CN114164104A - 一种基于微流控芯片的单细胞非牛顿液滴封装装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于微流控芯片技术领域，提出一种基于微流控芯片的单细胞非牛顿液滴封装装置及方法。粘弹性迁移可在较低流通量下实现细胞排序，避免高流率导致的高水平流动截断力；采用电容式阻抗传感器来检测细胞，采用表面声波主动截断含有有序细胞的均匀液柱界面，形成可控的单细胞液滴封装。通过调节细胞数密度、液柱长度和声波频率，可实现高效率，生物友好的单细胞非牛顿液滴封装，有望用于生命科学、环境科学、化学领域对单细胞、检测分析或培养。

Description

一种基于微流控芯片的单细胞非牛顿液滴封装装置及方法
技术领域
本发明涉及微流控芯片领域，具体涉及一种基于微流控芯片的单细胞非牛顿液滴封装装置及方法。
背景技术
随着生命科学在近几年的迅猛发展，细胞多样性的更深入认识使得单个细胞分析越显重要。即使相同基因的细胞也会在尺寸、基因表达、生长特性等方面存在不小差异。因此，需要采用一定的研究手段对足够样本量的单个细胞进行检测和分析，从而为细胞种群划分、疾病早期诊断、治疗与管理等提供精准信息。
基于液滴微流控技术的单细胞检测在近十年来引发了广泛研究兴趣并获得了显著发展。液滴微流控技术可将单个细胞封装在尺度相当的微液滴里，并进行每秒钟上千液滴的高通量操控。由于封装液滴尺度极小，细胞分泌物很快可在其所处液滴中达到可检测浓度。利用微流控技术可对封装特定细胞的液滴进行筛选，在一定时间内对其单独跟踪，对单细胞生长过程、应激特性、细胞耐药性等进行独立分析和检测。此外，将细胞培养液作为液滴相，微液滴封装细胞还可实现大批量的单细胞三维培养，为组织工程、再生医学等应用提供可靠平台。而在这些实际应用中，液滴相多为含有人工高分子及各类大分子药物成分的复杂流体或胶体，具有较强的非牛顿特性。因此，亟需建立一种高效、友好的单细胞非牛顿液滴封装方法及微流控装置。
现有基于液滴微流控技术的细胞封装主要分被动封装和主动封装两类。被动封装可以在含有流体聚焦、T型、同轴毛细管和微喷嘴交叉流动等结构的微流控芯片中实现，例如：一种用于稀有细胞获取与单细胞封装的微流控芯片(专利号：CN202010547643.3)中利用流体聚焦的方式，自上而下依次堆叠设置上流道层、滤膜层、下流道层，采用微孔滤膜技术对样本液中的稀有细胞进行富集，采用液滴技术对富集细胞进行封装；定量检测血液中癌细胞的微流控芯片(专利号：CN202110696298.4)将细胞封装、混合、孵化、“T形”夹流液滴生成、液滴融合和液滴捕获等功能集成在一片微流控芯片上，一体化结构设计可简化检测操作、提高检测效率。主动封装一般利用声、光、电或磁场力将细胞或者颗粒引导至液滴产生区域，并在细胞产生或者颗粒接近油水界面时主动产生液滴，例如：用于检测生物组分的方法和系统(专利号：CN201380053258.1)利用激光器来产生封装细胞的液滴从而于检测和或定量生物样本如肿瘤细胞(例如，循环肿瘤细胞)中的特定组分。无论被动还是主动封装，在细胞处理方面一般采用两种方法。一是将细胞悬液直接输送到液滴生成部位，这往往会导致单个液滴中会封装随机个数的细胞，这往往会导致细胞封装速率太慢且外围设备复杂；二是预先对细胞悬液进行高度稀释，而这样会有大量的液滴不包含细胞，且液滴中细胞数量符合泊松分布，导致试剂浪费和细胞通量的降低，并带来额外的空液滴剔除工作。
此外，在实际生物医学应用中，一般采用提高流率来增加装置的流通量和细胞封装效率。这必然会导致几方面问题。首先，连续相流率的提高会导致液滴和封装细胞受到更高的压力和剪切力；其次，连续相流率的提高会导致液滴生成模式从挤压式向射流式转变，微液滴的单分散性必然下降；尤其重要的是，当液滴相的非牛顿特性较强时，射流模态下会出现长距离连珠串现象，根本无法形成稳定的均匀液滴；同时，非牛顿液滴断裂过程仲的拉伸黏度急剧提高，导致黏性截断力增大。这些作用力通常会引起细胞力生物学效应或影响细胞活性。
基于此，本专利提出一种基于粘弹性迁移和均匀液柱截断的单细胞非牛顿液滴封装方法及微流控装置。粘弹性迁移可在较低流通量下实现细胞排序，避免高流率导致的高水平流动截断力；均匀液柱截断即采用表面声波主动截断含有有序细胞的均匀液柱界面，形成可控的单细胞液滴封装。通过调节细胞数密度、液柱长度和声波频率，可实现高效率，生物友好的单细胞非牛顿液滴封装。
发明内容
本发明旨在提供一种新的细胞封装方法和其适配的细胞封装装置。通过对整个液柱的整体封装而后将规则排列、等频率的细胞通入液柱中，采用表面声波对液柱与细胞通过频率等频率对液柱进行主动截断后形成包封单个细胞的液滴封装。且通过单片机测出细胞通过速率，反馈给表面声波发生器以达到对含有单个细胞液柱的精准截断。
本发明的技术方案：
一种基于微流控芯片的单细胞非牛顿液滴封装装置，包括微流控芯片3、嵌入式系统6、阻抗传感器7、包封单细胞液滴悬浮液池4和废液池5。
所述微流控芯片3包括连续相入口3-1、螺旋微通道3-2、包封单细胞液滴出口3-6、废液出口3-7、流动聚焦装置3-3、螺旋微通道3-2、微流控芯片主通道3-4和汇聚通道3-5。螺旋微通道3-2的始端接入细胞悬浮液，末端接入流动聚焦装置3-3，连续相入口3-1接入连续相，与连续相入口3-1相连的微通道分为两支，两条分支分别对称位于与螺旋微通道3-2两侧，并与螺旋微通道3-2末端汇聚交叉在流动聚焦装置3-3处，流动聚焦装置3-3与微流控芯片主通道3-4始端相连，离散相在微流控芯片主通道3-4内形成稳定的液柱3-8。微流控芯片主通道3-4的出口端包括包封单细胞液滴出口3-6和废液出口3-7，包封单细胞液滴出口3-6位于微流控芯片主通道3-4末端，且连接包封单细胞液滴悬浮液池4用来收集截断后包封单细胞的液滴3-9，临近微流控芯片主通道3-4末端处，由微流控芯片主通道3-4末端发出两条相对于微流控芯片主通道3-4对称的分支通道，分支通道最后汇合并与废液出口3-7相连，废液出口3-7连接废液池5用来收集废液。所述的阻抗传感器7由两个铂电极组成分别贴附在微流控芯片主通道3-4初始段两侧，每个Pt电极均依次连接嵌入式系统6、声波发生器8；
所述声波发生器8包括压电基底和叉指换能器。声波发生器8为两个，均嵌入微流控芯片3中，且对称分布于微流控芯片主通道3-4中段两侧，叉指换能器用于产生声波截断液桥头形成包封单细胞的液滴3-9。声波发生器8接收嵌入式系统6计算出含有单细胞液桥到达时间给声波发生器8下达信号，声波发生器8充能截断液桥从而产生包封单细胞的液滴。
进一步地，微流控芯片主通道3-4的长度应当确保：当所检测细胞达到位于声波发生器8之前，来自于响应该细胞信息的信号能够由阻抗传感器7传输至嵌入式系统6并到达声波发生器8。
进一步地，所述的微流控芯片3的微通道的主体是长度为厘米级的直通道，直通道截面的宽度与高度均为百微米级；直通道宽高比为5：3。
进一步地，流量泵1、导管2及包封单细胞液滴悬浮液池4、废液池5构成流路；其中，流量泵1通过导管2与微流控芯片3的连续相入口3-1、螺旋微通道3-2连接，用于将离散相和连续相引入微流控通道。
进一步地，微流控芯片3使用PDMS材料，经过配胶、匀胶、倒胶、干燥、切胶、打孔、清洗这些标准化的微加工方法，通过与洁净的载玻片键合而成。
进一步地，所述压电基底为双面抛光的128°Y切铌酸锂与微流控芯片3贴合。
进一步地，所述阻抗传感器7由两个平面铂电极和其外围电路组成，宽度20μm，电极间的间距为30μm。
上述的一种基于微流控芯片的单细胞非牛顿液滴封装装置进行单细胞非牛顿液滴封装的方法，过程为：将离散相和连续相同时注入通道中，细胞悬浮液经过粘弹性排序后，二者在流动聚焦装置3-3处汇合，两侧连续相对离散相的挤压以及拉伸主导的流场将离散相驱动成一个稳定的液柱3-8，随后嵌入式系统6计算出由阻抗传感器7检测细胞到达截断点处的时间，同时声波发生器8开始工作。在声波发生器8产生的声场的作用下生成稳定包封单细胞的液滴随后，生成的包封单细胞的液滴由包封单细胞液滴悬浮液池4收集。微流控芯片3的主通道3-4是生成液柱3-8和包封单细胞的液滴3-9物理空间，包封单细胞的液滴3-9是在声表面波效应作用下实现的，通过控制声场发生的频率可以保证每个液滴里只包封一个单细胞。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用三种系统——粘弹性排序汇聚系统、检测系统、截断系统，三个系统工作作用相互协作，将单细胞有序排序汇聚，再对整个液柱进行封装，利用检测系统和截断系统对液柱进行有效截断形成包封单细胞的液滴，从而达到封装效率高的目的，克服以往被动封装受限于泊松分布效率低的情况。
(2)本发明采用电容式阻抗传感器来检测细胞，其造价低，精度有保证，整个系统的并且结构简单，集成度高，外围设备要求不高，易于推广，可用于生命科学、环境科学、化学领域对单个细胞的分析或培养。
附图说明
图1是一种采用新型细胞封装方法的封装装置的结构图；
图2是微流控通道设计图；(a)是俯视图，(b)是剖面图；
图3是一种新型细胞封装方法的示意图；(a)是状态一，(b)是状态二；(c)是状态三；
图4是粘弹性排序汇聚示意图；
图5是细胞流过阻抗变化波形图；
图6是采用新型细胞封装方法的细胞封装装置；
图中：1流量泵；2导管；3微流控芯片；3-1连续相入口；3-2螺旋微通道；3-3流动聚焦装置；3-4微流控芯片主通道；3-5汇聚通道；3-6包封单细胞液滴出口；3-7废液出口；3-8液柱；3-9包封单细胞的液滴；4包封单细胞液滴悬浮液池；5废液池；6嵌入式系统；7阻抗传感器；8声波发生器；9计算机；10高速CCD相机；11显微镜。
具体实施方式
一下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式
图1所示为本发明的一种采用新型细胞封装方法的封装装置结构图，包括微流控芯片、粘弹性排序汇聚系统、嵌入式系统、截断系统、泵源、储液池和导管。
如图2所示是微流控通道设计图的俯视图和剖面图一共包含两个入口两个出口，内管道采用疏水性材质。3-2微螺旋通道一侧通入细胞悬浮液，使细胞由在粘弹性流体中排序汇聚，另外一侧通入3-3流动聚焦装置作为分散相(水相)。3-3流动聚焦装置从横向主通道通入分散相(水相)溶液，两侧副通道通入连续相(油相)控制连续相的流速和通量，使其在不截断分散相的情况下对分散相进行整体性的包裹。对整个分散相进行封装且细胞在分散相内尽可能的均匀排列之后，在合适的时间施加声波作用力将含有单个细胞整体封装的液柱进行截断这样就可产生包封单个细胞的液滴，随后进入汇聚通道，包封细胞的液滴流入4包封单细胞液滴悬浮液池，废液流入5废液池。
如图3是一种新型细胞封装方法的示意图，首先细胞在粘弹性排序汇聚系统中有序排列后流入流动聚焦装置、由阻抗传感器根据阻值的变化来检测细胞流过的速度，随之根据一定的拟合函数在合适的时间，对截断系统发出信号，电压经过电压放大电路后控制叉指换能器产生声波对液柱3-8进行截断形成包封单细胞的液滴3-9。
如图4是粘弹性排序汇聚示意图。粘弹性排序汇聚系统主要由螺旋微通道和流动聚焦装置构成，细胞在通道和粘弹性液体内主要受截断力引起的升力和壁面引起的升力、Dean流阻力和粘弹性液体的弹性特性引起的弹性力这三种力让细胞尽可能的靠近管道中轴线和等序排列，从注入细胞悬浮液时细胞由无序状态变得有序，进入流动聚焦装置。
如图5是细胞流过阻抗变化波形图，在LC(低电导率)缓冲液中活细胞经过时会出现阻抗值的下降，利用这一原理可检测细胞如图中a点是无细胞时的LC缓冲液的阻抗约为7.06*108Ω，当有细胞流过时测得的电阻抗会下降到7.01*108Ω左右如图中点b，随后细胞经过之后电阻又恢复7.06*108Ω如c点，这样在微流控芯片上利用两个电容式电极(阻抗传感器)便可测出液滴的速度。
如图6所示，本发明装置的流路由流量泵1、四根导管2和包封单细胞液滴悬浮液池4和废液池5组成。注射器通过导管与微流控芯片入口连接，单细胞液滴悬浮液池4与微流控芯片的包封单细胞液滴出口3-6连接，实现包封单细胞液滴的收集。本发明实施中，还设置显微镜11、高速CCD相机10、计算机9，共同构成了一种单分散非牛顿微液滴制备的微流控系统。
工作时，将细胞悬浮液通过泵的作用通入螺旋微通道随后进入流动聚焦装置，在流动聚焦装置中完成对整体液柱的封装，在微流控芯片主通道形成包封单个细胞的液滴，最后流进汇聚通道，在汇聚通道中包封单个细胞的液滴经过包封单细胞液滴出口3-6流出，其余废液经过废液出口3-7流出。
下面详细介绍本发明的原理：
(1)基于均匀液柱截断的单细胞封装方法
本发明的细胞封装方法在传统的被动封装和主动封装之间寻找到一个良好的结合点，其封装原理图如图4所示，先对含有尽可能均匀的单细胞排列的液柱在流动聚焦装置中进行整体封装，随后再依靠外力(本发明采用的是声表面波)有序的将液柱截断形成包封单个细胞的液滴。
(2)粘弹性排序汇聚方法
在惯性聚焦中，颗粒的迁移和平衡主要是由于两种力量，即截断力引起的升力和壁面引起的升力。这种截断力将颗粒从中心推向壁面，被称为FLS，定义为：
Figure BDA0003389953540000071
其中U代表体积流量，a是细胞的尺寸，ρ是流体密度，
Figure BDA0003389953540000072
是通道的内壁直径，其中w和h分别是通道的宽度和高度。
通道内由于外壁高压和内壁低压的压力差，形成了反旋转涡流。这个流动结构称为Dean流。Dean流引起的阻力表示为FD，定义为：
Figure BDA0003389953540000073
FD的方向和大小根据细胞在涡流中的位置而变化。此外，在非牛顿粘弹性流体中，粘弹性流体的弹性特性诱发了一个弹性力FE。表示为：
Figure BDA0003389953540000074
在这个三个作用力下，细胞可以在螺旋微通道中尽可能靠近通道中轴线和等序排列。
(3)细胞检测方法
针对微流控测速系统以往都是图像处理的方法，但其需要足够的时间分辨率这需要昂贵的高速摄像机来完成同时也会消耗大量的计算机资源，所以本发明专利采用电阻抗光谱法测量细胞(悬浮液)的交流电特性，从中得到细胞的介电参数。整个测量系统主要由阻抗传感器(苏黎世阻抗系统)，和电流放大器用来表述阻抗的变化。在LC缓冲液(电导率为0.009S/m)中有细胞通过时由于细胞的导电性，会使电阻抗值有所降低，将阻抗传感器内两个电极相隔距离为L，可得根据出线阻抗降低的峰值点得出时间△t可得出细胞的速度Vcell，表示为：
Figure BDA0003389953540000081
可估算出细胞的速度，并多次测得细胞速度Vcell和到达截断点的时间t得出拟合函数关系：
F(Vcell)＝t
进一步确定细胞到达截断点的时间。
本发明装置的具体工作过程如下：
利用流量泵将样品池中的油相和单细胞悬浮液池通入微流控芯片3，单细胞悬浮液经过3-2螺旋微通道，利用粘弹性排序将细胞有序等间隔排列进入3-3流动聚焦装置，随后油相从流动聚焦装置两侧流入对整个单细胞悬浮液进行封装，整个封装液柱内细胞单细胞有序等间隔排列，流入微流控芯片主通道3-4到达阻抗传感器7处进行细胞的速度检测随后嵌入式系统6将到达声波发生器处时间计算出给声波发生器下达指令，当含有单个细胞的液柱头端到达声波发生器处，声波发生器8发出声表面波截断液柱形成包封单个细胞的液滴，包封后的液滴进入汇聚通道3-5，其中包封单细胞液滴经过包封单细胞液滴出口进入包封单细胞液滴悬浮液池4，其余废液经过废液出口3-7流出到废液池5。
本实施例中，微流控芯片采用标准软光刻方法加工，用PDMS材料制作，与洁净载玻片键合封装，构成常见的玻璃-PDMS芯片。微流控芯片包括3-2螺旋微通道部分、流动聚焦装置3-3部分和汇聚通道3-5部分如图2，其中，载玻片厚度H3为1.1mm，PDMS厚度H1为0.5-1cm螺旋微通道为宽度WS＝50μm高度HS＝70μm的螺旋通道，螺旋微通道的值需要根据不同大小的粒子变化满足以下式子最佳：
ap/Dh≥0.07
其中ap是细胞的直径Dh是螺旋微通道内壁直径，流动聚焦装置高度HF＝150μm宽度WF＝250μm。微流控芯片主通道为拉长测速系统与声波发生器之间距离采用弯曲通道宽度WC＝250μm高度HC＝150μm汇聚通道6部分，直通道高度H＝150μm，宽度W＝250μm，长度L＝4cm。
本实例中分散相采用等摩尔的LC缓冲液，由去离子水，并辅以280mM的肌醇、0.1mM的乙酸钙、0.1mM的乙酸镁和1mM的L-组氨酸并混合以2M分子量的聚环氧乙烷，质量分数为0.1％-1％。通过以上将去离子水的电导率调整为0.009S/m的粘弹性流体。对于连续相采用含有1％的Span80的十六烷。
本实施例中，弧形叉指换能器是以双面抛光的128°Y切铌酸锂(128°Y-cutLiNbO3)为基底，叉指换能器弧度指条宽度为25μm，所述信号发生器用于给叉指换能器发送正弦波，实现“声-电换能”。
本实施例中选取的嵌入式系统MCU为STM32,阻抗传感器由两个平面铂(Pt)组成，宽度约20μm，电极间的间距约为30μm。声波发生器产生的声表面波由叉指换能器产生。泵源采用可编程步进电机驱动的注射泵。
本实施例中，具体应用时，本发明的微流控装置、显微镜11、高速CCD相机10和计算机9构成完整的液滴生成系统(如图6)。选用橄榄油作为连续相，添加少量聚合物的LC缓冲液为离散相。通过细胞悬浮液的粘弹性流体排序汇聚可以控制细胞有序到达流动聚焦装置3-3，通过检测系统和截断系统的协作可以控制每个液滴中只封装一个细胞。显微镜11放大微通道内包封单细胞液滴生成图像，经过高速CCD相机9采集，最后显示在计算机10屏幕上。
本发明提供的一种单细胞非牛顿液滴封装方法及微流控装置，设计巧妙，操作简单高效。在非牛顿流体生成的含有单细胞均匀排列的液柱，利用声场作用截断界面液柱形成稳定的包封单细胞的液滴，通过细胞的有序排列和三个系统协作，实现包封单细胞的液滴的稳定控制，在化学、生物、医学和材料科学领域均有较好应用前景。

Claims (9)

1.一种基于微流控芯片的单细胞非牛顿液滴封装装置，其特征在于，包括微流控芯片(3)、嵌入式系统(6)、阻抗传感器(7)、包封单细胞液滴悬浮液池(4)和废液池(5)；
所述微流控芯片(3)包括连续相入口(3-1)、螺旋微通道(3-2)、包封单细胞液滴出口(3-6)、废液出口(3-7)、流动聚焦装置(3-3)、螺旋微通道(3-2)、微流控芯片主通道(3-4)和汇聚通道(3-5)；螺旋微通道(3-2)的始端接入细胞悬浮液，末端接入流动聚焦装置(3-3)，连续相入口(3-1)接入连续相，与连续相入口(3-1)相连的微通道分为两支，两条分支分别对称位于与螺旋微通道(3-2)两侧，并与螺旋微通道(3-2)末端汇聚交叉在流动聚焦装置(3-3)处，流动聚焦装置(3-3)与微流控芯片主通道(3-4)始端相连，离散相在微流控芯片主通道(3-4)内形成稳定的液柱(3-8)；微流控芯片主通道(3-4)的出口端包括包封单细胞液滴出口(3-6)和废液出口(3-7)，包封单细胞液滴出口(3-6)位于微流控芯片主通道(3-4)末端，且连接包封单细胞液滴悬浮液池(4)用来收集截断后包封单细胞的液滴(3-9)，临近微流控芯片主通道(3-4)末端处，由微流控芯片主通道(3-4)末端发出两条相对于微流控芯片主通道(3-4)对称的分支通道，分支通道最后汇合并与废液出口(3-7)相连，废液出口(3-7)连接废液池(5)用来收集废液；所述的阻抗传感器(7)由两个铂电极组成分别贴附在微流控芯片主通道(3-4)初始段两侧，每个Pt电极均依次连接嵌入式系统(6)、声波发生器(8)；
所述声波发生器(8)包括压电基底和叉指换能器；声波发生器(8)为两个，均嵌入微流控芯片(3)中，且对称分布于微流控芯片主通道(3-4)中段两侧，叉指换能器用于产生声波截断液桥头形成包封单细胞的液滴(3-9)；声波发生器(8)接收嵌入式系统(6)计算出含有单细胞液桥到达时间给声波发生器(8)下达信号，声波发生器(8)充能截断液桥从而产生包封单细胞的液滴。
2.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片的单细胞非牛顿液滴封装装置，其特征在于，微流控芯片主通道(3-4)的长度应当确保：当所检测细胞达到位于声波发生器(8)之前，来自于响应该细胞信息的信号能够由阻抗传感器(7)传输至嵌入式系统(6)并到达声波发生器(8)。
3.根据权利要求1或所述的一种基于微流控芯片的单细胞非牛顿液滴封装装置，其特征在于，所述的微流控芯片(3)的微通道的主体是长度为厘米级的直通道。
4.根据权利要求3或所述的一种基于微流控芯片的单细胞非牛顿液滴封装装置，其特征在于，直通道截面的宽度与高度均为百微米级；直通道宽高比为5：3。
5.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片的单细胞非牛顿液滴封装装置，其特征在于，流量泵(1)、导管(2)及包封单细胞液滴悬浮液池(4)、废液池(5)构成流路；其中，流量泵(1)通过导管(2)与微流控芯片(3)的连续相入口(3-1)、螺旋微通道(3-2)连接，用于将离散相和连续相引入微流控通道。
6.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片的单细胞非牛顿液滴封装装置，其特征在于，微流控芯片(3)使用PDMS材料，经过配胶、匀胶、倒胶、干燥、切胶、打孔、清洗这些标准化的微加工方法，通过与洁净的载玻片键合而成。
7.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片的单细胞非牛顿液滴封装装置，其特征在于，所述压电基底为双面抛光的128°Y切铌酸锂与微流控芯片(3)贴合。
8.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片的单细胞非牛顿液滴封装装置，其特征在于，所述阻抗传感器(7)由两个平面铂电极和其外围电路组成，宽度20μm，电极间的间距为30μm。
9.采用权利要求1-8任一所述的一种基于微流控芯片的单细胞非牛顿液滴封装装置进行单细胞非牛顿液滴封装的方法，其特征在于，过程为：将离散相和连续相同时注入通道中，细胞悬浮液经过粘弹性排序后，二者在流动聚焦装置(3-3)处汇合，两侧连续相对离散相的挤压以及拉伸主导的流场将离散相驱动成一个稳定的液柱(3-8)，随后嵌入式系统(6)计算出由阻抗传感器(7)检测细胞到达截断点处的时间，同时声波发生器(8)开始工作；在声波发生器(8)产生的声场的作用下生成稳定包封单细胞的液滴随后，生成的包封单细胞的液滴由包封单细胞液滴悬浮液池(4)收集；微流控芯片(3)的主通道(3-4)是生成液柱(3-8)和包封单细胞的液滴(3-9)物理空间，包封单细胞的液滴(3-9)是在声表面波效应作用下实现的，通过控制声场发生的频率可以保证每个液滴里只包封一个单细胞。
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