微流控型单细胞分离器

技术领域

本发明涉及一种微流控型单细胞分离器，属于生物医药仪器设备。

背景技术

当前单细胞水平的研究越来越受到重视，已广泛应用于单细胞的DNA扩增、基因组测序和单细胞水平亚细胞给药系统研究等领域。

现有的单细胞分离装置及方法主要有：1、荧光流式细胞技术分离法：荧光激活流式细胞分离技术能够有效获得单个细胞，但是对流式细胞仪的性能要求较高，且仪器价格昂贵；2、激光显微切割技术：能够从组织中分离单个细胞，但不适用于细胞的培养与扩增，且需要操作者极其熟练地掌握切割技术；3、显微操控仪：采用显微操控技术从单细胞悬浮液中吸取单细胞，但精细的操作以及贵重的仪器使研究者望而却步；以上技术的缺陷使之无法得到推广应用。

  1998年，哈佛大学的Whitesides课题组发明了利用弹性高分子材料PDMS 的快速复制成型的微加工方法，用于微流控芯片制备，该方法被称为软蚀刻技术( soft lithography)。相对于玻璃材料和硅材料，这种技术加工制作方便，无须特别苛刻的微加工条件和实验条件，一次制成的模板可以多次重复使用，极大地缩短了芯片制作所需的时间，加快了研究的速度，降低了芯片制作的难度和成本。  

  聚二甲基硅氧烷(poly-dimethylsiloxane，PDMS)是一种硅为基础的有机聚合物材料，广泛应用于微流控、生物微机电等领域，可作为微流道系统、填缝剂、润滑剂、隐形眼镜等，具有成本低，使用简单，光学透明，且在一般情况下，是惰性，无毒，不易燃的，同硅片之间有良好的粘附性等特点。

   有鉴于此，基于PDMS这种有机聚合物材料，对现有的单细胞分离装置予以改进，以解决成本高、操作难等问题是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够快速分离单细胞，可在生物安全柜中操作，保证无菌操作，部件可拆卸，灭菌后使用，操作简单的微流控型单细胞分离器。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种微流控型单细胞分离器，包括底座、活动盘和微流道，底座包括马达和与马达连接的对心曲柄滑块结构，活动盘设置在底座的上方，活动盘的上方为向一侧倾斜的斜面，斜面上设置微流道，微流道的分布为分支的树叉状，底座内的马达通过对心曲柄滑块结构带动活动盘进行平移运动。

活动盘底部通过固定板与对心曲柄滑块结构相连接。

斜面上微流道的上方设置透明盖板。

微流道的材质为有机聚合物材料。

微流道上流出端有中空的导流槽。

有益效果：本发明的微流道在活动盘的斜面上，微流道为分支树状的微流通道，底座内的马达通过对心曲柄滑块结构带动活动盘进行平移运动，微流道内加入的细胞悬浮液在分支树状的通道内运动，微流道内的细胞悬浮液在活动盘的运动下将细胞悬浮液中分离出单细胞来。

   附图说明

    图1是微流控型单细胞分离器的主视图；

    图2是微流控型单细胞分离器拆分的剖面图；

    图3是微流道的精细结构图；

    图4是微流控型单细胞分离器分离出单细胞时的状态图。

图中：10—底座、101—马达、102—对心曲柄滑块结构、20—活动盘、201—透明盖板、202—导流槽、203—固定板、30—微流道、301—加入口、302—流出口、40—单细胞。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1至图4所示，本发明的微流控型单细胞分离器用以从细胞悬浮液中分离出单细胞40。

微流控型单细胞分离器，包括底座10、活动盘20和微流道30，底座10包括马达101和与马达连接的对心曲柄滑块结构102，活动盘20设置在底座10的上方，活动盘20的上方为向一侧倾斜的斜面，斜面上设置微流道30，微流道30的分布为分支的树叉状，底座10内的马达101通过对心曲柄滑块结构102带动活动盘20进行平移运动。

对心曲柄滑块结构102材质可为金属或可塑性材料，且金属材质主要包括不锈钢或铝，可塑性材料主要为聚丙烯。本实施方式中，对心曲柄滑块结构102的材质为不锈钢。

所述马达101和对心曲柄滑块结构102进行联动，带动活动盘20进行平移运动，对心曲柄滑块结构102与活动盘20之间通过固定板203进行连接。活动盘20材质可为金属或可塑性材料，且金属材质主要包括不锈钢或铝，可塑性材料主要为聚丙烯。本实施方式中，活动盘20的材质为聚丙烯。

活动盘20从一侧面看上去为直角梯形结构，微流道30位于活动盘20的上斜面上，组成微流道30的材质为有机聚合物材料，本实施方式中，组成微流道30的材质为PDMS。在上斜面上有一透明盖板201，盖在微流道30上防止细胞分离过程中受到污染，在微流道30末端设置有导流槽202，方便接收分离出的单细胞40。

微流道30通过粘合剂与活动盘20的上斜面固定。微流道30呈分支树状，每一段微流道为S型弯曲状通道，微流道30的流道圆弧根据细胞大小分为不同尺寸，如100μm，150μm，200μm等，以降低液体下流速度，方便分离细胞。

细胞悬浮液通过加入口301进入微流道30，细胞悬浮液在微流道30的S型弯曲状通道内经过平移运动和重力势能的作用下，进行分流分离，最终经过导流槽202从流出口302滴出（微流道30的各个分支末端与导流槽一一对应），从而分离出单细胞40。保证无菌，简单，易操作。本实施方式中的微流控型单细胞分离器在获得单个完整细胞后，可用于单细胞的光电同步检测。

 综上所述，本发明的微流控型单细胞分离器通过底座10内部的马达101和对心曲柄滑块结构102的联动，带动侧面呈直角梯形状的活动盘20进行平移运动，位于活动盘20上斜面上的具有S型弯曲的内部通道的微流道30在平移运动以及重力势能的作用下，将细胞悬浮液分离成单细胞40。本发明微流控型单细胞分离器可在生物安全柜中操作，保证无菌操作，部件可拆卸，灭菌后使用，操作简单，组成微流道的材质为新型材质聚二甲基硅氧烷（PDMS），成本低，具有良好的化学惰性，不损伤细胞，有利于细胞的后续培养及检测。