本實(shí)用新型涉及生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，特別涉及一種以磁性液體為媒介的細(xì)胞鋪板裝置。

背景技術(shù)：

細(xì)胞和組織的體外培養(yǎng)是生命科學(xué)研究的重要手段。一些細(xì)胞和組織可在懸浮狀態(tài)下生長，但相當(dāng)一部分哺乳動物細(xì)胞需要進(jìn)行表面貼壁。因此，用于提供細(xì)胞體外培養(yǎng)環(huán)境的培養(yǎng)瓶、培養(yǎng)板和培養(yǎng)皿除了具有良好的透明度和無毒、無菌外，還需使細(xì)胞能夠貼壁、分裂和生長。但是，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，由于細(xì)胞體積和質(zhì)量很小，外界稍微的擾動便會對細(xì)胞的運(yùn)動產(chǎn)生顯著的影響。而細(xì)胞鋪板不均則會使得細(xì)胞生長狀態(tài)不佳等問題，導(dǎo)致實(shí)驗的失敗。

目前，為了達(dá)到讓細(xì)胞均勻分布于培養(yǎng)器皿壁上的目的，通常采用的辦法是劃“十”字交叉輕輕混勻；接種細(xì)胞液時，用槍頭對準(zhǔn)培養(yǎng)板中間加，讓細(xì)胞懸液自行流遍整個孔，且需嚴(yán)格把握加入的細(xì)胞液的體積，移動培養(yǎng)器皿時要注意端平以及輕拿輕放。這些操作對實(shí)驗人員的要求較高，具有較多主觀性，需要有豐富的經(jīng)驗、熟悉的技能，稍有疏忽或操作不慎便會使得實(shí)驗失敗。因此，獲取快速簡便且重復(fù)性好的方法讓細(xì)胞在鋪板時均勻貼于培養(yǎng)器皿壁上有利于促進(jìn)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的完善與發(fā)展，具有十分重要的意義。

磁性液體是由納米磁性顆粒、基載液和表面活性劑三部分組成的膠體懸浮液，是兼有磁性和流動性的功能性流體。由于磁性液體在外加磁場作用下會對其中的非磁性粒子產(chǎn)生一個磁性浮力作用，因這種獨(dú)特性質(zhì)從而在很多科研領(lǐng)域中被用來實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分離、篩選和細(xì)胞捕獲等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種使用磁性液體作為媒介的細(xì)胞鋪板裝置，該具有成本低、效率高的優(yōu)點(diǎn)。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：一種以磁性液體為媒介的細(xì)胞鋪板裝置，包括硅片基底1、T形通道2、微線圈Ⅰ3、微線圈Ⅱ4、永磁鐵Ⅰ5、永磁鐵Ⅱ6、可編程交流電源7，硅片基底1上設(shè)有微線圈Ⅰ3和微線圈Ⅱ4，微線圈Ⅰ3和微線圈Ⅱ4在一條直線上，且兩者之間留有間隙；T形通道2密封固定在硅片基底1上，微線圈Ⅰ3和微線圈Ⅱ4位于T形通道2的水平通道下方，微線圈Ⅰ3和微線圈Ⅱ4之間的間隙與T形通道2的豎直通道正對；T形通道2上方設(shè)有透明的蓋板，蓋板上設(shè)有永磁鐵Ⅰ5或者永磁鐵Ⅱ6，永磁鐵Ⅰ5或者永磁鐵Ⅱ6位于微線圈Ⅰ3和微線圈Ⅱ4之間的間隙的正上方；微線圈Ⅰ3、微線圈Ⅱ4的每根導(dǎo)線都與一個可編程交流電源7連接。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型所述永磁鐵Ⅰ5、永磁鐵Ⅱ6的數(shù)量為一個或多個。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型所述永磁鐵Ⅱ6的磁場強(qiáng)度大于永磁鐵Ⅰ5，兩者的磁化強(qiáng)度方向均與其N極對面的通道內(nèi)壁垂直。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型所述微線圈Ⅰ3、微線圈Ⅱ4為圓環(huán)形，微線圈Ⅱ4的圓環(huán)形直徑大于微線圈Ⅰ3。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型所述微線圈Ⅱ4的圓環(huán)直徑是10-30μm，微線圈Ⅰ3的圓環(huán)直徑是1-10μm，導(dǎo)線直徑范圍是3-5μm。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型所述微線圈Ⅰ3、微線圈Ⅱ4的上面設(shè)有隔離層。

本實(shí)用新型所述微線圈Ⅰ3還可以為矩形單元格形式，包括多根相互平行的頂部導(dǎo)線10和多根相互平行的底部導(dǎo)線9，頂部導(dǎo)線10和底部導(dǎo)線9之間設(shè)有隔離層，底部導(dǎo)線9位于硅片基底1上，頂部導(dǎo)線10位于隔離層上，頂部導(dǎo)線10和底部導(dǎo)線9相互垂直，具有90°相位差的正弦和余弦電流以相同頻率f施加到交叉的兩根導(dǎo)線上來產(chǎn)生磁場梯度，微線圈Ⅱ4與微線圈Ⅰ3的結(jié)構(gòu)相同。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型所述微線圈Ⅱ4的線間距為10-30μm，微線圈Ⅰ3的線間距為1-10μm，導(dǎo)線直徑范圍是3-5μm。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型所述頂部導(dǎo)線上面設(shè)有隔離層。

本實(shí)用新型所述微線圈Ⅰ3、微線圈Ⅱ4依次通過光刻法、電鍍法制造在硅片基底1或者隔離層上。

本實(shí)用新型所述的以磁性液體為媒介的細(xì)胞鋪板裝置，工作原理如下：

從T形通道2入口處引入的磁性液體（具有生物兼容性）和細(xì)胞懸浮液由于慣性作用會向通道底部運(yùn)動，在通道下端中部的蓋板上先放置永磁鐵Ⅰ5之后，通道底端中的磁流體在永磁鐵Ⅰ5產(chǎn)生的外加磁場作用下會對其中的細(xì)胞產(chǎn)生一個磁性浮力的作用，細(xì)胞在磁流體中受到的磁性浮力與其體積及外加磁場梯度大小成正比，在磁場梯度作用下T形通道2中體積相對較大（≥10μm）的細(xì)胞受到的磁性浮力較大會推動其向T形通道2左邊部分遷移；隨著移開永磁鐵Ⅰ5放置永磁鐵Ⅱ6，由于永磁鐵Ⅱ6的剩余磁化強(qiáng)度大于永磁鐵Ⅰ5會產(chǎn)生較大的磁場梯度，T形通道2底端剩余的體積較?。?lt;10μm）的細(xì)胞在較大的磁場梯度作用下受到的磁性浮力會推動其向T形通道2底端右邊部分遷移，待移除永磁鐵Ⅱ6之后，打開微線圈3和4，微線圈的每條導(dǎo)線可以承載不同的電流從而有不同的磁場分布，根據(jù)T形通道2左右兩側(cè)細(xì)胞大小，調(diào)節(jié)可編程電源輸出不同頻率的交流電，當(dāng)頻率較大時微線圈會產(chǎn)生大的磁場梯度推動細(xì)胞運(yùn)動到磁場強(qiáng)度較弱的圓環(huán)內(nèi)時，減小輸出頻率此時磁場梯度隨之減小細(xì)胞速度會減慢并停止在圓環(huán)微線圈內(nèi)，此時對應(yīng)的頻率為細(xì)胞的臨界頻率，不同大小的細(xì)胞在磁場梯度下運(yùn)動到圓環(huán)線圈內(nèi)需要不同大小的頻率；調(diào)節(jié)可編程電源，當(dāng)輸出頻率高于細(xì)胞的臨界頻率，磁場梯度產(chǎn)生的磁性浮力推動細(xì)胞在通道內(nèi)運(yùn)動，當(dāng)輸出頻率接近細(xì)胞的臨界頻率時，細(xì)胞速度減慢并停止在磁場較弱的圓環(huán)內(nèi)；如上所述，通過微線圈產(chǎn)生的磁場梯度可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的鋪板，有效減少了人工操作過程中給細(xì)胞帶來的擾動問題。

本實(shí)用新型的有益效果：

（1）本實(shí)用新型利用磁性液體性質(zhì)，在外加磁場的作用下會在圓環(huán)形微線圈內(nèi)產(chǎn)生一個磁場梯度推動細(xì)胞運(yùn)動和使細(xì)胞定位，實(shí)現(xiàn)了在T形通道中細(xì)胞的鋪板。

（2）本實(shí)用新型使用微線圈結(jié)構(gòu)相比普通的線圈能夠產(chǎn)生更大的磁場梯度來實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的運(yùn)動和定位有利于實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的均勻鋪板。

（3）本實(shí)用新型對用于鋪板的具有生物兼容性的磁流體無特殊要求，且它能長時間保持細(xì)胞活性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為永磁鐵Ⅰ的工作原理圖；

圖3為圓環(huán)形的微線圈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圓環(huán)形的微線圈的磁場圖；

圖5矩形單元格形式的微線圈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為矩形單元格形式的微線圈的導(dǎo)線通電示意圖。

圖中：1-硅片基底；2-T形通道；3-微線圈Ⅰ；4-微線圈Ⅱ；5-永磁鐵；7-可編程交流電源；8-隔離層；9-底部導(dǎo)線；10-頂部導(dǎo)線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型的內(nèi)容不限于實(shí)施例及附圖所示。

實(shí)施例1

一種以磁性液體為媒介的細(xì)胞鋪板裝置，包括硅片基底1（為矩形100×100mm）、T形通道2、微線圈Ⅰ3、微線圈Ⅱ4、永磁鐵Ⅰ5、永磁鐵Ⅱ6、可編程交流電源7，硅片基底1上設(shè)有微線圈Ⅰ3和微線圈Ⅱ4（本實(shí)施例中微線圈Ⅰ3和微線圈Ⅱ4由光刻法和電鍍制作在硅片基底1上），微線圈Ⅰ3和微線圈Ⅱ4在一條直線上，且兩者之間留有間隙；T形通道2密封固定在硅片基底1上，微線圈Ⅰ3和微線圈Ⅱ4位于T形通道2的水平通道下方，微線圈Ⅰ3和微線圈Ⅱ4之間的間隙與T形通道2的豎直通道正對；T形通道2上方設(shè)有透明的蓋板，蓋板上設(shè)有永磁鐵Ⅰ5或者永磁鐵Ⅱ6，永磁鐵Ⅰ5和永磁鐵Ⅱ6的剩磁分別為1特斯拉和1.2特斯拉，永磁鐵Ⅰ5或者永磁鐵Ⅱ6位于微線圈Ⅰ3和微線圈Ⅱ4之間的間隙的正上方；微線圈Ⅱ4的圓環(huán)直徑是20μm，微線圈Ⅰ3的圓環(huán)直徑是10μm，微線圈Ⅰ3、微線圈Ⅱ4的每根導(dǎo)線都與一個可編程電源相連來提供不同頻率大小的交流電，交流電的頻率變化范圍是10HZ-50KHZ，如圖1~4所示。

在打開微線圈Ⅰ3、微線圈Ⅱ4之前，先將永磁鐵Ⅰ5置于T形通道2上方的蓋板上并在通道入口引入磁流體和細(xì)胞懸浮液，將較大的細(xì)胞分離到T形通道2左端，如圖2所示（微線圈4此處省略未畫出），隨后移除永磁鐵Ⅰ5在相同的位置放置剩余磁化強(qiáng)度較大的永磁鐵Ⅱ6，將較小的細(xì)胞分離到T形通道2右端。

為了防止漏電等問題損害通道中的細(xì)胞，本實(shí)施例所述微線圈Ⅰ3、微線圈Ⅱ4的上面還可以設(shè)置隔離層。

實(shí)施例2

參照實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同在于，永磁鐵Ⅰ5、永磁鐵Ⅱ6的數(shù)量分別采用2塊或多塊，這種磁鐵構(gòu)造可以產(chǎn)生更高梯度的磁場，增大磁流體中細(xì)胞受到的磁性浮力。

實(shí)施例3

參照實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同在于，本實(shí)用新型所述微線圈Ⅰ3為矩形單元格形式，包括多根相互平行的頂部導(dǎo)線10和多根相互平行的底部導(dǎo)線9，頂部導(dǎo)線10和底部導(dǎo)線9之間設(shè)有隔離層，底部導(dǎo)線9位于硅片基底1上，頂部導(dǎo)線10位于隔離層上，頂部導(dǎo)線10和底部導(dǎo)線9相互垂直，具有90°相位差的正弦和余弦電流以相同頻率f施加到交叉的兩根導(dǎo)線上來產(chǎn)生磁場梯度，微線圈Ⅱ4與微線圈Ⅰ3的結(jié)構(gòu)相同；微線圈Ⅰ3和微線圈Ⅱ4的線間距分別是10μm和20μm，導(dǎo)線直徑都是4μm，具有90°相位差的正弦和余弦電流以相同頻率f施加到交叉的兩根導(dǎo)線上來產(chǎn)生磁場梯度，如圖5、6所示。

為了防止漏電等問題損害通道中的細(xì)胞，頂部導(dǎo)線上面還可以設(shè)置隔離層。