CN112680313A - 一种用于高通量分离单个细胞微颗粒的通孔型密封盖 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高通量分离单个细胞微颗粒的通孔型密封盖，其技术要点是：包括盖体，所述盖体自上而下水平分为上半层、中间层、下半层，所述上半层上开设有连通盖体上表面的多组密封孔，所述中间层上开设有多组导气孔，所述下半层上开设有连通盖体下表面的多组针连接孔；所述中间层的导气孔与所述上半层的密封孔连通且同心，所述中间层的导气孔和所述下半层的针连接孔连通，且同心，所述密封孔、导气孔、针连接孔形成多孔通道；所述密封孔上设有可拆组密封装置，用于与外界的流路接头管件连接且实现密封。解决现有微流控系统气密性差，耐高温差，不能反复锁紧气密性一致稳定控制的技术问题。

Description

一种用于高通量分离单个细胞微颗粒的通孔型密封盖

技术领域

本发明涉及微液滴、微流控制备和试剂混合检测技术领域，更具体地说，它涉及一种用于高通量分离单个细胞微颗粒的通孔型密封盖。

背景技术

微流控（Microfluidics）技术是MEMS技术的重要分支之一，也是目前发展较为迅速的多学科交叉科技前沿技术之一，在生命科学、 临床医学、化学化工、制药、食品卫生、环境检测与监测、信息科学与信号检测等学科中有重要应用。

微流控技术通常要使用微分析器件作为技术实现的载体，而微流 控芯片是各类微分析器件中发展最为迅速的。微流控芯片是利用 MEMS技术，在硅、石英、玻璃或高分子聚合物基材上加工出各种 微结构，如微管道、微反应池、微电极等功能单元，然后以微管道来连通微泵、微阀、微储液器、微检测元件等具有流体输送、控制和检 测监视功能的元器件，最大限度地将稀释、添加试剂、采样、反应、 分离分散、检测、监视等过程集成在芯片上的微全分析系统。微流控 芯片的面积通常为几到几十平方厘米，其微通道尺寸一般处于微米级或近毫米级。当很多化学过程在微流控芯片中进行时，微小体积带来 了很多优点：微通道尺寸减小一个数量级，试剂用量会减小3个数量级；流体在微通道内的扩散速度将提高2个数量级，从而大大提高反应速度；同时，微流控芯片还有着成本低、可批量制造、操作简单、重复性好、可靠性高等优势。

大多数的单细胞分析需要对于细胞进行分离，把群体细胞分离成单个的分散细胞，再进行后续分析。常用的单细胞分离方法包括：多次溶液稀释，荧光活化细胞分选系统，显微镜操作手动分离，激光镊子分离，和微流控分离。其中，微流控分离可以实现高通量的单细胞分离。目前，主要有两种基于微流控的分离方式：单细胞液滴分离和单细胞微孔分离。相对于单细胞液滴分离方式，单细胞微孔分离解决了水油液滴成型不稳定的问题，并且可以在大尺度上快速的获得高通量的分散的单个细胞，但是实现单细胞微孔分离依赖微流控系统的多通孔流道的气密性控制，多通孔流道的气密性程度制约了单细胞微孔分离技术。

单细胞微孔分离所需的密封件是单细胞微孔分离微流控主体和外界的流道的沟通中介，结构复杂，往往制造成本高，装配成品率低，无法满足实际应用的100度高温和气密性需求。同时，现有技术的单细胞微孔分离技术主要依赖手工操作，单细胞微孔分离技术手工操作存在诸多缺点，譬如：

1、手工操作过程容易出错；

2、手工操作时间长，效率低；

3、手工制备依赖操作经验，对于操作人员要求很高；

4、手工操作无法实现大量样本制备工作；

5、手工操作的样本细胞浓度一致性差；

6、通道微小。

鉴于现有技术的单细胞微孔分离技术依然停留在手工操作阶段，存在诸多不可控的内因与外因，因而，针对现有的单细胞微孔微流控分离系统设计一种解决上述问题的自动化新型结构，对研究与技术进步起着重要作用。

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用于高通量分离单个细胞微颗粒的通孔型密封盖，旨在解决现有微流控系统气密性差，耐高温差，不能反复锁紧气密性一致稳定控制的技术问题。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的，一种用于高通量分离单个细胞微颗粒的通孔型密封盖，包括盖体，所述盖体自上而下水平分为上半层、中间层、下半层，所述上半层上开设有连通盖体上表面的多组密封孔，所述中间层上开设有多组导气孔，所述下半层上开设有连通盖体下表面的多组针连接孔；

所述中间层的导气孔与所述上半层的密封孔连通且同心，所述中间层的导气孔和所述下半层的针连接孔连通，且同心，所述密封孔、导气孔、针连接孔形成多孔通道；

所述密封孔上设有可拆组密封装置，用于与外界的流路接头管件连接且实现密封。

通过采用上述技术方案，组成的多孔通道适用于正压和负压气密性环境，并设有多组，外界可控的正负气压变化经过所述的密闭多孔通道最终输出到微针内孔中，不管外界温度在100℃内发生变化，还是外界气压在300Kpa内发生变化，阵列多孔通道密封不泄漏，亦能很好满足单细胞微孔微流控分离系统要求。首先，上半层密封孔通过可拆组密封装置与外界流路接头对接锁紧时，上半层内孔和外界连接密封流体通道，下半层的针连接孔固定好微针，保证微针受轴向力和径向力出现微小变形不会泄漏；针连接孔和中间层通孔直接连通，形成密封流体通道。最后，上层内孔、中间通孔和下层内孔形成的密封多孔通道，密封多孔通道可以用于正压流体通道，也可以用于负压流体通道，本方案彻底改变单细胞微孔微流控分离系统手动操作思路，单细胞微孔微流控分离系统由原来收集细胞样本口和试剂注入口共用一个口，改变成试剂注入口和细胞收集口为一进一出不同的两个口，使单细胞微孔微流控分离系统自动化操作替代人工操作成为现实，推动高通量单细胞微孔微流控分离系统商业化进程。

作为优选，所述可拆组密封装置包括内嵌于密封孔的螺套，用于与外界的流路接头管件上的螺牙配合连接。

通过采用上述技术方案，上半层内孔嵌入的螺套和外界流路接头塑料件螺牙连接密封可靠，锁紧松开次数高，制造成本低。

作为优选，所述密封孔底设有橡胶密封圈，所述导气孔靠近密封孔的一端贯穿所述橡胶密封圈。

通过采用上述技术方案，橡胶密封圈进一步增加了密封孔的气密性，中间层通孔贯穿到橡胶密封圈中心，保证中间层通孔和上半层通孔密封无泄漏，进一步优化了结构。

作为优选，所述导气孔直径小于密封孔、针连接孔的直径。

通过采用上述技术方案，导气孔的直径较小，便于两端的密封孔、针连接孔进行进行紧密配合的安装，从而进一步提高气密性。

作为优选，所述密封孔、导气孔、针连接孔的数量为8-96个。

通过采用上述技术方案，多孔通道的数量设计可根据具体试验与需求进行修改与调整。

作为优选，所述针连接孔用于与外界微针滑配连接，所述针连接孔和所述微针外壁间注有密封粘合胶。

通过采用上述技术方案，由于针连接孔比中间层的导气孔直径大，微针针壁贴紧中间层，对下半层针连接孔和所述微针外壁注密封粘合胶，进一步提高气密性。

作为优选，所述盖体为非金属板材材料制成。

通过采用上述技术方案，所述非金属板材材料可以是改性聚苯乙烯，增强型线型聚脂，聚四氟乙烯，聚酰亚胺，改性聚苯醚PPO等耐高温工程塑料。

作为优选，所述盖体的形状可以是长方体、立方体、圆柱体等各种形状。

通过采用上述技术方案，根据试验仪器的承载台或处理台进行不同形状的密封盖体设计。

作为优选，所述盖体下表面可连接用于防止渗漏的密封垫，所述盖体下表面设有用于固定密封垫的固定孔。

通过采用上述技术方案，为了防止试液的渗漏，盖体底部的密封垫最好与盖体配合，通过增设的固定孔可进行固定，进一步优化了结构。

作为优选，所述密封盖四周设有限位孔，所述限位孔用于将密封盖与试验仪器固定。

通过采用上述技术方案，为了防止密封盖的偏移，增设的限位孔进一步提高了整体结构的稳定性。

综上所述，本发明的有益效果有：本方案彻底改变单细胞微孔微流控分离系统手动操作思路，单细胞微孔微流控分离系统由原来收集细胞样本口和试剂注入口共用一个口，改变成试剂注入口和细胞收集口为一进一出不同的两个口，使单细胞微孔微流控分离系统自动化操作替代人工操作成为现实，推动高通量单细胞微孔微流控分离系统商业化进程。

附图说明

图1用于表现本实施例的整体结构示意图。

附图标记：1、盖体上表面；2、盖体下表面；3、密封孔；4、导气孔；5、针连接孔；6、固定孔；7、限位孔；11、盖体。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

实施例：如图1所示，一种用于高通量分离单个细胞微颗粒的通孔型密封盖，包括盖体11，盖体11由10-30CM厚的非金属板材加工而成，非金属板材材料可以是改性聚苯乙烯，增强型线型聚脂，聚四氟乙烯，聚酰亚胺，改性聚苯醚PPO等耐高温工程塑料，非金属板加工后的形状可以是长方体，立方体，圆柱体等各种形状。

如图1所示，盖体11自上而下水平分为上半层、中间层、下半层，上半层上开设有连通盖体上表面1的多组密封孔3，中间层上开设有多组导气孔4，下半层上开设有连通盖体下表面2的多组针连接孔5，中间层的导气孔4与所述上半层的密封孔3连通且同心，中间层的导气孔4和所述下半层的针连接孔5连通，且同心，密封孔3、导气孔4、针连接孔5形成多孔通道。

如图1所示，密封孔3上设有可拆组密封装置，用于与外界的流路接头管件连接且实现密封。可拆组密封装置包括内嵌于密封孔3的螺套，优选为不锈钢材质的螺套，用于与外界的流路接头管件上的螺牙配合连接。上半层内孔嵌入的螺套和外界流路接头塑料件螺牙连接密封可靠，锁紧松开次数高，制造成本低。密封孔3底设有橡胶密封圈，所述导气孔4靠近密封孔3的一端贯穿所述橡胶密封圈。橡胶密封圈进一步增加了密封孔3的气密性，中间层通孔贯穿到橡胶密封圈中心，保证中间层通孔和上半层通孔密封无泄漏。

如图1所示，导气孔4直径小于密封孔3、针连接孔5的直径。导气孔4的直径较小，便于两端的密封孔3、针连接孔5进行进行紧密配合的安装，从而进一步提高气密性。密封孔3、导气孔4、针连接孔5的数量可为8-96个。多孔通道的数量设计可根据具体试验与需求进行修改与调整。针连接孔5用于与外界微针滑配连接，针连接孔5和所述微针外壁间注有密封粘合胶。由于针连接孔5比中间层的导气孔4直径大，微针针壁贴紧中间层，对下半层针连接孔5和所述微针外壁注密封粘合胶，针的截面贴紧密封盖下部针连接孔5底部，自然晾干6小后， 密封盖上部密封孔3、密封盖中间导气孔4、密封盖下部针连接孔5形成的密封多孔通道，密封多孔通道可以用于正压流体通道，也可以用于负压流体通道。

如图1所示，盖体下表面2可连接用于防止渗漏的密封垫，盖体下表面2设有用于固定密封垫的固定孔6。为了防止试液的渗漏，盖体11底部的密封垫最好与盖体11配合，通过增设的固定孔6可进行固定，密封盖四周设有限位孔7，限位孔7用于将密封盖与单细胞微孔微流控分离自动化仪器固定。为了防止密封盖的偏移，增设的限位孔7进一步提高了整体结构的稳定性。限位孔7与针连接孔5可以开侧孔按不同路线相连通。

工作原理与过程：组成的多孔通道适用于正压和负压气密性环境，并设有多组，外界可控的正负气压变化经过所述的密闭多孔通道最终输出到微针内孔中，不管外界温度在100℃内发生变化，还是外界气压在300Kpa内发生变化，阵列多孔通道密封不泄漏，亦能很好满足单细胞微孔微流控分离系统要求。首先，上半层密封孔3通过可拆组密封装置与外界流路接头对接锁紧时，上半层内孔和外界连接密封流体通道，下半层的针连接孔5固定好微针，保证微针受轴向力和径向力出现微小变形不会泄漏；针连接孔5和中间层通孔直接连通，形成密封流体通道。最后，上层内孔、中间通孔和下层内孔形成的密封多孔通道，密封多孔通道可以用于正压流体通道，也可以用于负压流体通道，本方案彻底改变单细胞微孔微流控分离系统手动操作思路，单细胞微孔微流控分离系统由原来收集细胞样本口和试剂注入口共用一个口，改变成试剂注入口和细胞收集口为一进一出不同的两个口，使单细胞微孔微流控分离系统自动化操作替代人工操作。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种用于高通量分离单个细胞微颗粒的通孔型密封盖，其特征在于：包括盖体(11)，所述盖体(11)自上而下水平分为上半层、中间层、下半层，所述上半层上开设有连通盖体(11)上表面的多组密封孔(3)，所述中间层上开设有多组导气孔(4)，所述下半层上开设有连通盖体(11)下表面的多组针连接孔(5)；

所述中间层的导气孔(4)与所述上半层的密封孔(3)连通且同心，所述中间层的导气孔(4)和所述下半层的针连接孔(5)连通，且同心，所述密封孔(3)、导气孔(4)、针连接孔(5)形成多孔通道；

所述密封孔(3)上设有可拆组密封装置，用于与外界的流路接头管件连接且实现密封。

2.根据权利要求1所述的一种用于高通量分离单个细胞微颗粒的通孔型密封盖，其特征在于：所述可拆组密封装置包括内嵌于密封孔(3)的螺套，用于与外界的流路接头管件上的螺牙配合连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于高通量分离单个细胞微颗粒的通孔型密封盖，其特征在于：所述密封孔(3)底设有橡胶密封圈，所述导气孔(4)靠近密封孔(3)的一端贯穿所述橡胶密封圈。

4.根据权利要求3所述的一种用于高通量分离单个细胞微颗粒的通孔型密封盖，其特征在于：所述导气孔(4)直径小于密封孔(3)、针连接孔(5)的直径。

5.根据权利要求1所述的一种用于高通量分离单个细胞微颗粒的通孔型密封盖，其特征在于：所述密封孔(3)、导气孔(4)、针连接孔(5)的数量为8-96个。

6.根据权利要求1所述的一种用于高通量分离单个细胞微颗粒的通孔型密封盖，其特征在于：所述针连接孔(5)用于与外界微针滑配连接，所述针连接孔(5)和所述微针外壁间注有密封粘合胶。

7.根据权利要求1所述的一种用于高通量分离单个细胞微颗粒的通孔型密封盖，其特征在于：所述盖体(11)为非金属板材材料制成。

8.根据权利要求1所述的一种用于高通量分离单个细胞微颗粒的通孔型密封盖，其特征在于：所述盖体(11)的形状可以是长方体、立方体、圆柱体等各种形状。

9.根据权利要求1所述的一种用于高通量分离单个细胞微颗粒的通孔型密封盖，其特征在于：所述盖体(11)下表面可连接用于防止渗漏的密封垫，所述盖体(11)下表面设有用于固定密封垫的固定孔(6)。

10.根据权利要求1所述的一种用于高通量分离单个细胞微颗粒的通孔型密封盖，其特征在于：所述密封盖四周设有限位孔(7)，所述限位孔(7)用于将密封盖与试验仪器固定。

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