們使用NI LabVIEW軟件控制泵裝置產(chǎn)生所需的壓力梯度，從而使樣品從入口槽流到微流體腔內(nèi)的芯片上。系統(tǒng)使用由NI視覺開發(fā)模塊的視覺庫開發(fā)的算法，實現(xiàn)裝載過程的自動監(jiān)視與控制。

捕獲與分析

一旦樣品被裝載到芯片上，LabVIEW就會控制所有的I/O線，對電極陣列進(jìn)行配置，將細(xì)胞關(guān)在籠中，并使它們在流程的所有階段都保持懸浮，從而保證強而可靠的系統(tǒng)控制。

樣品分析是通過熒光以及明視場下的多重濾光器對芯片表面進(jìn)行光學(xué)掃描而實現(xiàn)的。LabVIEW控制置有芯片的處理系統(tǒng)并以微米級的精度進(jìn)行捕獲、圖像處理，并對獲取自顯微鏡的高精度數(shù)字圖像進(jìn)行視覺化處理。

選擇靶細(xì)胞

在這個步驟中，DEPArray系統(tǒng)為用戶提供了強大的人機(jī)界面（HMI），它由LabVIEW結(jié)合Microsoft .NET framework開發(fā)，對靶細(xì)胞進(jìn)行分類和選擇（圖3）?？梢允褂貌煌姆椒▽?xì)胞進(jìn)行分析，從而驗證它們的性質(zhì)。人機(jī)界面展示了分析測量結(jié)果的散點圖或直方圖，并提供了圖像上所有測量結(jié)果的列表顯示。對于被選中的每一個細(xì)胞，分析中捕獲的圖像也被顯示出來，從而允許用戶將計算機(jī)測量的結(jié)果與形態(tài)學(xué)評估結(jié)合起來。

自動分類

在這個步驟中，根據(jù)細(xì)胞地圖和障礙物，LabVIEW動態(tài)地配置芯片電極陣列，使其能夠單獨而同時地把每一個感興趣的細(xì)胞從初始位置移動到回收點。數(shù)字化控制每一個感興趣細(xì)胞的移動，使系統(tǒng)獲得高分類純度，以及的性能。

回收

在這個步驟中，LabVIEW與蠕動泵裝置進(jìn)行交互，產(chǎn)生所需的壓力梯度，使回收介質(zhì)（比如微流體腔中的阱或者玻片）中包含所選細(xì)胞的緩沖物部分向下流動。分類和回收過程可以重復(fù)進(jìn)行，以分別收集多個細(xì)胞或多組凈化的細(xì)胞，從而使用傳統(tǒng)的分子生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行基因分析。

結(jié)論

Silicon Biosystems公司開發(fā)的技術(shù)，充分利用了NI的軟硬件與 Sky Technology公司的技術(shù)，為一系列研究活動提供了方法，這些研究旨在分離循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTCs）以研究腫瘤學(xué)中的個體化治療，以及識別母血中的胎兒細(xì)胞，從而實現(xiàn)*性產(chǎn)前診斷。

北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司，是一家以LabVIEW（虛擬儀器）為主要技術(shù)手段的開發(fā)公司，為您提供全套的系統(tǒng)集成服務(wù)，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、軟件開發(fā)、軟件與硬件的產(chǎn)品升級與改造。其服務(wù)領(lǐng)域包括：汽車、通信、航空、半導(dǎo)體、電子設(shè)計生產(chǎn)、過程控制和生物醫(yī)學(xué)等各領(lǐng)域。涵蓋了從研發(fā)、測試、生產(chǎn)到服務(wù)的產(chǎn)品開發(fā)所有階段。

      北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司經(jīng)N認(rèn)證，已正式成為NI聯(lián)盟合作伙伴，為您提供運動控制、電子設(shè)計、視覺和射頻以及無線等諸多領(lǐng)域的解決方案，技術(shù)咨詢以及資源整合。所提供服務(wù)確保符合NI產(chǎn)品認(rèn)證和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，更有效地使用NI資源，提供優(yōu)質(zhì)的NI產(chǎn)品及LabVIEW軟件服務(wù)。

    北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司不但代理NI全系列產(chǎn)品，更為您提供LabVIEW軟件服務(wù)。在NI產(chǎn)品使用過程中，或者由于時間關(guān)系，或者NI產(chǎn)品本身功能比較復(fù)雜，導(dǎo)致工作無法順利開展。這些都可以交給我們來解決。我們不僅僅是代理，更為您提供技術(shù)解決方案。公司在設(shè)備開發(fā)與集成方面積累了豐富經(jīng)驗，為您提供完整的解決方案?？梢蕴峁┙Y(jié)構(gòu)設(shè)計、機(jī)械加工、有機(jī)玻璃設(shè)計與加工、電路設(shè)計、機(jī)箱選型、開孔與絲印、線纜及連接器選型與加工等服務(wù)。

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