CN107560980A - 一种多细胞物理特性表征系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多细胞物理特性表征系统，涉及细胞物理参数测量技术领域，包括芯片，震动机构和吸管；震动机构使芯片震动，芯片上设有沟道，吸管与沟道并行设置，吸管一端与压力系统连接，另一端深入沟道内吸取细胞；芯片内容纳细胞悬浮液，在震动机构的作用下芯片振动，细胞悬浮液内的细胞沉底并分布于沟道底部；细胞沿沟道直线分布，在压力系统提供的负压作用下，吸管将沟道内的细胞吸入吸管内；通过显微镜观察细胞进入微吸管的长度，结合压力系统施加的压力的大小，通过力学模型推导出细胞的机械特性参数。本发明中的方案将细胞沉淀于沟道内，便于吸管吸取细胞，提高了细胞捕获效率，且能够多根吸管同时操作，极大地提高了测量效率。

Description

一种多细胞物理特性表征系统

技术领域

本发明涉及细胞物理参数测量技术领域，特别是涉及一种多细胞物理特性表征系统。

背景技术

为了从多种层次理解细胞的状态以及特性，单细胞的物理特性已经作为一个可量化的参数被大量研究。细胞的物理特性与细胞的形态、细胞内物质的表达、细胞的生理状态息息相关，与细胞的骨架结构、细胞的核质比等联系紧密。

已经报道了一系列用于测量细胞物理特性的方法。其中微吸管作为一种典型的方法，至今常常被用于细胞物理特性的测量。但是在微吸管技术中，细胞的捕获步骤制约了测量效率，而单根吸管的测量效率也由于其固有的限制，不能充分提高。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种多细胞物理特性表征系统，可以很好地解决细胞难以捕获的问题，并提高微吸管测量细胞物理特性参数的速度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种多细胞物理特性表征系统，包括芯片，震动机构和吸管；所述震动机构用于使所述芯片震动，所述芯片上设置有多条沟道，所述吸管与所述多条沟道并行设置，所述吸管一端与压力系统连接，所述吸管另一端深入所述多条沟道内用于吸取所述多条沟道内的细胞。

可选的，还包括操作平台和机械手，所述机械手设置于所述操作平台一端上部，所述震动机构设置于所述操作平台另一端下部，所述芯片设置于所述操作平台中部；所述机械手用于夹持所述吸管。

可选的，所述机械手为两自由度机械手，用于控制吸管沿所述多条沟道运动，或控制吸管上下运动。

可选的，所述机械手包括滑动底座、支座和夹持部，所述滑动底座活动设置于所述操作平台上，所述支座固定设置于所述滑动底座上，所述夹持部活动设置于所述支座上部，所述吸管设置于所述夹持部上。

可选的，还包括限位器，所述限位器用于将所述芯片固定与所述操作平台上。

可选的，所述操作平台中部设置有通孔，所述芯片设置于所述操作平台的所述通孔处。

可选的，所述通孔上方设置有光源，所述通孔下方设置有显微镜。

可选的，所述震动机构与所述操作平台活动连接。

可选的，所述多条沟道的横截面形状为梯形、矩形、三角形、半圆形或椭圆形。

可选的，每个所述芯片中设置有2-10条沟道。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明中的多细胞物理特性表征系统主要结构包括芯片，震动机构和吸管；所述芯片内能够容纳一定量的细胞悬浮液，在所述震动机构的作用下，所述芯片产生振动，所述芯片内的细胞悬浮液内的细胞沉底并分布于沟道底部；由于沟道的限制，细胞沿沟道直线分布，所述吸管与所述沟道并行设置，在压力系统提供的负压作用下，所述吸管将所述沟道内的细胞吸入所述吸管内；通过显微镜观察细胞进入微吸管的长度，结合压力系统施加的压力的大小，通过力学模型推导出细胞的机械特性参数。本发明中的多细胞物理特性表征系统将细胞沉淀于沟道内，便于吸管吸取细胞，提高了细胞捕获效率，且能够多根吸管同时操作，极大地提高了测量效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明多细胞物理特性表征系统的结构示意图；

图2为本发明多细胞物理特性表征系统的芯片结构主视图；

图3为本发明多细胞物理特性表征系统的芯片结构侧视图；

图4为本发明多细胞物理特性表征系统的芯片结构俯视图；

图5为本发明多细胞物理特性表征系统的芯片结构立体视图；

图6为本发明多细胞物理特性表征系统的芯片第一种沟道示意图；

图7为本发明多细胞物理特性表征系统的芯片第二种沟道示意图；

图8为本发明多细胞物理特性表征系统的芯片第三种沟道示意图；

图9为本发明多细胞物理特性表征系统的芯片第四种沟道示意图；

图10为本发明多细胞物理特性表征系统的系统操作流程图。

附图标记说明：1、细胞；2、吸管；3、芯片；4、机械手；5、操作平台；6、震动机构；7、限位器；8、显微镜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种多细胞物理特性表征系统，以解决现有技术中在采用微吸管测量细胞物理特性时，细胞的捕获效率低的问题，从而可以便捷地测量细胞的物理特性。

基于此，本发明提供的多细胞物理特性表征系统，其包括芯片，震动机构和吸管；所述震动机构用于使所述芯片震动，所述芯片上设置有多条沟道，所述吸管与所述多条沟道并行设置，所述吸管一端与压力系统连接，所述吸管另一端深入所述多条沟道内用于吸取所述多条沟道内的细胞。

本发明采用震动机构使芯片震动，芯片内的细胞悬浮液在震动过程中细胞沉底，并沉入芯片底部的多条沟道内，细胞在沟道的限制下在沟道内沿直线排列，吸管与沟道并行设置，使吸管能够方便快捷的吸入细胞，方便进行细胞捕获。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

如图9所示，本实施例提供一种多细胞物理特性表征系统，包括芯片3，震动机构6和吸管2；所述震动机构6用于使所述芯片3震动，所述芯片3上设置有多条沟道，所述吸管2与所述多条沟道并行设置，所述吸管2一端与压力系统连接，所述吸管2另一端深入所述多条沟道内用于吸取所述多条沟道内的细胞1。

于本具体实施例中，如图1至9所示，本发明中的多细胞物理特性表征系统还包括操作平台5和机械手4，所述机械手4设置于所述操作平台5一端上部，所述震动机构6设置于所述操作平台5另一端下部，所述芯片3设置于所述操作平台5中部；所述机械手4用于夹持所述吸管2；所述机械手4为两自由度机械手4，用于控制吸管2沿所述多条沟道运动，或控制吸管2上下运动；所述机械手4包括滑动底座、支座和夹持部，所述滑动底座活动设置于所述操作平台5上，所述支座固定设置于所述滑动底座上，所述夹持部活动设置于所述支座上部，所述吸管2设置于所述夹持部上；还包括限位器7，所述限位器7用于将所述芯片3固定与所述操作平台5上；所述操作平台5中部设置有通孔，所述芯片3设置于所述操作平台5的所述通孔处；所述通孔上方设置有光源，所述通孔下方设置有显微镜8；所述震动机构6与所述操作平台5活动连接；所述多条沟道的横截面形状为半圆形；每个所述芯片3中设置有5条沟道，所述机械手4上夹持有5个所述吸管2。

使用时，将细胞1悬浮液添加到芯片3内，启动震动机构6，使细胞1在震动下沉到芯片3底部的沟道内，将吸管2的低端置于沟道内，利用压力系统将沟道内的细胞1吸入吸管2内；在吸管2吸进细胞1的过程中，利用显微镜8观察细胞1进入吸管2的距离，或者将显微镜8与计算机连接，结合计算机上的自动图像处理系统，根据细胞1进入吸管2内的距离调整压力系统提供的压力值，直至细胞1完全被吸进吸管2，确认细胞1完全进入吸管2后，再将细胞1从吸管2内吐出，将吸管2抬起，完成整个测量过程，具体的操作流程如图10所示。

于另一具体实施例中，所述吸管2的内径为5-15微米，所测量的细胞1大小为13-15微米，压力系统提供的压力为-500pa～500pa。

于又一具体实施例中，所述芯片3上还设置有一银电极，所述银电极与一阻抗分析仪电连接，用于电子细胞基质阻抗判断。

由此可见，本实施例采用震动机构带动芯片震动，使细胞悬浮液中的细胞沉淀到芯片底部的沟道内，便于吸管的吸取；机械手夹持多根吸管，便于同时进行多个细胞的测量；显微镜能够观测到细胞进入吸管的距离，便于观察测量的进度；从而实现方便快捷的利用微吸管方法测量细胞的参数。

需要说明的是，本发明中的吸管的数量不以本实施例为限，为实现本发明便捷快速地吸取细胞，机械手夹持一个以上的吸管进行测量即可，同样，沟道的具体结构设计以及沟道的数量及位置设置并不以本实施例为限，只要能实现对细胞限位，方便吸管吸取细胞即可；此外，本发明中震动机构的位置不仅限于位于操作平台另一端下部，只要以能实现带动芯片震动，使细胞沉底即可，同样吸管的选择不仅限于选择上述实施例中的内径尺寸。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种多细胞物理特性表征系统，其特征在于，包括芯片，震动机构和吸管；所述震动机构用于使所述芯片震动，所述芯片上设置有多条沟道，所述吸管与所述多条沟道并行设置，所述吸管一端与压力系统连接，所述吸管另一端深入所述多条沟道内用于吸取所述多条沟道内的细胞。

2.根据权利要求1所述的多细胞物理特性表征系统，其特征在于，还包括操作平台和机械手，所述机械手设置于所述操作平台一端上部，所述震动机构设置于所述操作平台另一端下部，所述芯片设置于所述操作平台中部；所述机械手用于夹持所述吸管。

3.根据权利要求2所述的多细胞物理特性表征系统，其特征在于，所述机械手为两自由度机械手，用于控制吸管沿所述多条沟道运动，或控制吸管上下运动。

4.根据权利要求3所述的多细胞物理特性表征系统，其特征在于，所述机械手包括滑动底座、支座和夹持部，所述滑动底座活动设置于所述操作平台上，所述支座固定设置于所述滑动底座上，所述夹持部活动设置于所述支座上部，所述吸管设置于所述夹持部上。

5.根据权利要求2所述的多细胞物理特性表征系统，其特征在于，还包括限位器，所述限位器用于将所述芯片固定与所述操作平台上。

6.根据权利要求2所述的多细胞物理特性表征系统，其特征在于，所述操作平台中部设置有通孔，所述芯片设置于所述操作平台的所述通孔处。

7.根据权利要求6所述的多细胞物理特性表征系统，其特征在于，所述通孔上方设置有光源，所述通孔下方设置有显微镜。

8.根据权利要求2所述的多细胞物理特性表征系统，其特征在于，所述震动机构与所述操作平台活动连接。

9.根据权利要求1所述的多细胞物理特性表征系统，其特征在于，所述多条沟道的横截面形状为梯形、矩形、三角形、半圆形或椭圆形。

10.根据权利要求1所述的多细胞物理特性表征系统，其特征在于，每个所述芯片中设置有2-10条沟道。