[实用新型]一种细胞寻址微流控芯片及细胞分析装置

说明书

技术领域

本实用新型属于医疗器械领域，更具体地，涉及一种微流控芯片及细胞分析装置。

背景技术

细胞是除病毒以外自然界所有已知生命体的基本单位，是一切生命活动的基础，因此，对细胞的深入研究是揭开生命奥秘、改造生命的关键。细胞通过信号转导对其微环境识别与应答的能力对于生物体的发育、组织修复以及免疫等至关重要。细胞刺激是研究细胞内信号转导、细胞间通讯以及高通量药物筛选的一个最有效途径。细胞在受到不同化学药物刺激时会引发细胞响应的时空变化，调节细胞的电生理活性从而影响细胞的生长、分化以及维持细胞的生理平衡。

微流控芯片技术以其微型化、集成化、自动化、高通量等优点，成为学术界和工业界共同关注的焦点之一，而其与细胞相似的特征尺度，以及芯片材料良好的生物兼容性等特点，使微流控芯片成为细胞生物学研究的理想平台。目前，基于微流控芯片的细胞刺激方法已见诸报道，依据其细胞刺激原理，可主要分为以下三种类型：1)层流界面转移，利用流体在微尺度下的层流效应，通过控制层流的界面位置，实现对细胞整体或局部的药物刺激；2)脉冲刺激，通过迅速切换微流体在通道中的有无，实现对通道下游细胞的药物刺激；3)光解释放，利用光解作用控制药物在通道内的释放时间与位置，从而达到刺激下游细胞的目的。实践证明，三种类型的方法都能有效实现对细胞的药物刺激，但是现有方法在溶液切换时间、细胞环境控制、刺激位点的空间控制等方面还有待进一步提高。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种细胞寻址微流控芯片及细胞分析装置，其目的在于通过对称设置的寻址通道和刺激通道，精确定位细胞，对细胞进行刺激，由此解决现有基于微流控芯片刺激细胞的方法中溶液切换时间、细胞环境控制、刺激位点的空间控制等方面有待提高的技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种微流控芯片，在芯片加工平面上包括细胞培养通道、一对侧压通道、寻址通道、刺激通道和废液通道；所述培养通道用于培养贴壁细胞并观察细胞状态，其入口端连接侧压通道、寻址通道和刺激通道；所述侧压通道，对称设置于培养通道两侧，其出口端与培养通道入口端外侧相连；所述寻址通道和刺激通道对称设置，其出口端与培养通道入口端内侧相连并与废液通道相连；

工作时，所述微流控芯片处于寻址状态，则寻址通道压力大于刺激通道；所述微流控芯片处于刺激状态，则刺激通道压力大于寻址通道。

优选地，所述微流控芯片，其所述侧压通道和细胞培养通道选择范围在15°至75°之间，优选45°。

优选地，所述微流控芯片，其所述废液通道为Y字型废液通道，夹角选择范围在15°至75°之间，优选40°。

优选地，所述微流控芯片，其所述寻址通道和刺激通道与相应废液通道夹角选择范围在15°至75°之间，优选50°。

按照本实用新型的另一方面，提供了一种所述微流控芯片的细胞分析装置，包括所述微流控芯片、信号采集装置和电气比例转换阀，所述微流控芯片侧压通道、寻址通道和刺激通道的入口端通分别与独立的电气比例转换阀相连，每个电气比例转换阀根据不同电信号，输出相应液压；所述信号采集装置，设置在细胞培养通道处，用于采集细胞信号或对细胞进行成像。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本实用新型提供的微流控芯片，可对细胞进行精确寻址，确定目标细胞并进行刺激。

(2)本实用新型提供的细胞分析装置，集微流控芯片单元，压力输出单元，信号采集或成像单元，控制单元为一体的多模式多药物高通量高时空分辨的细胞分析装置，并可通过更换芯片，实现其他刺激方式。

(3)本实用新型提供的细胞分析装置，能进行寻址刺激，实现了对处于相同生长环境的细胞进行精确刺激。

附图说明

图1是本实用新型专利的装置结构图；

图2是实施例1提供的微流控芯片结构示意图；

图3是实施例2提供的微流控芯片结构示意图；

图4是实施例3提供的微流控芯片结构示意图；

图5是实施例4提供的细胞分析方法流程示意图，其中图5(a)、图5(c)、和图5(e)为实时寻址状态，图5(b)、图5(d)、图5(f)为对应的实时刺激状态；

图6为细胞刺激响应结果，其中图6(a)、图6(b)和图6(c)分别为目标细胞a、目标细胞b和目标细胞c相应结果。