[发明专利]一种用于稀有细胞获取与单细胞封装的微流控芯片

说明书

本发明公开了一种用于稀有细胞获取与单细胞封装的微流控芯片，自上而下依次堆叠设置上流道层、滤膜层、下流道层，采用微孔滤膜技术对样本液中的稀有细胞进行富集，采用液滴技术对富集细胞进行封装，采用介电泳技术对液滴提纯分选，本发明集成有细胞滤选、反向冲洗、单细胞液滴封装和介电泳分选功能，实现了样本中稀有细胞的高纯度单细胞自动封装一体化，可以直接用于后续单细胞操控与分析。

技术领域

本发明涉及生物样本处理技术，具体涉及一种用于稀有细胞获取与单细胞封装的微流控芯片。

背景技术

近十年来，面向生物样本处理应用的微流控技术迅速发展。微流控芯片也称“芯片实验室”，能够有效克服传统医疗器械设备体积大、反应时间长、样本消耗多等弊端，将生物样本的制备、处理、传输等功能集成到一个微小的芯片上，在基础研究、病理诊断、辅助治疗等领域得到广泛的应用。在微流控芯片中，生物亲和技术、微孔滤膜过滤、液滴技术、流体惯性操控、介电泳操控、磁操控、声波操控等多种技术被应用于稀有细胞获取与封装中。其中，微孔滤膜过滤技术基于稀有细胞与背景细胞尺寸及变形性差异，实现稀有细胞的富集与获取，具备非标记、通量大、结构简单、易于集成的优势。液滴技术是一种微小体积液体操控技术，每个液滴可以作为一个微反应器，实现生物样本的反应与检测，具备操作灵活、特异性强、灵敏性高的优势。

目前面向稀有细胞处理的微流控芯片大多局限在细胞分选层面，还不能够在一块微流控芯片上集成实现稀有细胞的分选及单细胞封装功能集成。导致稀有细胞的应用局限在计数层面，难以实现后续的单细胞操控与分析。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种集成有细胞滤选、反向冲洗、单细胞液滴封装和介电泳分选功能的，能够实现样本中稀有细胞的高纯度单细胞自动封装一体化，可以直接用于后续单细胞操控与分析的用于稀有细胞获取与单细胞封装的微流控芯片。

技术方案：本发明的用于稀有细胞获取与单细胞封装的微流控芯片，自上而下依次堆叠设置上流道层、滤膜层、下流道层，所述上流道层设置有连续相液入口、样品液入口、染色液入口、反向冲洗液入口，所述样品液入口、染色液入口分别连通滤选匀流流道，滤选匀流流道连通液滴生成十字通道，所述滤膜层设置有微孔滤膜微孔滤膜对样品液中的稀有细胞进行富集；所述下流道层设置有反向冲洗液流道和冲洗匀流流道，所述反向冲洗液入口连通反向冲洗液流道，反向冲洗液流道连通冲洗匀流流道，滤选匀流流道、微孔滤膜、冲洗匀流流道的中心处于同一直线上；反向冲洗液经冲洗匀流流道对微孔滤膜进行反向冲洗，将微孔滤膜上富集的稀有细胞冲洗至液滴生成十字通道；所述连续相液入口连通连续相液流道，所述连续相液流道分成两路从液滴生成十字通道的两侧接入，液滴生成十字通道将稀有细胞封装成液滴；液滴生成十字通道连通介电泳分选Y形流道，介电泳分选Y形流道对液滴进行提纯分选。

所述上流道层还设置有第一导电液入口和第二导电液入口，所述第一导电液入口连通第一电极流道，第一电极流道接入第一导电液出口；所述第二导电液入口连通第二电极流道，第二电极流道接入第二导电液出口。

所述介电泳分选Y形流道的入口处设置光学传感器对准标，通过光学传感器对准标对液滴内稀有细胞的颜色进行识别并触发第一电极流道或第二电极流道信号通断；实现液滴的分选。

所述上流道层还设置有有效液滴出口和无效液滴出口，所述有效液滴出口通过第一分选支流道连通介电泳分选Y形流道；所述无效液滴出口通过第二分选支流道连通介电泳分选Y形流道。

所述滤选匀流流道、冲洗匀流流道均由外圈环形与多个环形阵列的支流道构成；这样设置能够使样品液或者反向冲洗液能够与微孔滤膜充分接触，还能避免局部冲击损坏微孔滤膜的结构。

所述上流道层还设置有滤选废液出口，所述下流道层设置有滤选废液流道，滤选废液出口与滤选废液流道连通，滤选废液流道与冲洗匀流流道连通；能够将废液排出。

所述述上流道层与滤膜层之间通过上流道底板层连接；所述滤膜层与下流道层之间通过下流道盖板层连接。