[发明专利]一种基于微流控技术的细胞捕获阵列

摘要

本发明属于细胞生物学装置技术领域，公开了一种基于微流控技术的细胞捕获阵列，该阵列由若干基本单元构成，每个基本单元包括细胞捕获流动腔和后阻力控制通道；每个基本单元以等夹角辐射状排列呈圆形，且每个基本单元的纵向长度相等，基本单元总数目N，N为大于或等于1的整数。基于流体力学原理，本发明在细胞捕获流动腔处能捕获到的单细胞，并能通过后阻力控制通道的压力调节对已捕获的单细胞进行释放，同时进行细胞微环境调控细胞生物学行为及其机制的单细胞生物学研究。

主权项

一种基于微流控技术的细胞捕获阵列，其特征在于：该阵列由若干结构完全相同的基本单元构成，每个基本单元包括细胞捕获流动腔和后阻力控制通道；每个基本单元以等夹角辐射状排列呈圆形,且每个基本单元的纵向长度相等，基本单元总数为大于或等于1的整数；所述的细胞捕获流动腔，包括一个入口和上、中、下三个出口，入口与细胞悬浮液入口通道和细胞培养液入口通道相通，上出口与输出上通道相通，中出口与阻力通道相通，下出口与输出下通道相通；输出上通道、输出下通道、阻力通道汇合到输出汇合通道；细胞捕获流动腔由上曲线边界、下曲线边界、上直线边界、下直线边界围成；以流动腔纵向中轴线为x坐标轴，中心入口处为坐标原点，该流动腔的上、下曲线边界是由流线方程确定，具体公式为：${\left(\sqrt{x^2+y^2}\right)}^n\·\sin [n\·\arctan \left(\frac{y}{x}\right)]={\left(\sqrt{{x_0}^2+{y_0}^2}\right)}^n\·\sin [n\·\arctan \left(\frac{y_0}{x_0}\right)],\left(\begin{array}{c}x\∈[x_1,x_0]\\ y\∈[y_0,y_1]\end{array}\right)---\left(10\right)$${\left(\sqrt{x^2+y^2}\right)}^n\·\sin [n\·\arctan (-\frac{y}{x})]={\left(\sqrt{{x_0}^2+{y_0}^2}\right)}^n\·\sin [n\·\arctan \left(\frac{-y_0}{x_0}\right)],\left(\begin{array}{c}x\∈[x_1,x_0]\\ y\∈[{-y}_0,-y_1]\end{array}\right)---\left(11\right)$式中$x_0=L,y_0=\frac{W}{2}---\left(12\right)$其中L为流动腔的总长度，W为流动腔入口端宽度，x和y是直角坐标系下点的横坐标和纵坐标，x₀和y₀是上曲线边界右端点的横坐标和纵坐标，x₁和y₁是上曲线边界左端点的横坐标和纵坐标，n是大于2的正整数；上、下直线边界满足:$y=\±\tan \frac{\mathrm{\π}}{n}\·x(x\∈[0,x_2\left]\right)---\left(13\right)$其中x₂是上流线边界点的横坐标；所述的后阻力控制通道，由捕获层和控制层组成薄膜隔开的双层PDMS结构，控制层是一个圆环形微通道，同外界气压泵相连；由于外界气压增大引起控制层和捕获层之间的薄膜变形，使控制层管道的横截面积S_c增大，捕获层管道的横截面积S_t减小，从而使得流动腔的后阻力增大，以达到对捕获细胞释放的目的。