[實用新型]一種壓力式單細胞操控裝置

有效

• 申請號: 201720179842.7
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN206607220U
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 馮盎然;周侗;閆一默;苑亞鵬;宋永欣;王琪
• 申請（專利權）人: 大連海事大學;大連醫科大學附屬第二醫院
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/42
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司21212
• 代理人: 王丹,李洪福

技術領域

本實用新型涉及細胞操控領域，具體說是一種壓力式單細胞操控裝置。

背景技術

發展單顆粒水平上的顆粒和細胞分選技術在多個領域具有重要的意義，如在生命科學、醫學以及生物學等諸多領域，經常需要從較為復雜的樣品中，分選出所需要的單個細胞，以進行后續的科學研究。如癌癥研究中，分選獲得單個癌細胞后續進行單細胞測序的關鍵前提。

目前，最為常用的單細胞分選技術是借助顯微鏡，采用手動的方法從樣品中隔離出單個細胞。該方法費時多、操控難度大并且容易對細胞造成傷害。以流式細胞儀為代表的細胞計數和篩選儀器，雖已實現集成化和自動化，但無法實現單個細胞的分選。還有其他比較常見的單細胞分選技術，如：

①陣列光鑷技術是運用光鉗設備來提供聚焦激光束，從而產生一種吸引或排斥的力來固定或移動微觀絕緣體。但陣列光鑷技術的穩定性有待提高，激光器輸出光斑光強呈高斯分布，干涉場邊緣的光強較弱，因此陣列光鑷的有效捕獲范圍受到一定限制，位于陣列光鑷邊緣的顆粒處于不穩定捕獲狀態，比較容易逃脫光鑷的束縛；

②介電電泳法是利用不同顆粒由于其介電特性、電導率、形狀大小等不同，在電場中受到不同介電電泳力而分離。這種方法應用到芯片上，使得用于產生非均勻電場的電極尺寸減小，表面積/體積比相應增加，系統散熱能力提高。但是單純依靠介電電泳芯片中微電極結構的變化產生非均勻電場，只能實現混合樣品體系在微電極附近的原位富集分離，使得介電電泳富集分離之后的選擇性不高，從而分離之后樣品純度不高，不能用于后續進一步研究；

③慣性升力法是給顆粒一個升力，利用細胞的大小在流體中所處的平衡位置不同而分離細胞，該方法理論上分離效率高。但是會有沉降現象影響結果，以及慣性效應；

④磁場力技術是給微流控芯片施加一個外部磁場，完成對細胞的操控。利用該方法對細胞分選效率較高，但是需要對細胞進行特殊的標記，程序較繁瑣，容易破壞細胞完整度；

⑤離心力技術是通過施加離心力，根據細胞的大小對細胞進行分選。適合細胞分選，但是只能使相同尺寸的多個細胞同時從旋轉中心向外單方向流動，無法進行單個細胞捕獲。

綜上所述，上述方法均不能有效實現單細胞全自動操控，且現有裝置大多存在結構復雜、操作不便等缺陷。

發明內容

鑒于已有技術存在的不足，本實用新型的目的是要提供一種基于負壓作用的壓力式單細胞自動操控裝置。

為了實現上述目的，本實用新型技術方案如下：

一種壓力式單細胞操控裝置，其包括細胞操控芯片、電磁鐵組件及單片機，所述細胞操控基片包括封裝為一體的玻璃底片與PDMS微流控芯片，其特征在于：

所述PDMS微流控芯片中間位置凹刻有一條首尾兩端分別設置有進液孔和廢液孔的主通道；所述主通道距離進液孔一定位置處設置有一線寬和長度為目標細胞直徑110％的檢測門，且位于檢測門前、后的部分主通道寬度一致；所述主通道位于檢測門后一定距離處連接有n條細胞分選通道，各連接處對應的部分主通道為細胞分選區；n條所述細胞分選通道末端分別設有細胞采集孔；

所述進液孔和廢液孔內均插有鉑電極，其中插放于進液孔內的鉑電極與第一直流電源正極連接，且廢液孔內插放的鉑電極經單片機與第一直流電源負極連接；

同時，任意所述細胞采集孔上方均設置一電磁鐵組件，且n個所述電磁鐵組件均與所述單片機連接。

進一步地，所述電磁鐵組件包括放置于所述PDMS薄膜上方的微型鋼珠、放置于所述微型鋼珠上方一定距離的電磁鐵以及用來夾持所述電磁鐵的支架。

進一步地，所述單片機與繼電器封裝于同一電路板，所述電路板由第二直流電源供電。

進一步地，所述細胞采集孔包括位于PDMS薄膜下方的封閉儲液空間和位于PDMS薄膜上方的開放空間，且所述開放空間的深度不小于所述微型鋼珠的直徑；同時所述PDMS薄膜厚度優選為50μm。

進一步地，作為本實用新型的優選，所述主通道寬度優選為200μm；所述細胞分選通道寬度優選為50μm。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果：

1、本實用新型由于分選通道末端的細胞采集孔是封閉的，因此可避免使用傳統微流控芯片方法需要平衡各個孔的液面高度的繁瑣操作，具有操作簡單的突出優點；

2、利用本實用新型進行細胞操控的全過程實現自動化，且目標細胞無需標記；

3、本實用新型整個裝置體積小，可用手持方式操作使用。

附圖說明