一種高通量、全自動(dòng)微流控芯片細(xì)胞分選裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高通量、全自動(dòng)微流控芯片細(xì)胞分選裝置，其包括用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)細(xì)胞分選過程的PDMS微流控芯片，與所述PDMS微流控芯片相連通，用于為PDMS微流控芯片輸送待分選細(xì)胞樣品液的微型注射泵，與所述PDMS微流控芯片相連通，用于為PDMS微流控芯片提供驅(qū)動(dòng)及分選作用力的電磁微泵以及與所述電磁微泵相互配合，用于通過控制PDMS微流控芯片上目標(biāo)細(xì)胞收集通道通斷，輔助PDMS微流控芯片實(shí)現(xiàn)目標(biāo)細(xì)胞分選的電磁微閥；本實(shí)用新型基于電磁微泵和電磁微閥的組合結(jié)構(gòu)的細(xì)胞分選裝置，其能夠在目標(biāo)細(xì)胞通過檢測通道時(shí)，通過自動(dòng)控制電磁微泵和電磁微閥的相互配合動(dòng)作，控制流路的方向和通斷，從而將目標(biāo)細(xì)胞分選到收集的路徑。
【專利說明】
一種高通量、全自動(dòng)微流控芯片細(xì)胞分選裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及細(xì)胞分選領(lǐng)域，特別是涉及到一種全自動(dòng)細(xì)胞分選的微流體芯片
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]在生物，醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，經(jīng)常需要從較為復(fù)雜的樣品中，分選出所需要的細(xì)胞，從多種細(xì)胞中分選出一種需要的細(xì)胞變得越來越重要也越來越實(shí)用，對于基礎(chǔ)的醫(yī)學(xué)研究提供了大量的樣本，對于疾病的檢測與診斷的意義也日益巨大。全血中分離出某種特定的細(xì)胞(如白細(xì)胞)具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。例如，骨髓移植患者巨細(xì)胞病毒感染的早期診斷以及白血病免疫分型的診斷等，均需要從全血中純化白細(xì)胞。此外，白細(xì)胞的分離也是較為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，分離后白細(xì)胞的活性和純度直接決定著后續(xù)研究結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。
[0003]微流控芯片是以微機(jī)電加工技術(shù)為基礎(chǔ)，通過在芯片上構(gòu)建復(fù)雜的微通道，以可控微流體貫穿整個(gè)系統(tǒng)并完成各種生物和化學(xué)過程的一種技術(shù)。在微流控芯片技術(shù)發(fā)展早期，芯片毛細(xì)管電泳是其主流技術(shù)，所用芯片結(jié)構(gòu)簡單，功能單一;近年來，微流控芯片開始向功能化、集成化方向飛速發(fā)展，諸如DNA擴(kuò)增反應(yīng)、免疫反應(yīng)、細(xì)胞裂解等重要的生物和化學(xué)過程成為新的熱點(diǎn)，而為了研究這些復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)，通常需要在芯片上制作許多獨(dú)立、均一的反應(yīng)池，即構(gòu)建微反應(yīng)器陣列。
[0004]微流控芯片技術(shù)可以在一片幾平方厘米的芯片上實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的樣品處理、進(jìn)樣、混合、分選、檢測等過程的集成，具有消耗樣品量少、有較高的分辨精度和靈敏度、易于集成及微型化等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]目前，用于細(xì)胞分選的方法主要有以下幾種:
[0006](I)離心分離式:該方法是利用細(xì)胞的重量不同，直接離心分離。其優(yōu)點(diǎn)是原理簡單快速。其缺點(diǎn)是:分離精度不高，在高強(qiáng)的離心力作用下，細(xì)胞容易損壞。
[0007](2)流式細(xì)胞術(shù):該方法是通過快速測定庫爾特電阻、熒光、光散射和光吸收來定量測定細(xì)胞DNA含量、細(xì)胞體積、蛋白質(zhì)含量、酶活性、細(xì)胞膜受體和表面抗原等許多重要參數(shù)。根據(jù)這些參數(shù)將不同性質(zhì)的細(xì)胞分開。其優(yōu)點(diǎn)是分離速度快，分離量大。其缺點(diǎn)是:分離過程過于復(fù)雜精密，分離過于昂貴。
[0008](3)對于全血白細(xì)胞分離，目前較為常用的方法是采用沉降法。包括自然沉降法和聚合物加速沉降法。沉降法是依據(jù)白細(xì)胞密度較大的原理，采用自然靜置或加入某些高分子聚合物，使白細(xì)胞和紅細(xì)胞自然分層，從而實(shí)現(xiàn)分離。其優(yōu)點(diǎn)是分離白細(xì)胞操作簡單，其缺點(diǎn)是分離精度較低，分離所需的時(shí)間較長，細(xì)胞的活性也較差。
[0009](4)熒光分選法:即用熒光來對目標(biāo)細(xì)胞進(jìn)行標(biāo)記，其優(yōu)點(diǎn)是精度高，其缺點(diǎn)是標(biāo)記熒光后的目標(biāo)細(xì)胞很難用于后續(xù)相關(guān)研究。
[0010](5)磁力分選技術(shù):此方法是使用特異性磁珠來結(jié)合目標(biāo)細(xì)胞，利用外加磁場來分離和操控目標(biāo)細(xì)胞，其優(yōu)點(diǎn)是特異性強(qiáng)和分選精度高等，其缺點(diǎn)是分離效果顯著依賴于細(xì)胞與磁珠間的結(jié)合程度，因此其樣品制備過程較為復(fù)雜和費(fèi)時(shí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是要提供一種基于電磁微栗和電磁微閥組合結(jié)構(gòu)的細(xì)胞分選裝置，該細(xì)胞分選裝置能夠在目標(biāo)細(xì)胞通過檢測通道時(shí)，通過自動(dòng)控制電磁微栗和電磁微閥的相互配合動(dòng)作，控制流路的方向和通斷，從而將目標(biāo)細(xì)胞分選到收集的路徑上。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案:
[0013]—種高通量、全自動(dòng)微流控芯片細(xì)胞分選裝置，其特征在于:
[0014]包括用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)細(xì)胞分選過程的PDMS微流控芯片，與所述PDMS微流控芯片相連通，用于為PDMS微流控芯片輸送待分選細(xì)胞樣品液的微型注射栗，與所述PDMS微流控芯片相連通，用于為PDMS微流控芯片提供驅(qū)動(dòng)及分選作用力的電磁微栗以及與所述電磁微栗相互配合，用于通過控制PDMS微流控芯片上目標(biāo)細(xì)胞收集通道通斷，輔助PDMS微流控芯片實(shí)現(xiàn)目標(biāo)細(xì)胞分選的電磁微閥；
[0015]所述PDMS微流控芯片包括PDMS微流控基片以及與所述PDMS微流控基片封接成一體的PDMS微流控蓋片，所述PDMS微流控基片包括用于實(shí)現(xiàn)電滲輸運(yùn)待分選細(xì)胞的主通道、用于為裝置實(shí)現(xiàn)分選提供驅(qū)動(dòng)力的電磁分選通道、用于排出分選后的樣品液的樣品出口通道、用于收集目標(biāo)細(xì)胞的目標(biāo)細(xì)胞收集通道以及用于檢測通道內(nèi)是否有目標(biāo)細(xì)胞通過的檢測通道;所述樣品出口通道、目標(biāo)細(xì)胞收集通道和電磁分選通道均通過檢測通道與主通道相連通;所述主通道設(shè)置用于待分選細(xì)胞樣品液注入的儲(chǔ)液孔A，所述電磁分選通道設(shè)置儲(chǔ)液孔B，目標(biāo)細(xì)胞收集通道設(shè)置用于收集目標(biāo)細(xì)胞的儲(chǔ)液孔C，所述樣品出口通道設(shè)置用于收集分選后的樣品液的儲(chǔ)液孔D;所述儲(chǔ)液孔A、液孔D中均插入鉑電極，其中儲(chǔ)液孔A中的鉑電極連接至直流電源的正極，儲(chǔ)液孔D中的鉑電極通過負(fù)載電阻R與直流電源的負(fù)極相連，該負(fù)載電阻R兩端連接至電壓信號(hào)放大電路的輸入端，所述電壓信號(hào)放大電路的輸出端連接至NI數(shù)據(jù)采集卡輸入端，所述NI數(shù)據(jù)采集卡輸出端連接至處理終端。
[0016]進(jìn)一步的，所述電磁微栗包括:
[0017]微栗永磁鐵M，該微栗永磁鐵M置于儲(chǔ)液孔B內(nèi)的PDMS微流控芯基片上；
[0018]以及置于微栗永磁鐵M下方且貼附于PDMS微流控蓋片上的電磁鐵，并使得該電磁鐵通電時(shí)，其極性與所述微栗永磁鐵M相對于電磁鐵一端的極性相反。
[0019]進(jìn)一步的，所述電磁微閥與所述電磁微栗共用同一電磁鐵，該電磁鐵置于微栗永磁鐵M及微閥永磁鐵N下方且貼附于PDMS微流控蓋片上。
[0020]進(jìn)一步的，所述電磁微閥還包括:
[0021]微閥永磁鐵N，該微閥永磁鐵N置于目標(biāo)細(xì)胞收集通道入口處上方的TOMS微流控芯基片上且極性布設(shè)方式與微栗永磁鐵M相反；
[0022]以及置于所述微閥永磁鐵N與目標(biāo)細(xì)胞收集通道入口處上方的PDMS微流控芯基片之間的頂針，通過所述電磁鐵對微閥永磁鐵N的吸引與排斥，使得頂針能夠隨著電磁鐵的通電，對目標(biāo)細(xì)胞收集通道入口處上方的PDMS微流控基片進(jìn)行擠壓，進(jìn)而使得目標(biāo)細(xì)胞收集通道能夠在壓力的作用下開啟和關(guān)閉，以達(dá)到控制目標(biāo)細(xì)胞收集通道開關(guān)，完成目標(biāo)細(xì)胞收集的目的。
[0023]進(jìn)一步的，所述電磁微栗及所述電磁微閥均受控于微流控基片控制電路，所述微流控基片控制電路包括用于通過自身通斷控制所述電磁微栗是否為toms微流控基片提供驅(qū)動(dòng)及分選作用力的電磁微栗控制電路以及用于通過自身通斷控制所述電磁微閥是否完成目標(biāo)細(xì)胞收集過程的電磁微閥控制電路;所述電磁微栗控制電路受控于NI數(shù)據(jù)采集卡且常態(tài)為通路狀態(tài)，其通過自身通斷控制所述電磁鐵對微栗永磁鐵M產(chǎn)生排斥力或者吸引力，進(jìn)而控制微栗永磁鐵M是否擠壓下方的PDMS微流控基片，使得儲(chǔ)液孔B所在的電磁分選通道內(nèi)排出一部分樣品液，進(jìn)而將目標(biāo)細(xì)胞推向目標(biāo)細(xì)胞收集通道;所述電磁微閥控制電路受控于NI數(shù)據(jù)采集卡且常態(tài)為斷路狀態(tài)，其通過自身通斷控制所述電磁鐵對微閥永磁鐵N產(chǎn)生吸引力或者排斥力，進(jìn)而控制目標(biāo)細(xì)胞收集通道打開或者關(guān)閉；當(dāng)電磁微栗控制電路為通路狀態(tài)，電磁微閥控制電路為斷路狀態(tài)時(shí)，使得所述電磁鐵正向通電，產(chǎn)生磁場，排斥微栗永磁鐵M，吸引微閥永磁鐵N，目標(biāo)細(xì)胞收集通道關(guān)閉；當(dāng)目標(biāo)細(xì)胞通過檢測通道時(shí)，負(fù)載電阻R兩端的電壓變化被電壓信號(hào)放大電路檢測到，并通過NI數(shù)據(jù)采集卡送至處理終端;處理終端通過NI數(shù)據(jù)采集卡控制電磁微閥控制電路與電磁微栗控制電路進(jìn)行電路狀態(tài)互換，使得所述電磁鐵反向通電，產(chǎn)生反向的磁場，吸引微栗永磁鐵M，排斥微閥永磁鐵N，使得微栗永磁鐵M下方的PDMS微流控基片形變，從而儲(chǔ)液孔B排出一部分液體，而此時(shí)目標(biāo)細(xì)胞收集通道打開，從而目標(biāo)細(xì)胞進(jìn)入目標(biāo)細(xì)胞收集通道中。
[0024]優(yōu)選的，所述微流控基片控制電路為電磁繼電器控制電路，所述電磁繼電器控制電路包括作為電磁微栗控制電路的第一電磁繼電器以及與所述第一電磁繼電器并聯(lián)，作為電磁微閥控制電路的第二電磁繼電器;其中所述第一電磁繼電器一端與第一電磁繼電器直流電源負(fù)極相連，另一端通過所述電磁鐵與第一電磁繼電器直流電源正極相連;其中所述第二電磁繼電器一端與第二電磁繼電器直流電源正極相連，另一端通過所述電磁鐵與第二電磁繼電器直流電源負(fù)極相連。正常狀態(tài)下第一電磁繼電器通電，第二電磁繼電器斷電，電磁微閥結(jié)構(gòu)中的微閥永磁鐵N被電磁鐵吸引，電磁微閥處于閉合狀態(tài)，電磁微栗結(jié)構(gòu)中的微栗永磁鐵M被電磁鐵排斥，未擠壓通道，當(dāng)目標(biāo)細(xì)胞通過檢測通道時(shí)，負(fù)載電阻R兩端電壓發(fā)生改變，該變化的電壓信號(hào)被電壓信號(hào)放大電路檢測到；電壓信號(hào)放大電路將檢測到的電壓信號(hào)放大后送至NI數(shù)據(jù)采集卡和處理終端，處理終端通過NI采集卡發(fā)出相應(yīng)的電壓信號(hào)，控制第一電磁繼電器斷電，第二電磁繼電器通電，從而使電磁鐵吸引微栗永磁鐵M，壓迫電磁微栗結(jié)構(gòu)下方的PDMS基片發(fā)生形變，使儲(chǔ)液孔B所在的電磁分選通道內(nèi)排出一部分樣品液，推動(dòng)目標(biāo)細(xì)胞流入目標(biāo)細(xì)胞收集通道中，而此時(shí)的電磁鐵排斥微閥永磁鐵N，而電磁微閥結(jié)構(gòu)處于開通狀態(tài)，從而使得目標(biāo)細(xì)胞進(jìn)入目標(biāo)細(xì)胞收集通道。
[0025]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0026](I)整個(gè)分選裝置體積小，且攜帶方便；(2)能夠自動(dòng)進(jìn)行分選，且目標(biāo)細(xì)胞無需標(biāo)記；(3)成本低，操作簡單，分選精度高。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實(shí)用新型對應(yīng)的微流控芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本實(shí)用新型總體工作時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為電磁微栗工作時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4為電磁微閥工作時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖5為電磁微栗與電磁微閥組合工作時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖中:1-PDMS微流控蓋片，2-PDMS微流控基片，3_檢測通道，4_目標(biāo)細(xì)胞收集通道，5-樣品出口通道，6-電磁鐵，7-電磁分選通道，8-主通道，9-微型注射栗，10、電壓信號(hào)放大電路，11、NI數(shù)據(jù)采集卡，12、處理終端，13第一電磁繼電器，131、第一電磁繼電器直流電源，14、第二電磁繼電器，141第二電磁繼電器直流電源，M、微栗永磁鐵，N、微閥永磁鐵，X、頂針，Y、目標(biāo)細(xì)胞。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0034]如圖1-圖2，本實(shí)用新型所述裝置包括:PDMS微流控芯片、微型注射栗9、電磁微栗以及電磁微閥；
[0035]所述PDMS微流控芯片，用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)細(xì)胞分選過程，其包括PDMS微流控基片2以及與所述I3DMS微流控基片2封接成一體的TOMS微流控蓋片I，所述PDMS微流控基片2包括用于實(shí)現(xiàn)電滲輸運(yùn)待分選細(xì)胞的主通道8、用于為裝置實(shí)現(xiàn)分選提供驅(qū)動(dòng)力的電磁分選通道7、用于排出分選后的樣品液的樣品出口通道5、用于收集目標(biāo)細(xì)胞的目標(biāo)細(xì)胞收集通道4以及用于檢測通道內(nèi)是否有目標(biāo)細(xì)胞通過的檢測通道3;所述樣品出口通道5、目標(biāo)細(xì)胞收集通道4和電磁分選通道7均通過檢測通道3與主通道8相連通;所述主通道設(shè)置用于待分選細(xì)胞樣品液注入的儲(chǔ)液孔A，所述電磁分選通道設(shè)置儲(chǔ)液孔B，目標(biāo)細(xì)胞收集通道設(shè)置用于收集目標(biāo)細(xì)胞的儲(chǔ)液孔C，所述樣品出口通道設(shè)置用于收集分選后的樣品液的儲(chǔ)液孔D;所述儲(chǔ)液孔A、儲(chǔ)液孔D中均插入鉑電極，其中儲(chǔ)液孔A中的鉑電極連接至直流電源的正極，儲(chǔ)液孔D中的鉑電極通過負(fù)載電阻R與直流電源的負(fù)極相連，該負(fù)載電阻R兩端連接至電壓信號(hào)放大電路10的輸入端，所述電壓信號(hào)放大電路10的輸出端連接至NI數(shù)據(jù)采集卡11輸入端，所述NI數(shù)據(jù)采集卡11輸出端連接至處理終端12;同時(shí)NI數(shù)據(jù)采集卡輸出端與電磁繼電器控制電路相連，其中，所述第一電磁繼電器13—端連接第一電磁繼電器直流電源131負(fù)極，另一端通過所述電磁鐵6與第一電磁繼電器直流電源131正極相連;其中所述第二電磁繼電器14 一端連接第二電磁繼電器直流電源141正極，另一端通過所述電磁鐵6與第二電磁繼電器直流電源141負(fù)極相連。本裝置中的電壓信號(hào)放大電路采用基于AD621差分放大電路。
[0036]微型注射栗9，與所述PDMS微流控芯片相連通，用于為PDMS微流控芯片輸送待分選細(xì)胞樣品液，所述微型注射栗也可稱為微量注射栗，其為新型栗力儀器，可以將少量樣品液精確、微量、均勻、持續(xù)地輸出。
[0037]電磁微栗，與所述PDMS微流控芯片相連通，用于為PDMS微流控芯片提供驅(qū)動(dòng)及分選作用力，如圖3所示，所述電磁微栗包括:微栗永磁鐵M，該微栗永磁鐵M置于儲(chǔ)液孔B內(nèi)的PDMS微流控芯基片上，儲(chǔ)液孔B為非通孔結(jié)構(gòu)，以便于微栗永磁鐵M通過擠壓其下方的PDMS微流控芯基片將作用力作用到電磁分選通道；以及置于微栗永磁鐵M下方且貼附于PDMS微流控蓋片上的電磁鐵，并使得該電磁鐵通電時(shí)，其極性與所述微栗永磁鐵M相對于電磁鐵一端的極性相反，即若所述微栗永磁鐵M相對于電磁鐵一端的極性S極，則電磁鐵為N極，以達(dá)到通過電磁鐵對微栗永磁鐵M的吸弓I與排斥，擠壓電磁分選通道，讓電磁分選通道內(nèi)產(chǎn)生沖力，推動(dòng)電磁分選通道內(nèi)的液體流動(dòng)，從而達(dá)到栗送液體的目的。
[0038]如圖4所示，電磁微閥，與所述電磁微栗相互配合，用于通過控制PDMS微流控芯片上目標(biāo)細(xì)胞收集通道通斷，輔助PDMS微流控芯片實(shí)現(xiàn)目標(biāo)細(xì)胞分選;所述電磁微閥包括:
[0039]微閥永磁鐵N，該微閥永磁鐵N置于目標(biāo)細(xì)胞收集通道入口處上方的TOMS微流控芯基片上且極性布設(shè)方式與微栗永磁鐵M相反；
[0040]電磁鐵，極性與所述微閥永磁鐵N相對于電磁鐵一端的極性相同；
[0041]以及置于所述微閥永磁鐵N與目標(biāo)細(xì)胞收集通道入口處上方的PDMS微流控芯基片之間的頂針X，通過所述電磁鐵對微閥永磁鐵N的吸引與排斥，使得頂針能夠隨著電磁鐵的通電，對目標(biāo)細(xì)胞收集通道入口處上方的TOMS微流控基片進(jìn)行擠壓，進(jìn)而使得目標(biāo)細(xì)胞收集通道能夠在壓力的作用下開啟和關(guān)閉，以達(dá)到控制目標(biāo)細(xì)胞收集通道開關(guān)，完成目標(biāo)細(xì)胞Y收集的目的。
[0042]同時(shí)所述電磁微閥與所述電磁微栗可以共用同一電磁鐵，該電磁鐵置于微栗永磁鐵M及微閥永磁鐵N下方且貼附于PDMS微流控蓋片上。
[0043]進(jìn)一步的，所述電磁微栗及所述電磁微閥均受控于微流控基片控制電路，所述微流控基片控制電路包括用于通過自身通斷控制所述電磁微栗是否為TOMS微流控基片提供驅(qū)動(dòng)及分選作用力的電磁微栗控制電路以及用于通過自身通斷控制所述電磁微閥是否完成目標(biāo)細(xì)胞收集過程的電磁微閥控制電路;所述電磁微栗控制電路受控于NI數(shù)據(jù)采集卡且常態(tài)為通路狀態(tài)，其通過自身通斷控制所述電磁鐵對微栗永磁鐵M產(chǎn)生排斥力或者吸引力，進(jìn)而控制微栗永磁鐵M是否擠壓下方的PDMS微流控基片，使得儲(chǔ)液孔B所在的電磁分選通道內(nèi)排出一部分樣品液，進(jìn)而將目標(biāo)細(xì)胞推向目標(biāo)細(xì)胞收集通道;所述電磁微閥控制電路受控于NI數(shù)據(jù)采集卡且常態(tài)為斷路狀態(tài)，其通過自身通斷控制所述電磁鐵對微閥永磁鐵N產(chǎn)生吸引力或者排斥力，進(jìn)而控制目標(biāo)細(xì)胞收集通道打開或者關(guān)閉；當(dāng)電磁微栗控制電路為通路狀態(tài)，電磁微閥控制電路為斷路狀態(tài)時(shí)，使得所述電磁鐵正向通電，產(chǎn)生磁場，排斥微栗永磁鐵M，吸引微閥永磁鐵N，目標(biāo)細(xì)胞收集通道關(guān)閉；當(dāng)目標(biāo)細(xì)胞通過檢測通道時(shí)，負(fù)載電阻R兩端的電壓變化被電壓信號(hào)放大電路檢測到，并通過NI數(shù)據(jù)采集卡送至處理終端;處理終端通過NI數(shù)據(jù)采集卡控制電磁微閥控制電路與電磁微栗控制電路進(jìn)行電路狀態(tài)互換，使得所述電磁鐵反向通電，產(chǎn)生反向的磁場，吸引微栗永磁鐵M，排斥微閥永磁鐵N，使得微栗永磁鐵M下方的PDMS微流控基片形變，從而儲(chǔ)液孔B排出一部分液體，而此時(shí)目標(biāo)細(xì)胞收集通道打開，從而目標(biāo)細(xì)胞進(jìn)入目標(biāo)細(xì)胞收集通道中。
[0044]優(yōu)選的，所述微流控基片控制電路為電磁繼電器控制電路，所述電磁繼電器控制電路包括作為電磁微栗控制電路的第一電磁繼電器以及與所述第一電磁繼電器并聯(lián)，作為電磁微閥控制電路的第二電磁繼電器;其中所述第一電磁繼電器一端連接第一電磁繼電器直流電源負(fù)極，另一端通過所述電磁鐵與第一電磁繼電器直流電源正極相連;其中所述第二電磁繼電器一端連接第二電磁繼電器直流電源正極，另一端通過所述電磁鐵與第二電磁繼電器直流電源負(fù)極相連。正常狀態(tài)下第一電磁繼電器通電，第二電磁繼電器斷電，電磁微閥結(jié)構(gòu)中的微閥永磁鐵N被電磁鐵吸引，電磁微閥處于閉合狀態(tài)，電磁微栗結(jié)構(gòu)中的微栗永磁鐵M被電磁鐵排斥，未擠壓通道，當(dāng)目標(biāo)細(xì)胞通過檢測通道時(shí)，負(fù)載電阻R兩端電壓發(fā)生改變，該變化的電壓信號(hào)被電壓信號(hào)放大電路檢測到；電壓信號(hào)放大電路將檢測到的電壓信號(hào)放大后送至NI數(shù)據(jù)采集卡和處理終端，處理終端通過NI采集卡發(fā)出相應(yīng)的電壓信號(hào)，控制第一電磁繼電器斷電，第二電磁繼電器通電，從而使電磁鐵吸弓I微栗永磁鐵M，壓迫電磁微栗結(jié)構(gòu)下方的PDMS基片發(fā)生形變，使儲(chǔ)液孔B排出一部分液體，推動(dòng)目標(biāo)細(xì)胞流入目標(biāo)細(xì)胞收集通道中，而此時(shí)的電磁鐵排斥微閥永磁鐵N，而電磁微閥結(jié)構(gòu)處于開通狀態(tài)，從而使得目標(biāo)細(xì)胞進(jìn)入目標(biāo)細(xì)胞收集通道。
[0045]本裝置基本制作工藝過程:首先采用軟光刻技術(shù)制作出所需的PDMS微流控芯片；即通過打印掩膜、使用SU-8負(fù)光刻膠，通過紫外線曝光在硅基晶片上加工出有主通道和混合液注入通道的陽膜，然后在晶片上旋涂一層PDMS，采用恒溫真空爐，在約80°C左右條件下加熱I小時(shí)左右獲得具有儲(chǔ)液孔A、儲(chǔ)液孔B、儲(chǔ)液孔C、儲(chǔ)液孔D、檢測通道、用于電滲輸運(yùn)細(xì)胞的主通道、用于排出分選后樣品的樣品出口通道、用于為收集目標(biāo)細(xì)胞提供通道的目標(biāo)細(xì)胞收集通道、用于為裝置實(shí)現(xiàn)分選提供驅(qū)動(dòng)力通道的電磁分選通道的微流控芯片。將微栗永磁鐵M放置在儲(chǔ)液孔B的正上方，將微閥永磁鐵N放置在目標(biāo)細(xì)胞收集通道4入口處的正上方，繼續(xù)澆筑PDMS，采用恒溫真空爐，在80°C左右條件下加熱3小時(shí)左右，即能夠?qū)⑽⒗跤来盆FM和微閥永磁鐵N放置到了 PDMS芯片的內(nèi)部。
[0046]如圖5所示，本裝置基本工作過程:正常狀態(tài)下第一電磁繼電器通電，第二電磁繼電器斷電，電磁微閥中的微閥永磁鐵N被電磁鐵吸弓I，使得電磁微閥處于閉合狀態(tài)，電磁微栗中的微栗永磁體M被電磁鐵排斥，未擠壓通道，當(dāng)目標(biāo)細(xì)胞通過檢測通道時(shí)，定值電阻R兩端電壓發(fā)生改變，該變化的電壓信號(hào)被電壓信號(hào)放大電路檢測到；電壓信號(hào)放大電路將檢測到的電壓信號(hào)放大后送至NI采集卡和處理終端，處理終端通過NI采集卡發(fā)出相應(yīng)的電壓信號(hào)，使第一電磁繼電器斷電，第二電磁繼電器通電，從而使電磁鐵吸引微栗永磁鐵M，壓迫電磁微栗下方的PDMS層發(fā)生形變，使儲(chǔ)液孔B所在的分選通道排出一部分液體，推動(dòng)目標(biāo)細(xì)胞流入目標(biāo)細(xì)胞收集通道中，而此時(shí)的電磁鐵是排斥微閥永磁鐵N的，使得電磁微閥結(jié)構(gòu)處于開通狀態(tài)，則當(dāng)前的細(xì)胞進(jìn)入目標(biāo)細(xì)胞收集通道；當(dāng)分選時(shí)間達(dá)到各電磁繼電器預(yù)設(shè)動(dòng)作時(shí)間后，第一電磁繼電器、第二電磁繼電器回到初始狀態(tài)，即第一電磁繼電器通電，第二電磁繼電器斷電，從而使電磁微閥結(jié)構(gòu)關(guān)閉，電磁微栗結(jié)構(gòu)中的微栗永磁鐵M抬起，樣品恢復(fù)進(jìn)入樣品出口通道及儲(chǔ)液孔D中，從而實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)分選。
[0047]基于上述裝置，本實(shí)用新型還要提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)基于尺寸的全自動(dòng)的細(xì)胞分選方法，其步驟如下:
[0048]I)將樣品加入到儲(chǔ)液孔A中；然后分別向儲(chǔ)液孔A、儲(chǔ)液孔C、儲(chǔ)液孔D中滴加緩沖液；
[0049 ] 2)接通直流電源，通入直流電對儲(chǔ)液孔A中的樣品進(jìn)行電滲運(yùn)輸；
[0050]當(dāng)樣品中的目標(biāo)細(xì)胞通過檢測通道時(shí)，定值電阻R兩端電壓發(fā)生改變并且電壓信號(hào)放大電路檢測到；電壓信號(hào)放大電路將檢測到的信號(hào)送至NI采集卡和處理終端，處理終端通過NI采集卡發(fā)出相應(yīng)信號(hào)，使第一電磁繼電器斷開，第二電磁繼電器閉合，從而使電磁鐵反向通電，產(chǎn)生了一個(gè)與之前反向的磁場，微栗永磁鐵M被吸引，微閥永磁鐵N被排斥，電磁微栗發(fā)生作用，且電磁微閥打開，使儲(chǔ)液孔B所在的分選通道排出一部分液體，推動(dòng)目標(biāo)細(xì)胞流入目標(biāo)細(xì)胞收集通道中，而此時(shí)的電磁鐵是排斥微閥永磁鐵N的，使得電磁微閥結(jié)構(gòu)處于開通狀態(tài)，則當(dāng)前的細(xì)胞進(jìn)入目標(biāo)細(xì)胞收集通道；當(dāng)分選時(shí)間達(dá)到各電磁繼電器預(yù)設(shè)動(dòng)作時(shí)間后，第一電磁繼電器、第二電磁繼電器回到初始狀態(tài)，即第一電磁繼電器通電，第二電磁繼電器斷電，從而使電磁微閥結(jié)構(gòu)關(guān)閉，電磁微栗結(jié)構(gòu)中的微栗永磁鐵M抬起，樣品恢復(fù)進(jìn)入樣品出口通道及儲(chǔ)液孔D中，從而實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)分選。
[0051 ]同時(shí)在初始狀態(tài)下，第一電磁繼電器閉合，第二電磁繼電器斷開，電磁微閥中的微閥永磁鐵N被電磁鐵吸引，電磁微閥處于閉合狀態(tài)，電磁微栗中的微栗永磁鐵M被電磁鐵排斥，未擠壓通道，從而樣品進(jìn)入樣品出口通道及儲(chǔ)液孔D。
[0052]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高通量、全自動(dòng)微流控芯片細(xì)胞分選裝置，其特征在于: 包括用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)細(xì)胞分選過程的PDMS微流控芯片，與所述PDMS微流控芯片相連通，用于為PDMS微流控芯片輸送待分選細(xì)胞樣品液的微型注射栗，與所述PDMS微流控芯片相連通，用于為PDMS微流控芯片提供驅(qū)動(dòng)及分選作用力的電磁微栗以及與所述電磁微栗相互配合，用于通過控制PDMS微流控芯片上目標(biāo)細(xì)胞收集通道通斷，輔助PDMS微流控芯片實(shí)現(xiàn)目標(biāo)細(xì)胞分選的電磁微閥； 所述PDMS微流控芯片包括PDMS微流控基片以及與所述PDMS微流控基片封接成一體的PDMS微流控蓋片，所述TOMS微流控基片包括用于實(shí)現(xiàn)電滲輸運(yùn)待分選細(xì)胞的主通道、用于為裝置實(shí)現(xiàn)分選提供驅(qū)動(dòng)力的電磁分選通道、用于排出分選后的樣品液的樣品出口通道、用于收集目標(biāo)細(xì)胞的目標(biāo)細(xì)胞收集通道以及用于檢測通道內(nèi)是否有目標(biāo)細(xì)胞通過的檢測通道;所述樣品出口通道、目標(biāo)細(xì)胞收集通道和電磁分選通道均通過檢測通道與主通道相連通;所述主通道設(shè)置用于待分選細(xì)胞樣品液注入的儲(chǔ)液孔A，所述電磁分選通道設(shè)置儲(chǔ)液孔B，目標(biāo)細(xì)胞收集通道設(shè)置用于收集目標(biāo)細(xì)胞的儲(chǔ)液孔C，所述樣品出口通道設(shè)置用于收集分選后的樣品液的儲(chǔ)液孔D;所述儲(chǔ)液孔A、液孔D中均插入鉑電極，其中儲(chǔ)液孔A中的鉑電極連接至直流電源的正極，儲(chǔ)液孔D中的鉑電極通過負(fù)載電阻R與直流電源的負(fù)極相連，該負(fù)載電阻R兩端連接至電壓信號(hào)放大電路的輸入端，所述電壓信號(hào)放大電路的輸出端連接至NI數(shù)據(jù)采集卡輸入端，所述NI數(shù)據(jù)采集卡輸出端連接至處理終端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高通量、全自動(dòng)微流控芯片細(xì)胞分選裝置，其特征在于: 所述電磁微栗包括: 微栗永磁鐵M，該微栗永磁鐵M置于儲(chǔ)液孔B內(nèi)的PDMS微流控芯基片上； 以及置于微栗永磁鐵M下方且貼附于PDMS微流控蓋片上的電磁鐵，并使得該電磁鐵通電時(shí)，其極性與所述微栗永磁鐵M相對于電磁鐵一端的極性相反。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高通量、全自動(dòng)微流控芯片細(xì)胞分選裝置，其特征在于: 所述電磁微閥與所述電磁微栗共用同一電磁鐵，該電磁鐵置于微栗永磁鐵M及微閥永磁鐵N下方且貼附于PDMS微流控蓋片上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高通量、全自動(dòng)微流控芯片細(xì)胞分選裝置，其特征在于: 所述電磁微閥還包括: 微閥永磁鐵N，該微閥永磁鐵N置于目標(biāo)細(xì)胞收集通道入口處上方的PDMS微流控芯基片上且極性布設(shè)方式與微栗永磁鐵M相反； 以及置于所述微閥永磁鐵N與目標(biāo)細(xì)胞收集通道入口處上方的TOMS微流控芯基片之間的頂針。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的高通量、全自動(dòng)微流控芯片細(xì)胞分選裝置，其特征在于: 所述電磁微栗及所述電磁微閥均受控于微流控基片控制電路，所述微流控基片控制電路包括用于通過自身通斷控制所述電磁微栗是否為PDMS微流控基片提供驅(qū)動(dòng)及分選作用力的電磁微栗控制電路以及用于通過自身通斷控制所述電磁微閥是否完成目標(biāo)細(xì)胞收集過程的電磁微閥控制電路;所述電磁微栗控制電路受控于NI數(shù)據(jù)采集卡且常態(tài)為通路狀態(tài);所述電磁微閥控制電路受控于NI數(shù)據(jù)采集卡且常態(tài)為斷路狀態(tài)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高通量、全自動(dòng)微流控芯片細(xì)胞分選裝置，其特征在于: 所述微流控基片控制電路為電磁繼電器控制電路，所述電磁繼電器控制電路包括作為電磁微栗控制電路的第一電磁繼電器以及與所述第一電磁繼電器并聯(lián)，作為電磁微閥控制電路的第二電磁繼電器;其中所述第一電磁繼電器一端與第一電磁繼電器直流電源負(fù)極相連，另一端通過所述電磁鐵與第一電磁繼電器直流電源正極相連;其中所述第二電磁繼電器一端與第二電磁繼電器直流電源正極相連，另一端通過所述電磁鐵與第二電磁繼電器直流電源負(fù)極相連。
【文檔編號(hào)】C12M1/34GK205556699SQ201620334801
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】董夢超, 劉士恒, 苑亞鵬, 宋永欣, 潘新祥
【申請人】大連海事大學(xué)