本发明专利技术属于细胞生物学实验装置技术领域，是基于流体力学原理和微流控技术的一种自动捕获单细胞的微流控芯片。该玻璃-PDMS芯片包含了细胞悬浮液入口、培养液入口、细胞捕获流动腔、自动捕获微通道系统和液体出口；利用流体力学原理对悬浮培养的单细胞进行长时间捕获，便于对细胞加载动态（浓度随时间变化）生化信号，并观察、检测细胞的生物学行为。本发明专利技术可用于分析微环境调控离体细胞生物学行为及其机制的单细胞生物学实验研究。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于细胞生物学实验装置
，是基于流体力学原理和微流控技术的用于长时间捕获、观察、检测离体悬浮单细胞的生物学研究实验装置，具体为一种自动捕获单细胞的微流控芯片。
技术介绍
细胞微环境与细胞相互作用日益成为细胞生物学领域的研究热点之一。对离体悬浮培养的单细胞进行操控、观察、检测是探究细胞生物学行为常用的手段。高度、横向和纵向尺度在微米、毫米或厘米量级的微流控芯片装置不仅是捕获、操控离体培养细胞的理想实验平台，也是构建离体培养细胞微流动生物力学和生物化学环境的重要实验工具，在细 胞生物学研究工作中得到了广泛使用。现有的研究多数利用流体驻点或物理屏障对单细胞进行捕获。利用流体驻点捕获单细胞对细胞机械损伤小，但常因驻点位置不稳定、捕获时间短而不利于长时间观察、检测和分析；而外加反馈控制系统的驻点捕获方法则由于外部光学传感器和控制器机构复杂，成本偏高，不便广泛应用。利用物理屏障捕获单细胞简单且成本低廉，但容易造成细胞损伤且不便于加载动态生化信号刺激。因此迫切需要一种能对离体悬浮培养单细胞进行长期捕获、避免细胞损伤且便于加载动态生化信号刺激的单细胞捕获微流控芯片。
技术实现思路
本专利技术的设计目的在于提供一种用于单细胞生物学研究的捕获单细胞的微流控芯片，设计中利用流体力学原理和微流控技术，巧妙地将驻点流理论与物理屏障相结合，实现对单细胞的长时间捕获，同时对捕获细胞加载动态生化信号刺激，用于单细胞生物学的实验研究。本专利技术是一种集成了培养液入口、细胞悬浮液入口、培养液入口通道、自动捕获微通道系统、输出汇合通道和液体出口的玻璃-PDMS芯片。本专利技术的技术方案如下一种自动捕获单细胞的微流控芯片，该微流控芯片包括培养液入口，细胞悬浮液入口，培养液入口上通道，培养液入口下通道，细胞悬浮液入口通道，自动捕获微通道系统，输出汇合通道和液体出口；所述的自动捕获微通道系统由细胞捕获流动腔，输出上通道，输出下通道，阻力通道构成。其中，细胞捕获流动腔包括一个入口和上、中、下三个出口，入口与培养液入口上通道、培养液入口下通道、细胞悬浮液入口通道相通，上出口与输出上通道相通，中出口与阻力通道相通，下出口与输出下通道相通；输出上通道、输出下通道、阻力通道汇合到输出汇合通道；细胞捕获流动腔由上曲线边界、下曲线边界、上直线边界、下直线边界围成，流动腔的高度远小于其宽度和长度，并且尺寸在微米量级，根据流体力学原理可知，流动腔内液体流动主要受压力梯度和上、下平行平板摩擦力的影响，侧面边界摩擦力的影响可忽略不计，沿流动腔高度取平均后得到的平均流速可用类似于处理平面势流的方法求得。因此可以根据已知复势决定的流线形状确定流动腔的边界，构造出具有流体驻点的流动腔。在Z=x+iy平面上引进复势权利要求1.一种自动捕获单细胞的微流控芯片，其特征在于，该微流控芯片包括培养液入口(I),细胞悬浮液入口( 2 )，培养液入口上通道(3 )，培养液入口下通道(4 )，细胞悬浮液入口通道(5)，自动捕获微通道系统，输出汇合通道(13)和液体出口(14)； 所述的自动捕获微通道系统由细胞捕获流动腔，输出上通道(10)，输出下通道(11)，阻力通道(12)构成； 其中，细胞捕获流动腔包括一个入口和上、中、下三个出口，入口与培养液入口上通道(3)、培养液入口下通道(4)、细胞悬浮液入口通道(5)相通，上出口与输出上通道(10)相通，中出口与阻力通道(12)相通，下出口与输出下通道(11)相通；输出上通道(10)、输出下通道(11)、阻力通道(12)汇合到输出汇合通道(13);细胞捕获流动腔由上曲线边界(6)、下曲线边界(7)、上直线边界(8)、下直线边界(9)围成； 上曲线边界(6)和下曲线边界(7)由公式全文摘要本专利技术属于细胞生物学实验装置
，是基于流体力学原理和微流控技术的一种自动捕获单细胞的微流控芯片。该玻璃-PDMS芯片包含了细胞悬浮液入口、培养液入口、细胞捕获流动腔、自动捕获微通道系统和液体出口；利用流体力学原理对悬浮培养的单细胞进行长时间捕获，便于对细胞加载动态(浓度随时间变化)生化信号，并观察、检测细胞的生物学行为。本专利技术可用于分析微环境调控离体细胞生物学行为及其机制的单细胞生物学实验研究。文档编号C12M1/00GK102876563SQ20121041891公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月27日 优先权日2012年10月27日专利技术者覃开蓉, 李泳江 申请人:大连理工大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自动捕获单细胞的微流控芯片，其特征在于，该微流控芯片包括培养液入口（1），细胞悬浮液入口（2），培养液入口上通道（3），培养液入口下通道（4），细胞悬浮液入口通道（5），自动捕获微通道系统，输出汇合通道（13）和液体出口（14）；所述的自动捕获微通道系统由细胞捕获流动腔，输出上通道（10），输出下通道（11），阻力通道（12）构成；其中，细胞捕获流动腔包括一个入口和上、中、下三个出口，入口与培养液入口上通道（3）、培养液入口下通道（4）、细胞悬浮液入口通道（5）相通，上出口与输出上通道（10）相通，中出口与阻力通道（12）相通，下出口与输出下通道（11）相通；输出上通道（10）、输出下通道（11）、阻力通道（12）汇合到输出汇合通道（13）；细胞捕获流动腔由上曲线边界（6）、下曲线边界（7）、上直线边界（8）、下直线边界（9）围成；上曲线边界（6）和下曲线边界（7）由公式rnsinnθ=r0nsinnθ0(θ∈[θ1,π-θ0])---(6)和rnsinnθ=-r0nsinnθ0(θ∈[θ0,-π-θ1])---(7)确定，式中θ0=tan-1b2L---(8)r0=L2+b2/4---(9)其中L为流动腔的总长度，b为流动腔入口端宽度，θ和r是极坐标系下点的极角和极径，r0是上曲线边界左端点的极径，θ0是上曲线边界左端点极角的补角，θ1是上曲线边界右端点的极角，n是大于2的正实数；上直线边界（8）和下直线边界（9）满足方程θ=±(π-πn)(r∈[0,L/2])---(10)...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：覃开蓉，李泳江，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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