[实用新型]一种集成单细胞捕获与筛选功能的微流控芯片

说明书

本实用新型公开了一种集成单细胞捕获与筛选功能的微流控芯片。该芯片包括依次层叠设置的液体层、薄膜层与控制层。液体层上设有液体流道、筛选流道和贯通液体层的通孔。控制层包含可以独立驱动的压力管道。压力管道可以使筛选流道与压力管道相交区域的薄膜朝筛选流道的方向凹陷形成微阀门。薄膜的变形大小可通过改变压力进行精确调节。本实用新型可以确定性的捕获单个细胞，捕获效率可高达百分之百，同时应用前、后膜片的变形实现了捕获后单细胞的精确筛选。此外，通过调节前膜片与后膜片的凹陷距离，可以改变细胞的筛选范围，实现利用同一个芯片就可以对筛选出的细胞大小进行动态调节的目的。

技术领域

本实用新型涉及微流控芯片领域，尤其是涉及一种利用压力管道精确控制薄膜变形从而实现单个细胞捕获、细胞大小动态筛选的微流控芯片。

背景技术

荧光激活细胞分选和有限稀释是两种应用最为广泛的单细胞分离方法，然而这两种方法均存在不足：前者需要特殊的设备和专业的人员，而且分离极少量细胞时的效率低；利用后者将细胞接种到标准孔板上时，只有三分之一的孔内有单个细胞。此外，以上两种方法都无法对细胞大小进行筛选。

微流控芯片因能够精确控制微量液体和单个细胞而被广泛用于单细胞分离、捕获和后续分析，其中利用蛇形管道中带缺口的U型微结构产生的流体动力学圈闭来捕获单细胞的方法既简单又高效，捕获效率可高达百分之百，然而现有技术中的微流控芯片不具备动态筛选功能，同一个芯片输出的细胞大小分布是确定的、不变的，无法实时调节。此外，现有的基于微流控芯片的单细胞捕获装置，很难将所得到的大量单细胞进行可寻址性回收，因而无法与现有的细胞培养和分析装置兼容。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提出一种集成单细胞捕获与动态筛选功能的微流控芯片，用于解决现有微流控芯片不具备高通量单个细胞大小动态筛选的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的方案是：

一种集成单细胞捕获与筛选功能的微流控芯片，包括从下向上依次层叠设置的液体层、薄膜层与控制层，其中

液体层上设有液体流道，液体流道上设有与液体流道连通的筛选流道，筛选流道上远离液体流道的一端设有贯通液体层的通孔；

控制层上对应每条筛选流道设置有靠近液体流道的前压力管道和靠近通孔的后压力管道，前、后压力管道独立驱动，且前、后压力管道与对应的筛选流道在层叠方向上的投影相互交叉；

薄膜层上对应前、后压力管道与筛选流道相交的区域分别为前膜片和后膜片，前膜片的下方与液体流道之间的筛选流道为单细胞捕获区域，前膜片和后膜片之间的筛选流道为筛选区域；

前、后压力管道可以分别驱动前、后膜片朝筛选流道的方向变形，且前、后膜片的变形大小可通过改变前、后压力管道内的压力以进行调节。

作为上述方案的进一步改进方式，还兼容标准孔板，通孔一一对应于标准孔板上的孔，筛选流道内的液体和细胞可以经通孔流入标准孔板上相应的孔内。

作为上述方案的进一步改进方式，液体流道包括主流道，以及与主流道连通的若干分支流道，分支流道的两侧均连通有若干筛选流道。

作为上述方案的进一步改进方式，位于分支流道同一侧的所有筛选流道由同一条前、后压力管道进行统一控制。

作为上述方案的进一步改进方式，分支流道并列分布，相邻分支流道的相邻侧的筛选流道由同一条前、后压力管道统一控制。

作为上述方案的进一步改进方式，前膜片的凹陷距离大于后膜片的凹陷距离。

作为上述方案的进一步改进方式，前压力管道与后压力管道的一端设置有用于与外部气源连接的进气孔，另一端封闭。

一种应用上述集成单细胞捕获与筛选功能的微流控芯片的筛选方法，包括以下步骤：