[实用新型]一种压力式单细胞操控装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及细胞操控领域，具体说是一种压力式单细胞操控装置。

背景技术

发展单颗粒水平上的颗粒和细胞分选技术在多个领域具有重要的意义，如在生命科学、医学以及生物学等诸多领域，经常需要从较为复杂的样品中，分选出所需要的单个细胞，以进行后续的科学研究。如癌症研究中，分选获得单个癌细胞后续进行单细胞测序的关键前提。

目前，最为常用的单细胞分选技术是借助显微镜，采用手动的方法从样品中隔离出单个细胞。该方法费时多、操控难度大并且容易对细胞造成伤害。以流式细胞仪为代表的细胞计数和筛选仪器，虽已实现集成化和自动化，但无法实现单个细胞的分选。还有其他比较常见的单细胞分选技术，如：

①阵列光镊技术是运用光钳设备来提供聚焦激光束，从而产生一种吸引或排斥的力来固定或移动微观绝缘体。但阵列光镊技术的稳定性有待提高，激光器输出光斑光强呈高斯分布，干涉场边缘的光强较弱，因此阵列光镊的有效捕获范围受到一定限制，位于阵列光镊边缘的颗粒处于不稳定捕获状态，比较容易逃脱光镊的束缚；

②介电电泳法是利用不同颗粒由于其介电特性、电导率、形状大小等不同，在电场中受到不同介电电泳力而分离。这种方法应用到芯片上，使得用于产生非均匀电场的电极尺寸减小，表面积/体积比相应增加，系统散热能力提高。但是单纯依靠介电电泳芯片中微电极结构的变化产生非均匀电场，只能实现混合样品体系在微电极附近的原位富集分离，使得介电电泳富集分离之后的选择性不高，从而分离之后样品纯度不高，不能用于后续进一步研究；

③惯性升力法是给颗粒一个升力，利用细胞的大小在流体中所处的平衡位置不同而分离细胞，该方法理论上分离效率高。但是会有沉降现象影响结果，以及惯性效应；

④磁场力技术是给微流控芯片施加一个外部磁场，完成对细胞的操控。利用该方法对细胞分选效率较高，但是需要对细胞进行特殊的标记，程序较繁琐，容易破坏细胞完整度；

⑤离心力技术是通过施加离心力，根据细胞的大小对细胞进行分选。适合细胞分选，但是只能使相同尺寸的多个细胞同时从旋转中心向外单方向流动，无法进行单个细胞捕获。

综上所述，上述方法均不能有效实现单细胞全自动操控，且现有装置大多存在结构复杂、操作不便等缺陷。

发明内容

鉴于已有技术存在的不足，本实用新型的目的是要提供一种基于负压作用的压力式单细胞自动操控装置。

为了实现上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种压力式单细胞操控装置，其包括细胞操控芯片、电磁铁组件及单片机，所述细胞操控基片包括封装为一体的玻璃底片与PDMS微流控芯片，其特征在于：

所述PDMS微流控芯片中间位置凹刻有一条首尾两端分别设置有进液孔和废液孔的主通道；所述主通道距离进液孔一定位置处设置有一线宽和长度为目标细胞直径110％的检测门，且位于检测门前、后的部分主通道宽度一致；所述主通道位于检测门后一定距离处连接有n条细胞分选通道，各连接处对应的部分主通道为细胞分选区；n条所述细胞分选通道末端分别设有细胞采集孔；

所述进液孔和废液孔内均插有铂电极，其中插放于进液孔内的铂电极与第一直流电源正极连接，且废液孔内插放的铂电极经单片机与第一直流电源负极连接；

同时，任意所述细胞采集孔上方均设置一电磁铁组件，且n个所述电磁铁组件均与所述单片机连接。

进一步地，所述电磁铁组件包括放置于所述PDMS薄膜上方的微型钢珠、放置于所述微型钢珠上方一定距离的电磁铁以及用来夹持所述电磁铁的支架。

进一步地，所述单片机与继电器封装于同一电路板，所述电路板由第二直流电源供电。

进一步地，所述细胞采集孔包括位于PDMS薄膜下方的封闭储液空间和位于PDMS薄膜上方的开放空间，且所述开放空间的深度不小于所述微型钢珠的直径；同时所述PDMS薄膜厚度优选为50μm。

进一步地，作为本实用新型的优选，所述主通道宽度优选为200μm；所述细胞分选通道宽度优选为50μm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1、本实用新型由于分选通道末端的细胞采集孔是封闭的，因此可避免使用传统微流控芯片方法需要平衡各个孔的液面高度的繁琐操作，具有操作简单的突出优点；

2、利用本实用新型进行细胞操控的全过程实现自动化，且目标细胞无需标记；

3、本实用新型整个装置体积小，可用手持方式操作使用。

附图说明