CN219079542U - 一种基于鞘流聚焦的压电单细胞分选装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于鞘流聚焦的压电单细胞分选装置，所述压电单细胞分选装置包括基板和上盖板，所述上盖板覆盖在所述基板上；所述上盖板的底部设置有线槽，与所述基板配合形成管道；所述管道包括第一管道和第二管道，所述第一管道的一端与所述第二管道的一端连接；所述基板上设置有第一压电致动器和第二压电致动器，所述第一压电致动器和第二压电致动器分别设置在所述第一管道和第二管道的连接处的两侧。本实用新型通过压电致动器基于鞘流聚焦技术对细胞液进行的压电分离操作，无需对单细胞进行标记，操作简单，且有效降低单细胞的损伤，同时能够提高单细胞分选的效率，有助于后续单细胞的分析操作。

Description

一种基于鞘流聚焦的压电单细胞分选装置

技术领域

本实用新型主要涉及单细胞分选技术领域，具体涉及一种基于鞘流聚焦的压电单细胞分选装置。

背景技术

细胞是生物体基本的结构和功能单位，同时也是生命活动的基本单位，因此基于单细胞水平的研究能在更深层次上揭示生命活动的发展规律，而单细胞分选技术则是单细胞研究的关键。

常见的单细胞分选技术包括有限稀释法、显微操作法、流式细胞分选法、激光显微切割法以及微流控分选法，而这些方法均存在分选效率低、操作复杂、在分选操作中易对单细胞造成损坏，影响单细胞分析操作的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于鞘流聚焦的压电单细胞分选装置，通过压电致动器基于鞘流聚焦技术对细胞液进行压电分离操作，无需对单细胞进行标记，操作简单，且有效降低单细胞的损伤，同时能够提高单细胞分选的效率，有助于后续单细胞的分析操作。

本实用新型提高了一种基于鞘流聚焦的压电单细胞分选装置，所述压电单细胞分选装置包括基板和上盖板，所述上盖板覆盖在所述基板上；

所述上盖板的底部设置有线槽，与所述基板配合形成管道；

所述管道包括第一管道和第二管道，所述第一管道的一端与所述第二管道的一端连接，所述第一管道的另一端分叉形成第一子管道、第二子管道和第三子管道，所述第二管道的另一端分叉形成第四子管道、第五子管道和第六子管道；

所述基板上设置有压电致动器，所述压电致动器包括第一压电致动器和第二压电致动器，所述第一压电致动器和第二压电致动器分别设置在所述第一管道和第二管道的连接处的两侧。

所述管道还包括第三管道和第四管道，所述第三管道的一端与所述第一压电致动器连接，所述第三管道的另一端连接在所述第一管道和第二管道的连接处，所述第四管道的一端与所述第二压电致动器连接，所述第四管道的另一端连接在所述第一管道和第二管道的连接处。

所述上盖板开设有第一进液口、第二进液口、第三进液口、第一出液口、第二出液口和第三出液口；

所述第一进液口与所述第一子管道的端口相接，所述第二进液口与所述第二子管道的端口相接，所述第三进液口与所述第三子管道的端口相接；

所述第一出液口与所述第四子管道的端口相接，所述第二出液口与所述第五子管道的端口相接，所述第三出液口与所述第六子管道的端口相接。

所述基板上设置有第一电源组件、第二电源组件、第一电路连接线和第二电路连接线，所述第一电源组件基于所述第一电路连接线与所述第一压电致动器电性连接，所述第二电源组件基于所述第二电路连接线与所述第二压电致动器电性连接。

所述第一子管道中设置有第一细胞过滤器，所述第二子管道中设置有第二细胞过滤器，所述第三子管道中设置有第三细胞过滤器；

所述第四子管道中设置有第四细胞过滤器，所述第五子管道中设置有第五细胞过滤器，所述第六子管道中设置有第六细胞过滤器。

所述第一子管道中设置有第一液体阻尼器，所述第二子管道中设置有第二液体阻尼器，所述第三子管道中设置有第三液体阻尼器。

所述基板上设置有传感器，所述第一管道上设置有监测点，所述传感器对应所述监测点。

所述传感器与所述第一电源组件、第二电源组件对应电性连接。

所述上盖板的材质为聚二甲基硅氧烷，或所述上盖板的材质为弹性材料。

所述基板的材质为玻璃，或所述基板的材质为有机玻璃。

本实用新型提供了一种基于鞘流聚焦的压电单细胞分选装置，通过压电致动器基于鞘流聚焦技术对细胞液进行压电分离操作，无需对单细胞进行标记，操作简单，且有效降低单细胞的损伤，同时能够提高单细胞分选的效率，有助于后续单细胞的分析操作。

附图说明

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

图1是本实用新型实施例中的压电单细胞分选装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的第一液体阻尼器结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了本实用新型实施例中的压电单细胞分选装置结构示意图，如图1所示，所述压电单细胞分选装置包括基板1和上盖板2，所述上盖板2覆盖固定在所述基板1上，所述上盖板2的底部设置有线槽，所述线槽与所述基板1配合形成管道。

在本实施例的一个可选实现方式中，所述上盖板的材质为聚二甲基硅氧烷，或所述上盖板的材质为弹性材料。

具体的，所述聚二甲基硅氧烷，即PDMS(Polydimethylsiloxane)，是一种疏水类的有机硅物料。所述聚二甲基硅氧烷具有生理惰性、电绝缘性以及良好的化学稳定性，在对单细胞进行分选操作时，能够有效地保护单细胞，同时不会对单细胞的分选操作造成干扰。

更多的，所述弹性材料同样具有生理惰性、电绝缘性以及良好的化学稳定性，在对单细胞进行分选操作时，同样能够有效地保护单细胞，同时不会对单细胞的分选操作造成干扰。

在本实施例的一个可选实现方式中，所述基板的材质为玻璃，或所述基板的材质为有机玻璃。

具体的，所述玻璃和所述有机玻璃的强度和硬度高，作为基板可稳定承载所述压电单细胞分选装置的其余部件。

在本实施例的一个可选实现方式中，所述管道包括第一管道31和第二管道32，所述第一管道31的一端端口与所述第二管道32的一端端口相连接，所述第一管道31的另一端分叉形成第一子管道311、第二子管道312和第三子管道313，所述第二管道32的另一端分叉形成第四子管道321、第五子管道322和第六子管道323。

更多的，所述上盖板2开设有第一进液口51、第二进液口52、第三进液口53，其中，所述第一进液口51与所述第一子管道311的端口相接，所述第二进液口52与所述第二子管道312的端口相接，所述第三进液口53与所述第三子管道313的端口相接。

在本实施例的一个可选实现方式中，所述第一进液口51和第三进液口53用于注入鞘流液，所述第二进液口52用于注入细胞样品液，所述鞘流液通过所述第一子管道311和所述第三子管道313，所述细胞样品液通过所述第二子管道312，所述鞘流液和所述细胞样品液在所述第一子管道311、第二子管道312和第三子管道313的交接处混合。

在本实施例的一个可选实现方式中，所述第一子管道311中靠近所述第一进液口51的一端设置有第一细胞过滤器3111，所述第二子管道312中靠近所述第二进液口52的一端设置有第二细胞过滤器3121，所述第三子管道313中靠近所述第三进液口53的一端设置有第三细胞过滤器3131，所述鞘流液和所述细胞样品液在通过对应子管道时均通过对应子管道所设置的细胞过滤器，所述第一细胞过滤器3111、第二细胞过滤器3121和第三细胞过滤器3131用于防止杂质进入管道中导致管道堵塞，提高单细胞分选的效率。

在本实施例的一个可选实现方式中，所述第一细胞过滤器3111、第二细胞过滤器3121和第三细胞过滤器3131采用膜径为5μm-150μm的细胞过滤器，可根据实际需求选择适当的膜径。

在本实施例的一个可选实现方式中，所述第一子管道311中靠近所述第一管道31和所述第二管道32的连接处的一端设置有第一液体阻尼器3112，所述第二子管道312中靠近所述第一管道31和所述第二管道32的连接处的一端设置有第二液体阻尼器3122，所述第三子管道313中靠近所述第一管道31和所述第二管道32的连接处的一端设置有第三液体阻尼器3132，所述第一液体阻尼器3112、第二液体阻尼器3122和第三液体阻尼器3132用于维持稳定的流速，实现稳定的鞘流液和细胞样品液的集中混合，提高单细胞分选的效率。

具体的，图2示出了本实用新型实施例中的第一液体阻尼器结构示意图，如图2所示，所述第一液体阻尼器3112为具有多个U型管互相连接形成的结构，多个U型管能有效地稳定鞘流液和细胞样品液的流速，提高单细胞分选的效率。

需要说明的是，所述第二液体阻尼器3122、第三液体阻尼器3132的结构与所述第一液体阻尼器3112完全相同，具体可参照图2，这里不再一一赘述。

在本实施例的一个可选实现方式中，在所述第一管道31中设置有流体聚焦区，所述流体聚焦区位于所述第一子管道311、第二子管道312和第三子管道313的连接处与所述第一管道31和第二管道32的连接处之间的一段，所述流体聚焦区用于将所述鞘流液和所述细胞样品液的混合液维持流动在管道的中间，以保证所述混合液中的细胞在没有收到压电分离操作前，细胞流向所述第五子管道322，实现细胞分离的准确，同时有利于对混合液中目标细胞的检测。

在本实施例的一个可选实现方式中，所述基板1上设置有传感器7，所述第一管道31的流体聚焦区中设置有监测点，所述传感器7对应所述监测点，所述传感器7用于检测混合液中的目标细胞。

在本实施例的一个可选实现方式中，所述基板1上设置有第一压电致动器41和第二压电致动器42，所述第一压电致动器41设置在所述第一管道31和第二管道32的连接处的一侧，所述第二压电致动器42设置在所述第一管道31和第二管道32的连接处的另一侧。

更多的，所述管道还包括第三管道33和第四管道34，所述第三管道33的一端与所述第一压电致动器41连接，所述第三管道33的另一端连接在所述第一管道31和第二管道32的连接处，所述第四管道34的一端与所述第二压电致动器42连接，所述第四管道34的另一端连接在所述第一管道31和第二管道32的连接处。

具体的，所述传感器7基于所述监测点检测混合液中的目标细胞，若检测到目标单细胞，则启动所述第一压电致动器41和第二压电致动器42，产生压电作用力，通过所述第三管道33和第四管道34传递到第二管道32中，所述压电作用力使所述目标单细胞向两侧散开，进入所述第四子管道321和第六子管道323中，若检测到非目标细胞，则不启动所述第一压电致动器41和第二压电致动器42，所述非目标细胞依然流动在管道中央，从而进入所述第五子管道322中。

在本实施例的一个可选实现方式中，所述基板1上设置有第一电源组件61、第二电源组件62、第一电路连接线63和第二电路连接线64，所述第一电源组件61基于所述第一电路连接线63与所述第一压电致动器41电性连接，所述第二电源组件62基于所述第二电路连接线64与所述第二压电致动器42电性连接，所述第一电源组件61和第二电源组件62为所述第一压电致动器41和第二压电致动器42提供电源。

更多的，所述传感器7与所述第一电源组件61、第二电源组件62对应电性连接，所述第一电源组件61和第二电源组件62为所述传感器7提供电源。

在本实施例的一个可选实现方式中，所述上盖板2还开设有第一出液口54、第二出液口55和第三出液口56，所述第一出液口54与所述第四子管道321的端口相接，所述第二出液口55与所述第五子管道322的端口相接，所述第三出液口56与所述第六子管道323的端口相接。

在本实施例的一个可选实现方式中，所述第一出液口54和第三出液口56为目标单细胞收集口，所述第二出液口55为非目标细胞收集口，所述目标单细胞收集口用于收集目标单细胞，所述非目标细胞收集口用于收集非目标细胞。

在本实施例的一个可选实现方式中，所述第四子管道321中靠近所述第一出液口54的一端设置有第四细胞过滤器3211，所述第五子管道322中靠近所述第二出液口55的一端设置有第五细胞过滤器3221，所述第六子管道323中靠近所述第三出液口56的一端设置有第六细胞过滤器3231，所述第四细胞过滤器3211、第五细胞过滤器3221和第六细胞过滤器3231用于滤除经过压电分离操作后的细胞液中的杂质，提高单细胞分选的效率。

综上，本实用新型实施例提供了一种基于鞘流聚焦的压电单细胞分选装置，所述压电单细胞分选装置通过基板1和上盖板2配合形成第一管道31和第二管道32，并分叉形成第一子管道311、第二子管道312、第三子管道313，将鞘流液注入第一子管道311和第三子管道313中，细胞样品液注入第二子管道312中，通过细胞过滤器的过滤，以及液体阻尼器，基于第一压电致动器41和第二压电致动器42，配合传感器7，基于鞘流聚焦技术形成压电分离操作，进行单细胞分选操作，分离目标单细胞和非目标细胞，无需对单细胞进行标记，操作简单，且有效降低单细胞的损伤，同时能够提高单细胞分选的效率，有助于后续单细胞的分析操作。

另外，以上对本实用新型实施例所提供的一种基于鞘流聚焦的压电单细胞分选装置进行了详细介绍，本文中采用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，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实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种基于鞘流聚焦的压电单细胞分选装置，其特征在于，所述压电单细胞分选装置包括基板和上盖板，所述上盖板覆盖在所述基板上；

所述上盖板的底部设置有线槽，与所述基板配合形成管道；

所述管道包括第一管道和第二管道，所述第一管道的一端与所述第二管道的一端连接，所述第一管道的另一端分叉形成第一子管道、第二子管道和第三子管道，所述第二管道的另一端分叉形成第四子管道、第五子管道和第六子管道；

所述基板上设置有第一压电致动器和第二压电致动器，所述第一压电致动器和第二压电致动器分别设置在所述第一管道和第二管道的连接处的两侧。

2.如权利要求1所述的压电单细胞分选装置，其特征在于，所述管道还包括第三管道和第四管道，所述第三管道的一端与所述第一压电致动器连接，所述第三管道的另一端连接在所述第一管道和第二管道的连接处，所述第四管道的一端与所述第二压电致动器连接，所述第四管道的另一端连接在所述第一管道和第二管道的连接处。

3.如权利要求1所述的压电单细胞分选装置，其特征在于，所述上盖板开设有第一进液口、第二进液口、第三进液口、第一出液口、第二出液口和第三出液口；

所述第一进液口与所述第一子管道的端口相接，所述第二进液口与所述第二子管道的端口相接，所述第三进液口与所述第三子管道的端口相接；

所述第一出液口与所述第四子管道的端口相接，所述第二出液口与所述第五子管道的端口相接，所述第三出液口与所述第六子管道的端口相接。

4.如权利要求1所述的压电单细胞分选装置，其特征在于，所述基板上设置有第一电源组件、第二电源组件、第一电路连接线和第二电路连接线，所述第一电源组件基于所述第一电路连接线与所述第一压电致动器电性连接，所述第二电源组件基于所述第二电路连接线与所述第二压电致动器电性连接。

5.如权利要求1所述的压电单细胞分选装置，其特征在于，所述第一子管道中设置有第一细胞过滤器，所述第二子管道中设置有第二细胞过滤器，所述第三子管道中设置有第三细胞过滤器；

所述第四子管道中设置有第四细胞过滤器，所述第五子管道中设置有第五细胞过滤器，所述第六子管道中设置有第六细胞过滤器。

6.如权利要求1所述的压电单细胞分选装置，其特征在于，所述第一子管道中设置有第一液体阻尼器，所述第二子管道中设置有第二液体阻尼器，所述第三子管道中设置有第三液体阻尼器。

7.如权利要求4所述的压电单细胞分选装置，其特征在于，所述基板上设置有传感器，所述第一管道上设置有监测点，所述传感器对应所述监测点。

8.如权利要求7所述的压电单细胞分选装置，其特征在于，所述传感器与所述第一电源组件、第二电源组件对应电性连接。

9.如权利要求1所述的压电单细胞分选装置，其特征在于，所述上盖板的材质为聚二甲基硅氧烷，或所述上盖板的材质为弹性材料。

10.如权利要求1所述的压电单细胞分选装置，其特征在于，所述基板的材质为玻璃，或所述基板的材质为有机玻璃。

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