[发明专利]一种单细胞全自动连续捕获与收集装置及方法

说明书

本发明公开了一种单细胞全自动连续捕获与收集装置及方法，装置包括玻璃底片、PDMS微流控芯片、电磁铁和永磁铁偶件、开关继电器、信号放大电路以及信号采集控制系统，所述PDMS微流控芯片凹刻有微通道，所述微通道包括：一端有进样孔的直主通道、垂直主通道两侧均匀分布的若干细胞捕获通道、细胞捕获通道与主通道之间有一个带有细胞检测门通道的细胞捕获孔，所述细胞捕获通道末端设有一个细胞收集孔。电磁铁和永磁铁偶件分别位于检测门处玻璃底片下方和PDMS芯片上方。本发明具有全自动化操作的特点，且通过电磁铁、永磁铁偶件以及微流控芯片的配合使用可实现单细胞的高通量自动捕获与收集。

技术领域

本发明涉及细胞操纵技术领域，具体说是涉及一种基于微流控芯片进行单细胞全自动连续捕获与收集的装置及方法。

背景技术

细胞分析是生物、医学分析领域的一种核心手段，目前在相关领域内普遍采用的主要是显微镜人工操作的方法，这样可以保证分析结果的准确性、可研究性与全面性，但由于其过程耗时、效率低、样品消耗大、成本高且对操作人员的专业水平要求较高等原因，在高强度大规模地应用中受到了限制。

微流控芯片装置可以将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离和检测等基本操作集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。它具有液体流动可控、消耗试剂和试样极少、分析速度成十倍上百倍地提高等特点，可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析，并且能在线实现样品的预处理及分析全过程。

在微流控芯片上，通过对微流体施加如电场、磁场、激光束等外力，并结合微流控通道内的流体动力，能够实现单细胞的操控与分选，在生命科学与分析化学等领域有着广阔的应用前景。目前，在微流控芯片上实现单细胞操控的方法主要有：

介电电泳法：指本身不带电、但可以被不同程度极化的细胞在非均匀的电场中会产生侧向移动。由于不同的细胞具有的不同介电特性，基于这种原理的微流控芯片设备已经可以用于医学诊断。此方法优点是操作精确且不损坏待测物，收集速度快且位置可调，以及易于集成等；缺点是受外界电场影响大，易产生误差，不能捕获和收集单个细胞用于后续研究。

磁场力技术：通过对微流控芯片系统施加外部磁场实现对惰性细胞的操控。优点是相对于光强或电场来说，恒定的磁场对细胞产生的不利影响小的多，操纵效果十分明显；缺点是并非所有细胞都受磁铁力影响，也无法实现单细胞捕获。

光镊技术：指通过运用光钳设备提供聚焦激光束，从而产生一种吸引或排斥的力来固定或移动微观绝缘体。这种技术已经可以用来在三维环境下以一种不接触的方式来对绝缘细胞进行操控和分选，优点是具有高灵敏性，适用性强；缺点是操作复杂，设备复杂，成本高，可能对细胞本身造成破坏。

离心力技术：指通过对螺旋的微流控通道施加离心力，根据细胞的尺寸实现对细胞的分选。优点是可以轻松实现细胞的分离目的；缺点是只能单方向分离，且操作难度大，无法捕获单个细胞用于后续研究。

电渗流法：指在微通道两端施加外加电场后引起的溶液流动，并带动溶液内细胞一起运动而实现操作与分离的方法。优点是操作简单，设备简单，成本低等；缺点是操纵作用较弱，技术不成熟。

综上所述，目前还没有一种设备简单、操作方便的装置和方法能够实现单细胞的连续自动捕获和收集以满足在生物研究和医学分析等领域内此方面的需求。

发明内容

鉴于已有技术存在的不足，本发明的目的是要提供一种结构简单、操作方便的单细胞全自动连续捕获与收集的装置。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种单细胞全自动连续捕获与收集装置，其包括玻璃底片、PDMS微流控芯片、电磁铁和永磁铁偶件、信号放大电路以及信号采集控制系统，所述PDMS微流控芯片凹刻有微通道的一侧与所述玻璃底片封装为一体，以形成供样品流通的微通道，其特征在于，所述微通道包括：