一种用于反向灭杀的微流控芯片检测系统

本发明涉及微流控芯片领域，具体涉及一种用于反向灭杀的微流控芯片检测系统。

背景技术：

1、微流控芯片技术(microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。微流控芯片分析以芯片为操作平台,同时以分析化学为基础，以微机电加工技术为依托，以微管道网络为结构特征，以生命科学为目前主要应用对象，是当前微全分析系统领域发展的重点。

2、细胞是构成生命的基本单元，研究细胞的结构及功能对于生命规律的探索以及疾病的诊断与治疗都具有及其重要的意义。目前，随着对细胞特异性研究的深入，单细胞/单类别细胞分析与筛选也成为目前生命科学研究领域的一个热点。但是领域内大部分的细胞分选都是正向选择目标细胞，但是正向选择目标细胞，需要严格控制电压等筛选条件，若条件及控制不当非常容易造成缓冲液中的细胞在原位被电死的问题。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种用于反向灭杀的微流控芯片检测系统，以解决现有技术中在细胞筛选过程中，容易出现目标细胞被电死的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于反向灭杀的微流控芯片检测系统，包括样品进样器、微流控芯片、寻址式灭活控制器、收集器和计算机控制单元，微流控芯片包括从上到下依次设置的顶部电极层、pdms隔离层、通道层和底部电极层，通道层内设置有若干微孔结构。

3、优选的，作为一种改进，顶部电极层包括基底层和设置在基底层上的图案化ito电极阵列。

4、优选的，作为一种改进，底部电极层包括基底层和设置在基底层上的图案化ito电极阵列，且底部电极层上设置有若干所述微孔结构。优选的，作为一种改进，图案化ito电极阵列包括若干电极，电极的宽度为80-100μm，电极的长度为5-10mm。

5、优选的，作为一种改进，微孔结构的的数量为300-500个，微孔的直径为20μm，微孔的高度为5μm。

6、优选的，作为一种改进，通道层上设置有进样口和出样口，进样口与样品进样器连通，出样口与收集器连通。

7、优选的，作为一种改进，样品进样器为注射器。

8、本技术方案中，采用注射器吸取待分选的细胞液样品，而后以注射的方式进样，操作方便且对操作人员的技术水平要求相对较低。

9、优选的，作为一种改进，计算机控制单元为计算机操作平台。

10、本技术方案中，采用计算机操作平台来对目标细胞区域进行筛选并下发逻辑指令控制对应区域的电极加载足以电死细胞的脉冲电信号，操作方便且准确性高。

11、本方案的原理及优点是：实际应用时，微流控是一种处理或操纵流体的技术，目前基于微流控的细胞操纵方法主要分为主动式与被动式两类，其中主动式是指利用主动控制所产生的外力实现流体和细胞的操纵，常见的有阀控、电控、磁控、光控和声控，具有可控性好、准确度高等优点。被动式是利用结构与流体、细胞与流体以及细胞与结构件的交互耦合作用，即流体力学的原理实现对流道内的流体与细胞运动的精确控制，其具有系统简单、样本处理通量高等特点。在前期的研究中，微流控芯片装置是利用介电泳将捕获在腔室内的细胞推出腔室，但细胞在电刺激下的损伤不易控制，且在前期的研发过程中发现在pm、pbs等缓冲液中细胞很容易在原位置就被电死，所以逆向思维，想到将不需要的细胞整排灭活，留下想要的目标细胞。因此，本技术方案基于样品流体力学，当样品进样后，通过寻址式灭活控制器加载正向介电电泳力，将进入通道层内的细胞捕获并吸入微孔结构内。通过观察选定的目标细胞，利用计算机操作平台计算加电逻辑顺序，并下达指令使得寻址式灭活控制器控制向相应位置的电极施加一定幅值频率的直流脉冲信号，将除了目标位置外的细胞电机致死。在空载条件下，通过流体动力将余下的细胞(目标细胞)沿出样口收集入收集器内。本方案通过对加电方式、加电条件以及加电过程中电压的参数加以限定优化(通常电压控制在15v左右，电信号为脉冲信号：脉宽100μs，每个脉冲间隔为1s，单次电信号涵盖5个脉冲)，在实现高通量的同时，提高了目标筛选的效果。

12、此外，本技术方案在研发初期采用的是平面电极，但是平面电极存在一定的排线局限性，因此，发明人对于电极结构进行二次优化，设计上下行列交叉型电极，通过上下电极的排线能够获得更多的交叉区域(独立控制的区域)，进而能够有效的扩大单个控制的通量。

技术特征：

1.一种用于反向灭杀的微流控芯片检测系统，其特征在于：包括样品进样器、微流控芯片、寻址式灭活控制器、收集器和计算机控制单元，所述微流控芯片包括从上到下依次设置的顶部电极层、pdms隔离层、通道层和底部电极层，所述通道层内设置有若干微孔结构。

2.根据权利要求1所述的一种用于反向灭杀的微流控芯片检测系统，其特征在于：所述顶部电极层包括基底层和设置在基底层上的图案化ito电极阵列。

3.根据权利要求2所述的一种用于反向灭杀的微流控芯片检测系统，其特征在于：所述底部电极层包括基底层和设置在基底层上的图案化ito电极阵列，且底部电极层上设置有若干所述微孔结构。

4.根据权利要求3所述的一种用于反向灭杀的微流控芯片检测系统，其特征在于：所述图案化ito电极阵列包括若干电极，电极的宽度为80-100μm，电极的长度为5-10mm。

5.根据权利要求4所述的一种用于反向灭杀的微流控芯片检测系统，其特征在于：所述微孔结构的的数量为300-500个，微孔的直径为20μm，微孔的高度为5μm。

6.根据权利要求5所述的一种用于反向灭杀的微流控芯片检测系统，其特征在于：所述通道层上设置有进样口和出样口，进样口与样品进样器连通，出样口与收集器连通。

7.根据权利要求6所述的一种用于反向灭杀的微流控芯片检测系统，其特征在于：所述样品进样器为注射器。

8.根据权利要求7所述的一种用于反向灭杀的微流控芯片检测系统，其特征在于：所述计算机控制单元为计算机操作平台。

技术总结
本发明涉及微流控芯片领域，公开了一种用于反向灭杀的微流控芯片检测系统，包括样品进样器、微流控芯片、寻址式灭活控制器、收集器和计算机控制单元，微流控芯片包括从上到下依次设置的顶部电极层、PDMS隔离层、通道层和底部电极层，所述通道层内设置有若干微孔结构。本发明通过对芯片结构的设计和优化，通过寻址式灭活控制器加载电信号将细胞捕获在微孔阵列中，随后筛选所需目标细胞，通过计算机控制单元下发逻辑指令对非目标细胞加载足以电死细胞的电信号，后通过收集器将已经处理过的目标细胞收集。

技术研发人员：胡宁,曹文玥,张小玲,杨军,郑小林
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12