CN105062890A - 一种单细胞实验装置 - Google Patents

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李西军
杨晖
金子兵
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Wenzhou Meita Optical Technology Co Ltd
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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers

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Abstract

本发明公开了一种单细胞实验装置，其技术方案要点是所述上基板开设有气体微通道以及至少两个以上的气孔，所述气孔均与气体微通道相连通；所述下基板开设有培养液微通道以及至少两个以上的输送孔，所述输送孔均与培养液微通道相连通；所述气体微通道与培养液微通道相对应设置，并且两者相重合或部分交叠，气体微通道和培养液微通道结合，保障单细胞在实验的微流体通道内有足够的新鲜的二氧化碳气体维护其活性，提高实验的结果的准确性和可靠性，能效延长细胞存活时间，并且使用简便，能满足长期的单细胞实验的要求。

Description

一种单细胞实验装置
技术领域
本发明涉及实验器皿，更具体地说，它涉及一种单细胞实验装置。
背景技术
单细胞操作是现在细胞生物实验的重要组成部分，目前单细胞实验的技术是建立在微流体力学和光学钳基础上的，这两个技术并结合显微镜进行观察，可以对单细胞进行实验。但是这样的技术使用复杂，而且因为细胞培养液内缺少保持细胞活性的二氧化碳，无法使得细胞保持长时间的活性，这样的技术无法满足长时间的单细胞实验要求，
如在研究光源对视觉神经细胞作用的实验中，需要对细胞进行数十小时甚至数周的实验，对单细胞的实验通常变得很困难，如果采用采用传统的微流体平台，因为单细胞环境中没有足够的二氧化碳就会很快死亡或蜕变，无法保障细胞的活性。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种单细胞实验装置，能有效延长细胞存活时间，并且使用简便，能满足长期的单细胞实验的要求。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种单细胞实验装置，包括上基板和下基板，所述上基板开设有气体微通道以及至少两个以上的气孔，所述气孔均与气体微通道相连通；所述下基板开设有培养液微通道以及至少两个以上的输送孔，所述输送孔均与培养液微通道相连通；所述气体微通道与培养液微通道相对应设置，并且两者相重合或部分交叠。
本发明进一步设置：所述培养液微通道的底壁设置有至少一个的螺旋相位板。
本发明进一步设置：所述螺旋相位板为原型其直径为20～100微米。
本发明进一步设置：所述气孔的横截面为圆形，所述气体微通道的横截面为长方形。
本发明进一步设置：所述输送孔的横截面为圆形，所述培养液微通道的截面为长方形。
本发明进一步设置：所述气孔的孔径为100～5000微米；所述气体微通道的深度为50～500微米，宽度为50～3000微米。
本发明进一步设置：所述输送孔的孔径为100～5000微米；所述培养液微通道的深度为10～500微米，宽度为50～200微米。
本发明有益效果：上基板的上其中一个气孔用气体泵把二氧化碳浓度为5％～10％的气体注入到气体微通道并保障气流的畅通，再用注射器经下基板的输送孔把细胞浓度适量的培养液缓慢注入培养液微通道，含二氧化碳的气体在细胞以及其培养液上方，细胞以及其培养液不会影响含二氧化碳的气体流通，使得气体微通道和培养液微通道结合，保障单细胞在实验的微流体通道内有足够的新鲜的二氧化碳气体维护其活性，提高实验的结果的准确性和可靠性，能有效延长细胞存活时间，并且使用简便，能满足长期的单细胞实验的要求。
附图说明
图1为本发明一种单细胞实验装置的结构示意图；
图2为本发明一种单细胞实验装置的剖视图。
附图标记说明：1、上基板；11、气体微通道；12、气孔；2、下基板；21、培养液微通道；22、输送孔；3、螺旋相位板。
具体实施方式
参照附图对本发明一种单细胞实验装置的实施例做进一步详细说明。
如图1和图2所示，一种单细胞实验装置，包括上基板1和下基板2，所述上基板1开设有气体微通道11以及至少两个以上的气孔12，所述气孔12均与气体微通道11相连通；所述下基板2开设有培养液微通道21以及至少两个以上的输送孔22，所述输送孔22均与培养液微通道21相连通。
本实施例中以气孔12和输送孔22的数量为两个进行说明，两个气孔12分别设置在气体微通道11的左右两端部，其中所述气孔12的横截面为圆形，所述气体微通道11的横截面为长方形，所述气孔12的孔径为100～5000微米；所述气体微通道11的深度为50～500微米，宽度为50～3000微米，其中所述气孔12的横截面也可以为正方形，为了保障气体的流通，把两个气孔12中一个气孔12为进气孔12连接气泵把二氧化碳浓度为5％～10％的气体注入到气体微通道11，另一个气孔12作为出气孔12，可以使得气体微通道11循环流动；两个输送孔22分别设置在培养液微通道21的左右两端部，其中所述输送孔22的横截面为圆形，所述培养液微通道21的截面为长方形，所述输送孔22的孔径为100～5000微米；所述培养液微通道21的深度为10～500微米，宽度为50～200微米，其中把一个输送孔22作为注射孔，用注射器经该输送孔22把细胞浓度适量的培养液缓慢注入培养液微通道21内。
所述气体微通道11与培养液微通道21相对应设置，并且两者相重合或部分交叠，使得气体微通道11与培养液微通道21相通，含二氧化碳的气体在细胞以及其培养液上方，细胞以及其培养液不会影响含二氧化碳的气体流通。
其中所述培养液微通道21内设置有至少一个的螺旋相位板3，本实施例螺旋相位板3的数量为一个进行说明.该螺旋相位板3位于培养液微通道21的中间位置，便于通过显微镜进行观察，所述螺旋相位板3为圆形其直径为20～100微米，利用在培养液微通道21上原位螺旋光相位板形成的甜甜圈光斑实现对单细胞钉扎，满足长时间的单细胞实验，为视觉细胞，如视神经细胞等受光影响这类长时间研究对单细胞控制。
其中相螺旋相位板是由n(n为偶数，且在4-16之间)个等分扇形组成，每个扇形具有的高度差h满足：λ(n0-nc)/(n-1)的自然数倍。其中λ为固定细胞的激光波长，n0为下基板材料的在激光波长的光折射系数，nc为培养液的对应波长的光折射系数。
工作过程：使用时，把单细胞实验装置放置在显微镜下，上基板1的上其中一个气孔12用气体泵把二氧化碳浓度为5％～10％的气体注入到气体微通道11并保障气流的畅通，再用注射器经下基板2的输送孔22把细胞浓度适量的培养液缓慢注入培养液微通道21。细胞和其培养液在气体微通道11和培养液微通道21接合部的下部，含二氧化碳的气体在接合部的上部，细胞和其培养液不影响含二氧化碳气体的流通。在气体微通道11和培养液微通道21接合部，下基板2的培养液微通道21内的螺旋相位板3可以把经过下端光源透镜聚焦的高斯激光束转化成甜甜圈形状的形状，在目镜中，当观察到单个细胞经过螺旋相位板3时，打开激光束，可以把单个细胞固定在显微镜的视场内，这时停止推动注射器或培养液泵。可以用外加光源的方法，对单细胞进行研究。
因为在研究光源对视觉神经细胞作用的实验中，需要对细胞进行数十小时甚至数周的实验。对单细胞的长时间控制通常变得很困难。如果采用传统的微流体平台，因为单细胞环境中没有足够的二氧化碳会很快死亡或蜕变，无法保障细胞的活性。研究发现，使用该单细胞实验装置，我们可以方便地在显微镜下，通过高斯激光束和螺旋光相位板长时间(长达1个月以上)控制单个细胞，经过气体通道的流动的5％～10％二氧化碳气体可以保障细胞在该时间内活性不变。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种单细胞实验装置，包括上基板和下基板，其特征是：
所述上基板开设有气体微通道以及至少两个以上的气孔，所述气孔均与气体微通道相连通；
所述下基板开设有培养液微通道以及至少两个以上的输送孔，所述输送孔均与培养液微通道相连通；
所述气体微通道与培养液微通道相对应设置，并且两者相重合或部分交叠。
2.根据权利要求1所述的一种单细胞实验装置，其特征是：所述培养液微通道的底壁设置有至少一个的螺旋相位板。
3.根据权利要求2所述的一种单细胞实验装置，其特征是：所述螺旋相位板为原型其直径为20～100微米。
4.根据权利要求1所述的一种单细胞实验装置，其特征是：所述气孔的横截面为圆形，所述气体微通道的横截面为长方形。
5.根据权利要求1所述的一种单细胞实验装置，其特征是：所述输送孔的横截面为圆形，所述培养液微通道的截面为长方形。
6.根据权利要求4所述的一种单细胞实验装置，其特征是：所述气孔的孔径为100～5000微米；所述气体微通道的深度为50～500微米，宽度为50～3000微米。
7.根据权利要求5所述的一种单细胞实验装置，其特征是：所述输送孔的孔径为100～5000微米；所述培养液微通道的深度为10～500微米，宽度为50～200微米。
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