[发明专利]一种用于单细胞定量分析的微流控连续进样方法及装置

权利要求书

1.一种用于单细胞定量分析的微流控连续进样方法，其特征在于：以微流控芯片作为操作平台，以静压力和电动作为流体操控手段；一次进样包括细胞上样、单细胞装载/捕获、单细胞溶膜及电泳分离三步操作；一次进样完成后，自动重复上述三步操作，即可实现多次连续进样；

所述的微流控芯片，其通道末端的五个宽贮液池分别定义为样品池S、辅助聚焦液池A、样品废液池SW、缓冲液池B和缓冲液废液池BW；其通道之间的二个交叉口分别定义为“聚焦”交叉口J和“十字”交叉口C,样品池S经过交叉口J、交叉口C到样品废液池SW之间的通道S-J-C-SW定义为细胞上样通道，交叉口J与交叉口C之间的通道J-C定义为单细胞捕获/装载通道，交叉口C与缓冲液废液BW之间的通道C-BW定义为单细胞溶膜和电泳分离通道；

所述的静压力，包括分别依次在样品池S、辅助聚焦液池A、缓冲液池B、缓冲液废液池BW中加入等体积的样品或电泳缓冲液，样品废液池SW中加入一定体积的电泳缓冲液，并保证样品池S、辅助聚焦液池A、缓冲液池B、缓冲液废液池BW中样品或电泳缓冲液与样品废液池SW中电泳缓冲液的体积比为1.3～1.5：1而形成的液压差；

所述的电动则由施加到辅助聚焦液池A、样品废液池SW、缓冲液池B和缓冲液废液池BW上的独立或/和同步输出的四组程控直流电压(V₁、V₂、V₃、V₄)组成；

所述的细胞上样，采用静压力操控即样品池S、辅助聚焦液池A、缓冲液池B、缓冲液废液池BW与样品废液池SW之间存在液压差，在交叉口C处形成水力门控，此时从样品池S流出的细胞样品经过从辅助聚焦液池A流出电泳缓冲液流的挤压在通道J-C处形成二相层流的线状细胞流，并经交叉口C流向样品废液池SW；与此同时从缓冲液池B和缓冲液废液池BW流出的电泳缓冲液流与交叉口C处的线状细胞流汇合形成三相层流后流向样品废液池SW，从而避免上样通道S-J-C-SW内的细胞样品向分离通道C-BW的扩散；

所述的单细胞捕获/装载，采用电动操控即样品池S不施加电压，辅助聚焦液池A施加低电压，缓冲废液池BW施加0V电压(接地)，样品废液池SW和缓冲液池B为“悬空”，此时在电压(电场)的作用下捕获通道J-C中的单个细胞，并装载送入分离通道C-BW，从而实现单细胞的捕获/装载与样品进样体积的控制；

所述的单细胞溶膜及电泳分离，采用电动操控即样品池S不施加电压，辅助聚焦液池A“悬空”，缓冲液池B、样品废液池SW、缓冲液废液池BW分别施加2500V、1500V、0V的电压，在交叉口C处形成电动门控，此时在电动作用下从缓冲液池B引出的电泳缓冲液流经交叉口C后分成两股流体：一股流向缓冲液废液池BW的流体将被捕获/装载到分离通道C-BW中的单细胞进行溶膜和胞内组分电泳分离，而另一股流体则流向样品废液池SW，以避免上样通道S-J-C-SW中的细胞向分离通道泄露而影响单细胞分析结果的有效性。

2.根据权利要求1所述的一种用于单细胞定量分析的微流控连续进样方法，，其特征在于：所述的样品为细胞悬液或其他生化液体样品。

3.根据权利要求1所述的一种用于单细胞定量分析的微流控连续进样方法，其特征在于：所述的单细胞捕获/装载与样品进样体积的控制也可以通过优化调节静压力、细胞密度、单细胞捕获/装载操作的电压及运行时间来实现。

4.一种用于单细胞定量分析的微流控连续进样装置，其特征在于：该装置包括微流控芯片、四路程控直流电压；

所述的微流控芯片，结构为“十字”通道上引入辅助聚焦通道，通道之间有两个交叉口即“聚焦”交叉口J和“十字”交叉口C，两个交叉口将微流控芯片的通道分成细胞悬液通道、辅助聚焦通道、单细胞捕获/装载通道、电泳缓冲液通道、细胞悬液及电泳缓冲废液通道、单细胞溶膜和电泳分离通道六个隔段；其通道的末端分别安装有五个相同结构的宽贮液池，每个宽贮液池的结构为上下同心圆筒，上部圆筒的内径大于其高度2～3倍,下部圆筒与芯片通道末端链接；

所述的四路程控直流电压，包括串行通信接口(RS232)、单片机(MCS-51)、DA转换器(DAC7614)、DC－DC高压电源模块、外接键盘和数码显示；其对外接口有2个即串行通信接口和四路直流电压(V₁、V₂、V₃、V₄)；每路直流电压的输出(“电压/接通”、“0V/接地”、“悬空/断开”)设定由外接键盘或者串行通信接口RS232连接的计算机(上位机)实现，每路直流电压的输出显示则由数码管或上位机实现；基于预先设定的实验参数，单片机控制四路直流电压的独立或/和同步的可编程输出流程与连续进样的操作步骤对应一致。