[发明专利]一种细胞分选与定位的微流控芯片及方法

说明书

本发明公开了一种细胞分选与定位的微流控芯片及方法，该芯片包括主流道、分选流道和压力控制流道，主流道一端为样品注射口和鞘液注射口，另一端为主流道出口；分选流道和压力控制流道一端密封，另一端分别为分选流道出口和压力控制流道出口；主流道和分选流道之间通过数个连接流道连接，分选流道和压力控制流道之间通过数个微流道连接；分选流道与微流道连接处为碗状结构；分选流道和压力控制流道设置多组，沿着主流道的样品流动方向依次分布于主流道的不同位置，且每组分选流道与主流道之间的连接流道的直径逐级增大，本发明所公开的芯片聚焦精度高，成本低廉，实验步骤简单，对于海洋生态环境研究以及动物组织或血液样品检测预处理非常有意义。

技术领域

本发明涉及微流控技术，特别涉及一种细胞分选与定位的微流控芯片及方法。

背景技术

在海洋生态环境研究中，微藻作为沿海水域的主要能量来源，对近海环境有着重要的影响。通过荧光和图像的识别，可以获得微藻的种类、繁殖和生物量，从而对水体环境进行评价和预测。而生物组织与血液样本的分离观察也在科学研究、疾病诊疗方面有重大意义。

但显微镜的聚焦和细胞的重叠是图像采集和荧光识别的主要挑战。通过降低样品浓度，可在一定程度上缓解细胞图像重叠的问题。但是会带来大量空白图片，对于检测效率和后期图像处理都会带来不利的影响。现阶段解决这一问题的最好方法是使用流式细胞仪，但流式细胞仪价格高、体积大、不便于携带并且检测步骤复杂，检测成本也比较高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种细胞分选与定位的微流控芯片及方法，以达到可有效改善聚焦精度不高，细胞图像重叠等问题、成本低廉，实验步骤简单的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种细胞分选与定位的微流控芯片，包括主流道、分选流道和压力控制流道，所述主流道一端为样品注射口和鞘液注射口，另一端为主流道出口；所述分选流道和压力控制流道一端密封，另一端分别为分选流道出口和压力控制流道出口；所述主流道和分选流道之间通过数个连接流道连接，所述分选流道和压力控制流道之间通过数个微流道连接；所述分选流道与微流道连接处为碗状结构；所述分选流道和压力控制流道设置多组，沿着主流道的样品流动方向依次分布于主流道的不同位置，且每组分选流道与主流道之间的连接流道的直径逐级增大。

上述方案中，所述主流道为由水平段和弯曲段构成的S型流道，所述分选流道和压力控制流道位于S型的水平段外侧，且与水平段平行。

上述方案中，所述微流道的直径远低于细胞的直径。

上述方案中，所述分选流道出口和压力控制流道出口位于相对远离的两端。

进一步的技术方案中，所述芯片为PDMS，PMMA，硅或玻璃材质。

一种细胞分选与定位的方法，采用上述的细胞分选与定位的微流控芯片，包括如下过程：

先从样品注射口和鞘液注射口分别注入含有细胞的样品溶液与鞘液，并从第一组压力控制流道出口抽出液体，样品溶液中尺寸最小的一批细胞由连接流道进入分选流道，并进入碗状结构内，之后依次打开后面组的压力控制流道出口并抽出液体，使得样品溶液内的细胞按照从小到大的顺序被分选出来，并定位在碗状结构内；然后进行图像检测，最后通过压力控制流道出口加压，从分选流道出口抽出液体，位于碗状结构内的细胞从不同的分选流道被抽出，从而得到处于一定尺寸区间的细胞，以便下一步的检测分析。

通过上述技术方案，本发明提供的细胞分选与定位的微流控芯片通过不同直径的连接流道连接主流道和分选流道，使得不同尺寸的细胞依次进入到不同的分选流道中，并在碗状结构中定位，并由压力控制流道控制碗状结构内的压力，使得细胞可以定位在碗状结构中，便于进行图像检测，可以有效提高显微镜的聚焦精度，同时彻底解决细胞叠加的问题，并且待识别的细胞整齐排列，可大大提高模式识别的精确性。