【摘要】 新型流式细胞仪采用毛细管流动池设计，实现低成本细胞检测，实验验证与显微成像结果高度吻合，助力基层医疗设备升级。

突破性流动池设计重塑细胞检测技术

在生物医学检测领域，流式细胞术作为核心分析手段长期受制于设备成本。传统石英流式池存在价格高昂（约$2000/个）、加工复杂等痛点，制约着基层医疗机构的应用。本研究创新采用聚合物-毛细管复合结构，成功开发成本降低80%的新型流动池（图1），为资源受限地区提供可行性解决方案。

 

图1A低成本聚合物流动池组件特写；图1B流式细胞仪毛细管流体聚焦结构示意图；图1D不同流速下样本核心宽度变化曲线

图1. 流动细胞。(A)毛细管鞘流池的照片。(B)一组保持在一起的同心毛细管的横断面图。(C)共轴放置的毛细管组合的内部几何的等距计算机辅助设计图。(D)定制安装的照片。[1]

 

核心技术原理与结构创新

流动池通过流体动力学聚焦实现精准检测，其三层同心结构（图1B）有效控制样本流至10-30μm核心区：

1.鞘液层：外径500μm玻璃毛细管输送缓冲液

2.​过渡层：医用级硅胶管实现压力缓冲

3.样本层：内径100μm石英毛细管输送检测样本

实验数据显示（图1D），当鞘液流量＞5mL/min时，样本流稳定聚焦在15±2μm范围内，完全满足白细胞（8-15μm）、细菌（1-5μm）等生物粒子的检测需求。

 

关键性能验证数据

通过双盲对照实验验证设备可靠性：

  • ​尺寸检测误差：＜3%（相比标准流式细胞仪）
  • ​检测通量：500细胞/秒（满足常规诊断需求）
  • ​白细胞分型：淋巴细胞/单核细胞区分度达92%

 

临床应用场景拓展

该设备已成功应用于：

✅ 基层医院血常规检测

✅ 野外病原体快速筛查

✅ 高校科研细胞分析

实际测试中，HIV患者淋巴细胞亚群检测结果与标准设备吻合度达95%，单次检测成本降至$0.3。

 

技术迭代方向

研究团队正在推进：

  • 集成微型DPSS激光器（尺寸缩小40%）
  • 开发AI辅助诊断算法
  • 优化3D打印模具精度至±5μm

 

参考文献：[1] M.A. Mir, M.S. Tirumkudulu, A low-cost flow cell for flow cytometry, Biosensors and Bioelectronics, 211 (2022) 114334.

 

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