一种单细胞文库制备系统

技术领域

本发明涉及单细胞文库制备领域，尤其是一种单细胞文库制备系统。

背景技术

近年来，随着测序技术的不断进步，高深度的单细胞测序朝着更高通量的应用方向发展。在整个单细胞测序流程中，除了本身的碱基读取之外，样本cDNA合成和文库的制备则是另一个重要的成本组成部分。而每个细胞的cDNA添加标签并建库通常要经过对数千上万个细胞的独立分封，逆转录，添加标签序列，建库等流程使用单细胞文库制备系统完成，也即，现在需要一个单细胞文库制备系统来实现单个单细胞样本成型和单细胞文库制备。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种单细胞文库制备系统，旨在提供一种系统以实现单个单细胞样本成型和单细胞文库制备。

为实现上述目的，本发明提出一种单细胞文库制备系统，包括：

机座，形成有工作区域，所述机座在水平方向上具有前后向；

移送机构，包括沿前后向可活动地安装于所述机座的进出仓，所述进出仓用于供微流体芯片安装，且可在外力驱动下沿前后向活动至所述工作区域；以及，

挤压机构，包括设于所述工作区域的上方且沿上下向可活动设置的多岐板，所述多岐板用于在向下活动至所述工作区域时，与所述工作区域处的所述微流体芯片组接，以驱动所述微流体芯片的各原材料自各原料槽依次流经各流道后成型并流入成型槽中。

可选地，所述移送机构还包括：

第一电机，所述第一电机具有第一输出轴；以及，

移送传动组件，用以传动连接所述第一输出轴与所述进出仓。

可选地，所述机座在水平方向上还具有左右向；

所述第一输出轴沿左右向延伸设置；

所述移送传动组件包括相互啮合的齿轮和齿条，所述齿轮安装于所述第一输出轴，所述齿条设于所述进出仓的底部，且所述齿条沿前后向延伸设置。

可选地，所述移送机构还包括设于所述机座和所述进出仓其中之一的滑槽、以及对应设于另一的滑条，所述滑条沿前后向延伸设置，且滑动安装于所述滑槽中。

可选地，所述挤压机构还包括安装于所述机座的气泵；

所述多岐板内形成有过气通道，所述多岐板在上下向上相对的两侧上分别设置有进气口以及多个出气口；

其中，所述进气口连通所述过气通道与所述气泵的出口；

多个所述出气口用于在所述多岐板向下活动至所述工作区域时，分别连通所述过气通道与处于所述工作区域的所述微流体芯片的多个原料槽。

可选地，所述挤压机构还包括：

第二电机，所述第二电机具有第二输出轴；以及，

挤压传动组件，传动连接所述第二输出轴与所述多岐板。

可选地，所述第二输出轴沿前后向延伸设置；

所述挤压传动组件包括凸轮机构，所述凸轮机构包括：

凸轮，安装于所述第二输出轴；以及，

顶杆，沿上下向延伸设置，且在上下向上具有相对的第一端和第二端，所述第一端与所述凸轮的周缘抵接，所述顶杆可沿上下向活动，且在其向下的活动行程中，所述第二端用以与所述多岐板的顶部抵接，以推动所述多岐板下移。

可选地，所述移送机构包括驱动连接所述进出仓的第一电机；

所述挤压机构包括气泵；

所述单细胞文库制备系统还包括：

集成电路板，安装于所述多岐板的顶部，用以电连接所述第一电机、所述第二电机以及所述气泵；以及，

连接板，设于所述多岐板的顶部，且处于所述集成电路板的上方；

其中，所述顶杆在其向下的活动行程中，所述第二端用以与所述连接板的顶部抵接。

可选地，所述单细胞文库制备系统还包括设于所述机座的降噪结构，所述降噪结构对应所述挤压机构设置。

可选地，所述挤压机构包括安装于所述机座的气泵；

所述降噪结构包括减振件，所述减振件具有沿前后向相对设置的固定段和安装段，所述固定段设于所述机座，所述安装段悬空设置于所述机座外；

其中，所述气泵安装于所述安装段。

本发明的技术方案中，单细胞文库制备系统主要包括移送机构和挤压机构，移送机构和挤压机构共同作用于微流体芯片，需要说明的是，微流体芯片包括载板，载板上形成有相对的第一侧面和第二侧面，在第一侧面上依次形成有多个原料槽以及一个成型槽，在第二侧面上形成有流道，流道与多个原料槽以及一个成型槽连通，在多个原料槽中分别放置不同的原材料，在单细胞文库制备系统开启后，将微流体芯片放置于移送机构的进料仓内，由进料仓将微流体芯片移送至工作区域，挤压机构的多岐板下移，与工作区域处的微流体芯片组接，驱动多个原料槽内的各原材料进入流道成型为单个单细胞样本，并流入成型槽中，操作人员对成型槽中的单个单细胞样进行统计、建库，通过单细胞文库制备系统实现单细胞样本成型和单细胞文库制备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的单细胞文库制备系统实施例的立体结构示意图；

图2为图1中的单细胞文库制备系统另一视角的立体结构示意图；

图3为图2中的局部A的放大示意图；

图4为图1中的单细胞文库制备系统的正视示意图。

本发明提供的实施例附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

近年来，随着测序技术的不断进步，高深度的单细胞测序朝着更高通量的应用方向发展。在整个单细胞测序流程中，除了本身的碱基读取之外，样本cDNA合成和文库的制备则是另一个重要的成本组成部分。而每个细胞的cDNA添加标签并建库通常要经过对数千上万个细胞的独立分封，逆转录，添加标签序列，建库等流程使用单细胞文库制备系统完成，也即，现在需要一个单细胞文库制备系统来实现单细胞样本成型和单细胞文库制备。

鉴于此，本发明提供一种单细胞文库制备系统。图1至图4为本发明提供的单细胞文库制备系统的一实施例。

请参阅图1，所述细胞文库制备系统100包括机座1、移送机构2以及挤压机构3，其中，所述机座1上形成有工作区域，所述机座1在水平方向上具有前后向；所述移送机构2包括沿前后向可活动地安装于所述机座1的进出仓21，所述进出仓21用于供微流体芯片安装，且可在外力驱动下沿前后向活动至所述工作区域；所述挤压机构3包括设于所述工作区域的上方且沿上下向可活动设置的多岐板31，用于在所述多岐板31向下活动至所述工作区域时，与所述工作区域处的所述微流体芯片组接，以驱动所述微流体芯片的各原材料自各原料槽依次流经各流道后成型并流入成型槽中。

本发明的技术方案中，单细胞文库制备系统100主要包括移送机构2和挤压机构3，移送机构2和挤压机构3共同作用于微流体芯片，需要说明的是，微流体芯片包括载板，所述载板上形成有相对的第一侧面和第二侧面，在所述第一侧面上依次形成有多个原料槽以及一个成型槽，在所述第二侧面上形成有流道，所述流道与多个所述原料槽以及一个所述成型槽连通，在多个所述原料槽中分别放置不同的原材料，在所述单细胞文库制备系统100开启后，将所述微流体芯片放置于所述移送机构2的所述进出仓21内，由所述进出仓21将所述微流体芯片移送至工作区域，所述挤压机构3的所述多岐板31下移，与工作区域处的所述微流体芯片组接，驱动多个所述原料槽内的各原材料进入所述流道成型为单个单细胞样本，并流入所述成型槽中，操作人员对所述成型槽中的单个单细胞样进行统计、建库，通过所述单细胞文库制备系统100实现单细胞样本成型和单细胞文库制备。

需要说明的是，所述单细胞文库制备系统100还设置有多个围板，多个所述围板与所述机座1共同围合形成一密封空腔，所述移动机构2和所述挤压机构3设于所述密封腔内，使得制备的环境更加优良，从而提高单细胞文库制备的准确度。

具体地，所述移送机构2还包括第一电机22以及移送传动组件23，所述第一电机22具有第一输出轴；所述移送传动组件23用以传动连接所述第一输出轴与所述进出仓21，通过所述移送传动组件23和所述第一电机22的共同作用实现所述进出仓21对所述微流体芯片的输送。

本发明对所述第一输出轴的具体安装方式、以及所述移送传动组件23的具体形式不做限制，可以是，所述第一输出轴沿前后向延伸设置；所述移送传动组件23包括滚珠丝杠，所述滚珠丝杠包括螺纹配合的螺杆和螺母，所述螺杆固定连接所述第一输出轴，且可与所述第一输出轴同轴转动，所述螺母的周侧面固定连接所述进出仓21的底面；当所述第一电机22启动，所述第一输出轴绕前后向的轴线转动，同时带动所述螺杆绕前后向的轴线转动，所述螺母可在所述螺杆上沿前后向做直线运动，也就带动所述进出仓21沿前后向活动，实现对所述微流体芯片的移送；具体地，在本实施例中(请参阅图2和图3)，所述机座1在水平方向上还具有左右向，所述第一输出轴沿左右向延伸设置；所述移送传动组件23包括相互啮合的齿轮231和齿条232，所述齿轮231套设于所述第一输出轴外，且可与所述第一输出轴同轴转动，所述齿条232设于所述进出仓21的底部，且所述齿条232沿前后向延伸设置；当所述第一电机22启动，所述第一输出轴绕左右向的轴线转动，同时带动所述齿轮231绕左右向的轴线转动，与所述齿轮231啮合的所述齿条232可在前后向上做直线运动，也就带动所述进出仓21沿前后向活动，实现对所述微流体芯片的移送。

为了便于所述进出仓21活动，进一步参阅图3，所述移送机构2还包括设于所述机座1和所述进出仓21其中之一的滑槽24、以及对应设于另一的滑条25，所述滑条25沿前后向延伸设置，且滑动安装于所述滑槽24中，通过所述滑槽24和所述滑条25的滑动配合，使得所述进出仓21的活动更加顺畅，进而避免所述进出仓21在移送所述微流体芯片时产生不必要的振动，也就消除了因振动而使所述原料槽中的原材料溢出的风险。

本发明对所述滑槽24和所述滑条25的具体设置位置不做限制，所述滑槽24可以设置于所述进出仓21，对应的，所述滑条25可以设置于所述机座1，具体地，在本实施例中，所述滑槽24设置于所述机座1，所述滑条25对应设置于所述进出仓21。

需要说明的是，为了进一步稳固所述微流体芯片的安装，所述微流体芯片设置有安装结构，所述安装结构包括底座以及固定结构，所述底座的上端面开设有安装槽，所述安装槽用于供所述微流体芯片搁置；所述固定结构用以将所述微流体芯片压持于所述安装槽的底壁上，所述底座的底部设置有限位部，对应的，所述进出仓21上也设置有安装部，所述限位部与所述安装部限位配合，以将所述底座固定于所述进出仓21，从而提高所述微流体芯片的稳固性，进而避免所述进出仓21在移送所述微流体芯片时产生不必要的振动，也就消除了因振动而使所述原料槽中的原材料溢出的风险。

具体地，本发明对所述限位部与所述安装部的具体形式不做限定，所述限位部可以是销柱，对应的，所述安装部可以是销孔，所述销柱与所述销孔限位配合，以将所述底座固定于所述进出仓21；所述限位部和所述安装部分别对应设置两个磁吸部，两个所述磁吸部相互吸合，以将所述底座固定于所述进出仓21，在本实施例中，所述限位部设置为弹性卡柱，对应的，所述安装部为开设于所述进出仓21的底板上的卡孔，所述弹性卡柱与所述卡孔相互卡持，以将所述底座固定于所述进出仓21，从而使得所述微流体芯片的安装更稳固。

在本发明中，所述进出仓为了保证所述进出仓21移送的稳定性，在所述进出仓21的活动行程中，具有减速位置和停止位置，且所述减速位置处于所述停止位置之前，在所述进出仓21移送所述微流体芯片进入所述工作区域的过程中，所述进出仓21的前端移动至所述减速位置时，所述进出仓21的移动开始减速，所述进出仓21继续移动，当所述进出仓21的后端到达所述停止位置时，所述进出仓21移送所述微流体芯片完全进入所述工作区域，所述进出仓21停止移动；在所述进出仓21退出所述工作区域的工程中，当所述进出仓21的前段移动至所述减速位置时，所述进出仓21的移动开始减速，所述进出仓21继续移动，当所述进出仓21的前端到达所述停止位置时，所述进出仓21完全退出所述工作区域，所述进出仓21的停止移动；对应的，为了保证所述进出仓21的移动位置更加精准，所述移送机构2还包括第一检测器，所述第一检测器包括第一位置传感器和第二位置传感器，所述第一位置传感器和所述第二位置传感器分别对应所述减速位置和所述工作位置设置，用以在所述进出仓21活动至所述减速位置和所述工作位置时，分别触发，以检测所述进出仓21的移动位置。

所述移送机构2中还设置有限位结构，所述限位结构包括设于所述机座1上的两个限位板，两个所述限位板分别对应所述减速位置和所述停止位置设置，以在所述检测器失效时，限制所述进出仓21的活动。

请参阅图1和图4，在本发明中，所述挤压机构3包括安装于所述机座1的气泵32；所述多岐板31内形成有过气通道，所述多岐板31在上下向上相对的两侧上分别设置有进气口以及多个出气口；其中，所述进气口连通所述过气通道与所述气泵32的出口；多个所述出气口用于在所述多岐板31向下活动至所述工作区域时，分别连通所述过气通道与处于所述工作区域的所述微流体芯片的多个原料槽，所述气泵32通过所述多岐板31向多个所述原料槽、以及所述成型槽内充气，利用气压驱动多个所述原料槽中的各原材料进入所述流道内成型为单个单细胞样本，并流入所述成型槽中，实现单个单细胞样本的成型。

具体地，所述挤压机构3还包括第二电机33以及挤压传动组件34，所述第二电机33具有第二输出轴；所述挤压传动组件34传动连接所述第二输出轴与所述多岐板31，通过所述挤压传动组件34和所述第二电机33的共同作用实现所述多岐板31在上下向上的活动，进而使得所述挤压机构3完成驱动作业。

需要说明的是，本发明对所述第二输出轴的具体安装方式、以及所述挤压传动组件34的具体形式不做限制，可以是，所述多岐板31的顶部开设有安装槽，所述第二输出轴沿上下向延伸设置，所述挤压传动组件34可以包括滚珠丝杠，所述滚珠丝杠包括螺纹配合的螺杆和螺母，所述螺杆在上下向上的一端固定连接所述第二输出轴，且可与所述第二输出轴同轴转动，所述螺杆上相对的另一端活动设于所述安装槽内，所述螺母的下端面固定连接所述多岐板31的顶部；当所述第二电机33启动，所述第二输出轴绕上下向的轴线转动，同时带动所述螺杆绕上下向的轴线转动，所述螺母可在所述螺杆上沿上下向做直线运动，也就带动所述多岐板31沿上下向活动，实现实现所述多岐板31在上下向上的活动，进而使得所述挤压机构3完成驱动作业；所述挤压传动组件34也可以是齿轮齿条传动组件，所述齿轮齿条传动组件包括相互啮合的齿轮和齿条，所述齿轮套设于所述第二输出轴外，且可与所述第二输出轴同轴转动，所述齿条设于所述多岐板31上朝向所述齿轮的一侧部，且所述齿条沿上下向延伸设置，当所述第二电机33启动，所述第二输出轴绕上下向的轴线转动，同时带动所述齿轮绕上下向的轴线转动，与所述齿轮啮合的所述齿条可在上下向上做直线运动，也就带动所述多岐板31沿上下向活动，进而使得所述挤压机构3完成驱动作业。

具体地，在本实施例中(请进一步参阅图4)，所述第二输出轴沿前后向延伸设置；所述挤压传动组件34包括凸轮机构，所述凸轮机构包括凸轮341以及顶杆342，所述凸轮341安装于所述第二输出轴；所述顶杆342沿上下向延伸设置，且在上下向上具有相对的第一端和第二端，所述第一端与所述凸轮341的周缘抵接，所述顶杆342可沿上下向活动，且在其向下的活动行程中，所述第二端用以与所述多岐板31的顶部抵接，以推动所述多岐板31下移，当所述第二电机33启动，所述第二输出轴绕前后向的轴线转动，同时带动所述凸轮341绕前后向的轴线转动，由于所述凸轮341的周缘上设置有一凸部，当所述凸轮341转动至所述凸部的周缘与所述第一端抵接时，所述凸部推动所述顶杆342下移，也就推动所述多岐板31下移，进而使得所述挤压机构3完成驱动作业。

更具体地，为了配合所述凸轮341作业，所述挤压传动组件34还设置有弹性复位件，所述弹性复位件设于所述多岐板31与所述机座1之间，且所述弹性复位件的伸缩方向沿上下向设置；由于所述凸轮341的周缘上设置有一凸部，当所述凸轮341转动至所述凸部的周缘与所述第一端抵接时，所述凸部推动所述顶杆342下移，也就推动所述多岐板31下移，当所述凸轮341转动至所述凸部的边缘离开所述第一端时，所述弹性复位件驱动所述多岐板31上移，以使所述凸轮341的周缘始终与所述第一端抵接，也使得所述多岐板31实现沿上下向的活动。

在本实施例中，所述弹性复位件设置为弹簧，所述弹簧设于所述多岐板31与所述机座1，以在所述凸轮341转动至所述凸部的边缘离开所述第一端时，所述弹性复位件驱动所述多岐板31上移。

在本发明中，所述挤压机构3还设置有第二检测器，所述第二检测器用于检测所述多岐板31在上下向的位移，以确保所述多岐板31的位移的精准度。

具体地，本发明对所述第二检测器的具体形式不做限制，所述第二检测器可以是测距传感器，所述测距传感器对应所述凸轮341的凸部设置，且设于所述凸轮341的上方，在所述凸轮341转动的过程中，通过测量所述凸部的位置，来实现对所述多岐板31的位移的检测，在本实施例中，所述第二检测器设置为码盘，将所述码盘设于所述第二输出轴上，以检测所述多岐板31的位移，需要说明的是，码盘(encoding disk)是指测量角位移的数字编码器，它具有分辨能力强、测量精度高和工作可靠等优点，是测量轴转角位置的一种最常用的位移传感器。将码盘置于所述第二输出轴上，通过检测所述第二输出轴的转动角度，来测量所述多岐板31的位移，使得检测更方便。

在本发明中，所述单细胞文库制备系统100还包括集成电路板4以及连接板5，所述集成电路板4安装于所述多岐板31的顶部，用以电连接所述第一电机22、所述第二电机33以及所述气泵32；所述连接板5设于所述多岐板31的顶部，且处于所述集成电路板4的上方；其中，所述顶杆342在其向下的活动行程中，所述第二端用以与所述连接板5的顶部抵接，将所述集成电路板4设于所述多岐板31的顶部，使得结构设置更合理，节省安装空间。

为了避免所述挤压传动组件34与所述集成电路板4直接接触而造成所述集成电路板4的损坏，在所述集成电路板4的上方还架设有所述连接板5，所述顶杆342连接所述连接板5，不仅能实现所述多岐板31沿上下向活动，还避免因所述顶杆342与所述集成电路板4直接接触而造成所述集成电路板4的损坏。

需要说明的是，由于各部件之间存在加工尺寸误差和装配误差，为了保证所述多岐板31的密封性，所述机座1上还设置有支撑板，所述支撑板处于所述连接板5的上方，所述顶杆342穿过所述连接板5，且可相对所述连接板5在上下向活动，所述挤压机构3还设置有调隙垫片，所述调隙垫片设于所述支撑板的上端，且对应套设于所述顶杆342的外侧，所述顶杆342下移，通过与所述调隙垫片的抵接，来调整所述多岐板31在上下向的活动行程，以此来提高所述多岐板的密封性能。

需要说明的是，在本发明中，请参阅图1和图2，所述单细胞文库制备系统100还包括设于所述机座1的降噪结构6，所述降噪结构6对应所述挤压机构3设置，用以消除所述挤压机构3在工作时产生的噪音，由于在所述单细胞文库制备系统100启动时，所述挤压机构3提供驱动力，这就难免会带来振动和噪声，从而影响所述单细胞文库制备系统100的正常进行，所述降噪结构6对应所述挤压机构3设置，以消除所述挤压机构3在工作时产生的噪音，不仅改善了所述单细胞文库制备系统100的工作环境，也消除了振动和噪声对单细胞文库制备带来的影响。

具体地，所述降噪结构6包括减振件61，所述减振件61具有沿前后向相对设置的固定段和安装段，所述固定段设于所述机座1，所述安装段悬空设置于所述机座1外；其中，所述气泵32安装于所述安装段，由于所述安装段悬空设置于所述机座1，在所述挤压机构3工作时，所述安装段会发生上下摆动，从而吸收所述挤压机构3的上下振动，进而消除振动产生的噪声。

更具体地，所述减振件61呈板状设置，所述减振件61在靠近所述安装段处朝一侧弯折延伸形成有阶梯面，所述阶梯面与所述安装段共同限定出安装凹槽，所述气泵32容设在所述安装凹槽内，且所述气泵32的侧壁支撑在所述阶梯面上，如此，所述气泵32的侧壁便被所述阶梯面支撑，使得所述气泵32在运行时更加稳定。

不仅如此，所述固定段沿所在位置处的所述机座1的表面延伸形成有固定板，所述固定段通过所述固定板安装于所述机座1，所述固定板与所述机座1的表面之间面接触，避免在所述安装段发生上下摆动时，所述减振件61对所述机座1的表面产生过大的压力而使所述机座1的表面受损。

在本实施例中，所述固定段与所述固定板之间设有加强筋，如此，所述固定段与所述固定板之间的连接更加牢靠，从而提高所述固定段在所述机座1上安装时的稳定性。

并且，所述机座1的上端面设有固定孔，所述固定板对应所述固定孔处设有通孔，所述降噪结构6还包括螺接件(图中未示出)，所述螺接件螺纹连接所述通孔与所述固定孔，以使所述固定板与所述机座1相互固定，所述固定板通过所述螺接件与所述机座1连接，连接可靠且便于拆卸。

在本实施例中，所述降噪结构6还包括阻尼套筒，所述阻尼套筒至少部分地设于所述通孔内，且套接在所述螺接件的外周，如此设置，有助于消除所述固定板在水平方向上的振动，进而消除所述气泵32在水平方向上的振动。

具体地，所述阻尼套筒的外侧壁向内凹陷形成有环形卡接槽，所述环形卡接槽的两侧壁分别与所述通孔的两端口的周侧卡接配合，有助于消除所述固定板的上下振动，从而进一步消除所述气泵32的上下振动。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。