一种便携式单微粒移液器及单微粒捕获方法技术

本发明专利技术公开了一种便携式单微粒移液器及单微粒捕获方法。便携式单微粒移液器包括芯片和外接流体控制单元，其中该芯片结构包括双通路型微流体通道、颗粒捕获区域、正负压接口。该移液器使用步骤包括：(1)将移液器一端浸没于颗粒悬浮液样品中，使用外接流体控制装置产生负压吸取颗粒悬浮液样品。(2)将移液器转移至清洗液中，再次通过负压，吸取清洗液，用于洗去多余的颗粒样品。(3)向正压接口通入正压，一次性将含有单微粒的液体压出。本发明专利技术可应用于生物、化学、医疗诊断、测序等研究应用领域。

A Portable Single Particle Pipette and Single Particle Capture Method

The invention discloses a portable single particle liquid transporter and a single particle capture method. The portable single particle liquid transporter includes a chip and an external fluid control unit, in which the chip structure includes a dual-channel microfluidic channel, a particle capture area, and a positive and negative pressure interface. The operation steps of the liquid transfer device include: (1) immersing one end of the liquid transfer device in the particle suspension sample, and using external fluid control device to generate negative pressure to absorb the particle suspension sample. (2) Transfer the pipette to the cleaning solution, and then absorb the cleaning solution through negative pressure to wash the excess particle samples. (3) The positive pressure is applied to the positive pressure interface, and the liquid containing single particles is extruded at one time. The invention can be applied in the research and application fields of biology, chemistry, medical diagnosis, sequencing, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种便携式单微粒移液器及单微粒捕获方法
本专利技术涉及一种便携式单微粒移液器，应用于生物、化学检测分析、医疗诊断、测序等领域。
技术介绍
单微粒的分离尤其是单细胞、单微球的挑取对于生化分析、医疗诊断等领域有着重要意义。传统的单微粒分离主要借助流式分选仪等大型仪器或者基于气动阀等调控的微流控芯片来实现。然而，流式分选仪价格昂贵，需要大量的样品从而才能分选出单个微粒，这会导致样品的浪费，不适合稀有样品的分离。其余的自动化设备需要配套的软件和特定的程序操控，设备复杂成本高。而现已报道的基于微流控的单微粒分选装置大部分都需要依赖复杂的阀、泵等设备，操作复杂，必须在专业的实验室等环境中进行。基于现有的单微粒分离方法操作复杂、使用环境受限等缺点，本专利技术设计了一种便携式单微粒移液器，仅需借助注射器或者移液枪等常见器材进行样品的获取、清洗、释放，即可实现对单微粒的捕获。
技术实现思路
本专利技术的主要目的，在于提供一种便携式单微粒移液器。本专利技术的技术方案如下：一种便携式单微粒移液器，包括：一芯片，其中，所述的芯片内具有微流体通道，所述的微流体通道具有一弯折形成U形通道的区域，其中，U形臂的两端靠近，并在U形开口处的两端部之间形成第二通道，所述的第二通道的直径小于待捕获微粒，且该第二通道具有喇叭口形状，喇叭口最宽处的直径大于待捕获微粒，喇叭口的窄端直径小于待捕获颗粒，喇叭口区域形成单微粒捕获区域；所述微流体通道包括一溶液出入口，以及一正压口和一负压口，其中，溶液出入口连接U形的一端，且芯片向其中一侧面延伸设有一用于插入液体中的突出部，所述溶液出入口位于该突出部上；连接正压口的管路和负压口的管路汇合后，连接U形的另一端；两个外接流体控制单元，其中一个连接于正压口，另一个连接于负压口。优选地，所述的外接流体控制单元为注射器或是移液枪。本专利技术中，所述微流控芯片的单颗粒捕获区用于颗粒的固定，该区域形状包括圆形、三角形、方形以及椭圆形；优选地，所述单微粒捕获区为入口宽出口窄的结构，入口端宽度为5μm-1mm，出口段宽度为1μm-900μm，该区域深度范围为1μm-1mm。优选地，微液体通道经过疏水处理。本专利技术的又一技术方案为：一种便携式单微粒移液器，包括一芯片，其中，所述的芯片内具有两个微流体通道，每个所述的微流体通道具有一弯折形成U形通道的区域，其中，U形臂的两端靠近，并在U形开口处的两端部之间形成第二通道，所述的第二通道的直径小于待捕获微粒，且该第二通道具有喇叭口形状，喇叭口最宽处的直径大于待捕获微粒，喇叭口的窄端直径小于待捕获颗粒，喇叭口区域形成单微粒捕获区；所述微流体通道包括两个溶液出入口，以及一正压口和一负压口，其中，每个溶液出入口分别连接一微流体通道的U形的一端；每个微流体通道U形的另一端，分别和连接正压口的管路和连接负压口的管路汇合之后的汇合管路连接；且芯片向其中一侧面延伸设有两个用于插入液体中的突出部，所述两个溶液出入口分别位于这两个突出部上；两个外接流体控制单元，其中一个连接于正压口，另一个连接于负压口。本专利技术的又一技术方案为：一种便携式单微粒移液器，包括一芯片，其中，所述的芯片内具有四个微流体通道，每个所述的微流体通道具有一弯折形成U形通道的区域，其中，U形臂的两端靠近，并在U形开口处的两端部之间形成第二通道，所述的第二通道的直径小于待捕获微粒，且该第二通道具有喇叭口形状，喇叭口最宽处的直径大于待捕获微粒，喇叭口的窄端直径小于待捕获颗粒，喇叭口区域形成单微粒捕获区；所述微流体通道包括四个溶液出入口，以及左、右两个正压口和一个负压口，其中，每个溶液出入口分别连接一微流体通道的U形的一端，每个微流体通道U形的另一端的管路分别分叉，两个微流体通道的第一支路汇合后，连接左正压口；另两个微流体通道的第一支路汇合后，连接右正压口；且芯片向其中一侧面延伸设有四个用于插入液体中的突出部，所述四个溶液出入口分别位于所述的四个突出部上；四个微流体通道的第二支路汇合，汇合后的管路连接负压口。三个外接流体控制单元，其中两个分别连接于正压口，另一个连接于负压口。本专利技术的再一技术方案为：一种单微粒捕获方法，使用前述的便携式单微粒移液器，包括如下步骤：(1)将便携式单微粒移液器的芯片具有溶液出入口的一端浸没于微粒悬浮液中，使用连接于负压口的外接流体控制单元产生负压吸取颗粒悬浮液样品；(2)将便携式单微粒移液器转移至清洗液中，再次通过连接于负压口的外接流体控制单元产生负压，吸取清洗液，用于洗去多余的颗粒样品；(3)通过连接于正压口的外接流体控制单元产生正压，将含有单微粒的液体压出。优选地，所述的单微粒包括细胞、微球、花粉、动物卵等，尺度在1～1000微米范围内。优选地，微粒悬浮液中，样品浓度为1～100万个微粒/100uL。本专利技术针对现有的单微粒捕获芯片操作繁琐，需要借助泵和阀等装置操作、对用户操作要求高，非便携等问题，发展了一种基于流体力学捕获的单微粒移液器。该方法克服了传统人工挑取单颗粒方法的繁琐、耗时等局限性，通过对微流体通道结构的巧妙设计，仅需借助注射器或者移液枪等常见器材进行样品的获取、清洗、释放，即可实现对单微粒的捕获。同时，通过设计、优化多通路捕获结构，可以提高捕获的通量，实现高效的单微粒捕获。该方法操作简单，成本低，便携化，极大程度降低了单颗粒捕获的技术门槛。本专利技术装置可以应用在基于单微球、单细胞水平的分析，例如基于单细胞单微球配对的高通量转录组测序、基于单微球检测单细胞水平的蛋白质组学分析等。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1为本专利技术实施例1的移液器的结构示意图。图2为实施例1的单微粒捕获芯片的结构示意图及其局部放大。图3为本专利技术实施例2的移液器的结构示意图。图4为本专利技术实施例3的移液器的结构示意图。图5为移液器对不同浓度条件下的微球捕获效果。图6为便携式单微粒移液器的稳定性考察，其中，A为不同批次释放的液滴体积统计；B为不同用户使用单微粒移液器的效果。图7为多通路移液器的微球捕获效果。其中，A为双通路移液器的微球捕获效果；B为四通路移液器不同通道的微球捕获效果。图8，A为单微粒移液器对不同浓度条件下细胞的捕获效率。B为显微镜下观察单细胞捕获的图片。1-外壳2-第一注射器3-第二注射器4-第一连接管5-第二连接管6-单微粒捕获芯片7-负压口8-正压口9-U型通道10-微流体通道11-溶液出入口12-单微粒捕获区域具体实施方式实施例1单通道的便携式移液器参见图1，本专利技术的一种用于捕获单微粒的便携式移液器，包括两个注射器(第一注射器2和第二注射器3)以及一单微粒捕获芯片6，所述的单微粒捕获芯片6大体上为长方形，底部所在的侧面向下延伸设凸起的尖端(突出部)，该尖端设置溶液出入口11。所述的两个注射器固定于一外壳1内，且第一注射器2的出液口连接第一连接管4，第二注射器3的出液口连接第二连接管5。第一连接管4和第二连接管5分别连接芯片6的正压口8和负压口7(参见图2)。参见图2，所述的芯片6内具有微流体通道10，该微流体通道10在芯片下端的出口为溶液出入口11。距离溶液出入口一距离，该微流体通道10弯折形成U形通道9，其中，U形臂的两端靠近，并在U形开口处的两端部之间形成第二通道9-1，所述的第二通道9-1的直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式单微粒移液器，其特征在于，包括：一芯片，其中，所述的芯片内具有微流体通道，所述的微流体通道具有一弯折形成U形通道的区域，其中，U形臂的两端靠近，并在U形开口处的两端部之间形成第二通道，所述的第二通道的直径小于待捕获微粒，且该第二通道具有喇叭口形状，喇叭口最宽处的直径大于待捕获微粒，喇叭口的窄端直径小于待捕获颗粒，喇叭口区域形成单微粒捕获区；所述微流体通道包括一溶液出入口，以及一正压口和一负压口，其中，溶液出入口连接U形的一端，且芯片向其中一侧面延伸设一用于插入液体中的突出部，所述溶液出入口位于该突出部上；连接正压口的管路和负压口的管路汇合后，连接U形的另一端；两个外接流体控制单元，其中一个连接于正压口，另一个连接于负压口。

【技术特征摘要】
1.一种便携式单微粒移液器，其特征在于，包括：一芯片，其中，所述的芯片内具有微流体通道，所述的微流体通道具有一弯折形成U形通道的区域，其中，U形臂的两端靠近，并在U形开口处的两端部之间形成第二通道，所述的第二通道的直径小于待捕获微粒，且该第二通道具有喇叭口形状，喇叭口最宽处的直径大于待捕获微粒，喇叭口的窄端直径小于待捕获颗粒，喇叭口区域形成单微粒捕获区；所述微流体通道包括一溶液出入口，以及一正压口和一负压口，其中，溶液出入口连接U形的一端，且芯片向其中一侧面延伸设一用于插入液体中的突出部，所述溶液出入口位于该突出部上；连接正压口的管路和负压口的管路汇合后，连接U形的另一端；两个外接流体控制单元，其中一个连接于正压口，另一个连接于负压口。2.如权利要求1所述的一种便携式单微粒移液器，其特征在于，所述的外接流体控制单元为注射器或是移液枪。3.如权利要求1所述的一种便携式单微粒移液器，其特征在于，所述芯片的单颗粒捕获区形状包括圆形、三角形、方形或椭圆形中的一种。4.如权利要求1所述的一种便携式单微粒移液器，其特征在于，所述单微粒捕获区为入口宽出口窄的喇叭口结构，入口端宽度为5μm-1mm，出口段宽度为1μm-900μm，该区域深度范围为1μm-1mm。5.如权利要求1所述的一种便携式单微粒移液器，其特征在于，微流体通道经过疏水处理。6.一种便携式单微粒移液器，其特征在于，包括一芯片，其中，所述的芯片内具有两个微流体通道，每个所述的微流体通道具有一弯折形成U形通道的区域，其中，U形臂的两端靠近，并在U形开口处的两端部之间形成第二通道，所述的第二通道的直径小于待捕获微粒，且该第二通道具有喇叭口形状，喇叭口最宽处的直径大于待捕获微粒，喇叭口的窄端直径小于待捕获颗粒，喇叭口区域形成单微粒捕获区；所述微流体通道包括两个溶液出入口，以及一正压口和一负压口，其中，每个溶液出入口分别连接一微流体通道的U形的一端，且芯片向其中一侧面延伸设有两个用于插入液体中的突出部，所述两个溶液出入口...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨朝勇，田恬，李星锐，陈映汶，毕云鹏，朱志，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35