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一种基于MEMS离心微流控芯片细胞裂解及生物分子检测系统技术方案

技术编号:41780090 阅读:20 留言:0更新日期:2024-06-21 21:56
本技术公开了一种基于MEMS离心微流控芯片细胞裂解及生物分子检测系统,包括芯片本体、磁力搅拌单元、直流电机和底板,所述底板的上端设置有固定组件,所述底板的上端通过固定组件安装有电机固定件,所述电机固定件内部的上端安装有定位轴套。本技术采用上述结构,通过直流电机控制芯片本体进行旋转,基于芯片本体旋转产生的离心力,通过毛细管阀可以控制液体在芯片本体内部的转移,细胞裂解系统包含基于磁力旋转的磁力搅拌单元,磁力搅拌子在裂解腔室内旋转加剧分子运动,增强了分子运动的混乱程度,即可高细胞的化学裂解效率,解决了对细胞进行常规化学裂解时裂解速度较慢、裂解不均匀、不充分的问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于医学领域,特别涉及一种基于mems离心微流控芯片细胞裂解及生物分子检测系统。


技术介绍

1、获取细胞内成分是分子生物学分析中重要的样品制备步骤之一,其中细胞裂解是释放细胞内容物的第一步,以便对细胞器、dna、rna、蛋白质和其他生物分子进行分离和提取,后续用于肿瘤免疫研究、疫苗和药物研发、生物试验等研究,因此细胞裂解效率和提取物的活性在细胞裂解过程中需要重点关注,细胞裂解是一个破坏细胞膜的过程,对细胞生物分子研究的准确性有着重要影响,探索高效率、高纯度的细胞裂解方法将为为人类的自我探索与医疗技术的发展做出极大的贡献。

2、细胞生物分子研究,作为我国医学领域的研究热点,带动我国细胞裂解技术取得了极大的发展与进步,在过去十年中,基于微流控芯片的细胞裂解也被广泛研究,如今市面上针对不同的应用条件已经出现了多种细胞微流控芯片,但在微流控平台的设计和制造中,如何更简单有效地将细胞裂解与其他研究步骤集成仍然是一个挑战,同时如何在最大程度上避免外界条件对细胞溶液与目标分子的干扰,也是一个值得探讨的问题。

3、现有微流控芯片裂解平台大多通过采用机械、热和化学方法对细胞进行裂解,机械裂解依靠微纳机械结构、珠打法等与细胞产生摩擦和碰撞,对细胞膜结构产生破坏从而释放细胞内生物分子,但当下的机械细胞裂解方法大多难以保证细胞裂解的均匀性,同时制造技术较为复杂,如果通过加热对细胞进行裂解,则对微流控芯片的制备工艺及材料有更高的要求,使系统更加复杂;同时,加热到高温可能会对细胞生物分子造成损伤失去活性,无法满足生物医学分析要求,化学细胞裂解通过在细胞样品中加入裂解试剂来破坏脂质双分子层或溶解蛋白,使细胞内部生物分子释放,这种细胞裂解方式被广泛应用于商业的dna提取试剂盒。在使用这种试剂盒时,需要对裂解试剂和细胞样品进行适当的混合和孵育,所需预处理时间较长,实验步骤也较为繁杂。


技术实现思路

1、针对
技术介绍
中提到的问题,本技术的目的是提供一种基于mems离心微流控芯片细胞裂解及生物分子检测系统,以解决现有的微流控细胞裂解平台虽然已经投入使用,但其应用领域还非常有限,其主要原因在于大多微流控细胞裂解平台的功能单一,与传统细胞裂解方法相比优势较小而成本较高,同时,现有的微流控细胞裂解平台操作门槛高,没有从根本上对实验步骤进行简化,细胞裂解过程仍然与细胞内生物分子检验的过程相割裂,无法避免对样品溶液的多次人工转移,由此,如何实现生产一种基于mems微流控芯片的细胞裂解系统,能够在同一平台上实现对细胞的高效率裂解与特定生物分子的检测,同时抵抗外界对溶液的污染也成为了一种重要问题。

2、本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:

3、一种基于mems离心微流控芯片细胞裂解及生物分子检测系统,包括芯片本体、磁力搅拌单元、直流电机和底板,所述底板的上端设置有固定组件,所述底板的上端通过固定组件安装有电机固定件,所述电机固定件内部的上端安装有定位轴套,所述直流电机通过定位轴套安装在电机固定件的内部,所述直流电机的输出端连接有第一联轴器,所述直流电机的输出端通过第一联轴器与芯片本体的上端相连接,所述芯片本体的下层连接有第二定位螺丝,所述第二定位螺丝的下端与电机固定件相连接,所述电机固定件的上端安装有微型马达,所述微型马达的输出端连接有第二联轴器,所述第二联轴器伸入芯片本体的内部,所述微型马达的输出端通过第二联轴器连接有驱动磁极,所述芯片本体的内部封装有裂解腔室,所述裂解腔室的内部转动连接有磁力搅拌子,所述磁力搅拌子与驱动磁极磁性连接,所述裂解腔室的输出端连接有毛细管阀,所述裂解腔室的输出端通过毛细管阀连接有检验腔室。

4、进一步地,作为优选技术方案,所述固定组件包括螺杆与第一螺母,所述螺杆连接在底板的上端,所述螺杆的上端贯穿电机固定件,所述第一螺母螺纹连接在螺杆外壁的上端,所述第一螺母的下端与电机固定件的上端外侧贴合。

5、进一步地,作为优选技术方案,所述电机固定件的上端外侧转动连接有第一定位螺丝,所述第一定位螺丝的下端贯穿电机固定件,所述第一定位螺丝的下端与定位轴套的上端外侧螺纹连接。

6、进一步地,作为优选技术方案,所述第一联轴器外壁的上端螺纹连接有第二螺母,所述第二螺母的下端与芯片本体的上端贴合。

7、进一步地,作为优选技术方案,所述芯片本体包括上层、中层和下层,所述第一联轴器与芯片本体的上层相连接,所述第二定位螺丝连接在下层的下端,所述中层连接在下层的上端,所述上层转动连接在中层的上端。

8、进一步地,作为优选技术方案,所述裂解腔室的一侧设置有溶液入口,所述检验腔室的一侧设置有溶液出口。

9、进一步地,作为优选技术方案,所述裂解腔室的另一侧设置有第一气孔,所述检验腔室的另一侧设置有第二气孔。

10、综上所述,本技术主要具有以下有益效果:

11、第一、通过直流电机控制芯片本体进行旋转,基于芯片本体旋转产生的离心力,通过毛细管阀可以控制液体在芯片本体内部的转移,细胞裂解系统包含基于磁力旋转的磁力搅拌单元,磁力搅拌子在裂解腔室内旋转加剧分子运动,增强了分子运动的混乱程度,即可高细胞的化学裂解效率,解决了对细胞进行常规化学裂解时裂解速度较慢、裂解不均匀、不充分的问题;

12、第二、使用装置进行实验时,所需的化学试剂与细胞样本溶液均被注射于mems微流控芯片中,从实验开始到实验结束均不用对溶液在芯片外部进行转移,解决了溶液在实验操作过程中因多次更换容器与长时间被暴露于空气中导致的污染问题;

13、第三、装置将细胞裂解功能与细胞特定生物分子的检测功能集成在一起,使实验过程更加连续化、操作步骤更加简化,解决了生物细胞分析实验步骤繁杂、实验时间长的问题。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于MEMS离心微流控芯片细胞裂解及生物分子检测系统,其特征在于:包括芯片本体(2)、磁力搅拌单元(3)、直流电机(7)和底板(6),所述底板(6)的上端设置有固定组件(5),所述底板(6)的上端通过固定组件(5)安装有电机固定件(4),所述电机固定件(4)内部的上端安装有定位轴套(8),所述直流电机(7)通过定位轴套(8)安装在电机固定件(4)的内部,所述直流电机(7)的输出端连接有第一联轴器(1),所述直流电机(7)的输出端通过第一联轴器(1)与芯片本体(2)的上端相连接,所述芯片本体(2)的下层连接有第二定位螺丝(10),所述第二定位螺丝(10)的下端与电机固定件(4)相连接,所述电机固定件(4)的上端安装有微型马达(13),所述微型马达(13)的输出端连接有第二联轴器(14),所述第二联轴器(14)伸入芯片本体(2)的内部,所述微型马达(13)的输出端通过第二联轴器(14)连接有驱动磁极(12),所述芯片本体(2)的内部封装有裂解腔室(18),所述裂解腔室(18)的内部转动连接有磁力搅拌子(15),所述磁力搅拌子(15)与驱动磁极(12)磁性连接,所述裂解腔室(18)的输出端连接有毛细管阀(19),所述裂解腔室(18)的输出端通过毛细管阀(19)连接有检验腔室(21)。

2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS离心微流控芯片细胞裂解及生物分子检测系统,其特征在于:所述固定组件(5)包括螺杆(51)与第一螺母(52),所述螺杆(51)连接在底板(6)的上端,所述螺杆(51)的上端贯穿电机固定件(4),所述第一螺母(52)螺纹连接在螺杆(51)外壁的上端,所述第一螺母(52)的下端与电机固定件(4)的上端外侧贴合。

3.根据权利要求1所述的一种基于MEMS离心微流控芯片细胞裂解及生物分子检测系统,其特征在于:所述电机固定件(4)的上端外侧转动连接有第一定位螺丝(9),所述第一定位螺丝(9)的下端贯穿电机固定件(4),所述第一定位螺丝(9)的下端与定位轴套(8)的上端外侧螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于MEMS离心微流控芯片细胞裂解及生物分子检测系统,其特征在于:所述第一联轴器(1)外壁的上端螺纹连接有第二螺母(11),所述第二螺母(11)的下端与芯片本体(2)的上端贴合。

5.根据权利要求1所述的一种基于MEMS离心微流控芯片细胞裂解及生物分子检测系统,其特征在于:所述芯片本体(2)由上层、中层和下层组成,所述第一联轴器(1)与芯片本体(2)的上层相连接,所述第二定位螺丝(10)连接在下层的下端,所述芯片本体(2)的中层连接在下层的上端,所述芯片本体(2)的上层转动连接在中层的上端。

6.根据权利要求1所述的一种基于MEMS离心微流控芯片细胞裂解及生物分子检测系统,其特征在于:所述裂解腔室(18)的一侧设置有溶液入口(17),所述检验腔室(21)的一侧设置有溶液出口(22)。

7.根据权利要求1所述的一种基于MEMS离心微流控芯片细胞裂解及生物分子检测系统,其特征在于:所述裂解腔室(18)的另一侧设置有第一气孔(16),所述检验腔室(21)的另一侧设置有第二气孔(20)。

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【技术特征摘要】

1.一种基于mems离心微流控芯片细胞裂解及生物分子检测系统,其特征在于:包括芯片本体(2)、磁力搅拌单元(3)、直流电机(7)和底板(6),所述底板(6)的上端设置有固定组件(5),所述底板(6)的上端通过固定组件(5)安装有电机固定件(4),所述电机固定件(4)内部的上端安装有定位轴套(8),所述直流电机(7)通过定位轴套(8)安装在电机固定件(4)的内部,所述直流电机(7)的输出端连接有第一联轴器(1),所述直流电机(7)的输出端通过第一联轴器(1)与芯片本体(2)的上端相连接,所述芯片本体(2)的下层连接有第二定位螺丝(10),所述第二定位螺丝(10)的下端与电机固定件(4)相连接,所述电机固定件(4)的上端安装有微型马达(13),所述微型马达(13)的输出端连接有第二联轴器(14),所述第二联轴器(14)伸入芯片本体(2)的内部,所述微型马达(13)的输出端通过第二联轴器(14)连接有驱动磁极(12),所述芯片本体(2)的内部封装有裂解腔室(18),所述裂解腔室(18)的内部转动连接有磁力搅拌子(15),所述磁力搅拌子(15)与驱动磁极(12)磁性连接,所述裂解腔室(18)的输出端连接有毛细管阀(19),所述裂解腔室(18)的输出端通过毛细管阀(19)连接有检验腔室(21)。

2.根据权利要求1所述的一种基于mems离心微流控芯片细胞裂解及生物分子检测系统,其特征在于:所述固定组件(5)包括螺杆(51)与第一螺母(52),所述螺杆(51)连接在底板(6)的上端,所述螺杆(51)的上端贯穿电机固定件(4),所述第一螺...

【专利技术属性】
技术研发人员:王竹卿何姿仪彭珍
申请(专利权)人:四川大学
类型:新型
国别省市:

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