一种基于微流控技术的快速精子分选系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于微流控技术的快速精子分选系统。

背景技术

对于男性无精症患者，目前临床可进行睾丸穿刺取精或显微切开取精术，所得到的标本经过处理后一般是精子、红细胞、白细胞、上皮细胞碎片等混合物，要分离出可以进行人工授精的精子则需要人工在显微镜下仔细辨别查找，这可能需要几个小时，对于医生的经验和精力都有很高的要求。这项工作很乏味，而且有的非梗阻性无精症患者可能只有几个有活力的精子，如果因为医生的疏忽和疲劳没找到，则直接造成患者的不育。而且精子长时间暴露在外界环境也容易造成活力下降从而影响生育功能。因此，亟需一个可以快速有效的从细胞混合物中分离精子的技术。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于微流控技术的快速精子分选系统。

一种基于微流控技术的快速精子分选系统，包括：

螺旋芯片，包括呈螺旋形分布的分选管道，所述分选管道的最外端和最内端分别为分选进口和分选出口；

进样单元，用于将混合精子的细胞混合液持续输入到分选进口内；

出样单元，连接在所述分选出口处，所述出样单元包括第一出样管道和第二出样管道，所述第一出样管道和第二出样管道分别位于所述分选出口的靠外侧和靠内侧；

其中，细胞混合液经过分选管道的多重旋转分离后，直径较小的精子细胞从第一出样管道流出，其他的细胞从第二出样管道流出。

在其中一个实施例中，所述进样单元包括第一进样管道和第二进样管道，所述第一进样管道和第二进样管道的一端经动力源与细胞混合液管道相连接，所述第一进样管道和第二进样管道的另一端与所述分选进口相连接。

在其中一个实施例中，所述分选管道的截面形状为梯形，梯形截面的宽度为0.3mm，梯形截面的最小高度和最大高度分别为0.03mm和0.09mm。

在其中一个实施例中，所述分选管道的螺旋线最内圆直径和最外圆直径分别为10-11mm和26-27mm，所述分选管道的螺旋线转数为7-9转。

在其中一个实施例中，所述动力源为输液泵。

在其中一个实施例中，所述第一进样管道和第二进样管道、第一出样管道和第二出样管道的内径为0.9-1.1mm。

在其中一个实施例中，所述第一进样管道和第二进样管道远离所述分选进口的一端设有第一连接接头，所述第一出样管道和第二出样管道远离所述分选出口的一端设有第二连接接头。

上述基于微流控技术的快速精子分选系统，通过将混合精子的细胞混合液以一定的速度注入螺旋形的分选管道内，经过多重旋转分离后，直径较小的精子细胞从第一出样管道流出，而其他的细胞因为其体积和重量的关系从第二出样管道流出，其利用了分选管道和流体动力学结合精子和其他细胞的物理特性差别来进行精子的分选，可将分选时间控制在10分钟以内，从而大大提高了分选的效率，且有效避免人为因素的干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1是本发明的基于微流控技术的快速精子分选系统的结构示意图；

图2是本发明的分选管道的截面示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

参阅图1-2所示，本发明一实施例提供一种基于微流控技术的快速精子分选系统，包括：

螺旋芯片，包括呈螺旋形分布的分选管道1，所述分选管道1的最外端和最内端分别为分选进口11和分选出口12；本实施例中，可以利用3D打印机等方式打印螺旋芯片。

进样单元2，用于将混合精子的细胞混合液持续输入到分选进口11内；

出样单元3，连接在所述分选出口12处，所述出样单元3包括第一出样管道31和第二出样管道32，所述第一出样管道31和第二出样管道32分别位于所述分选出口12的靠外侧和靠内侧；

其中，细胞混合液经过分选管道1的多重旋转分离后，直径较小的精子细胞从第一出样管道31流出，其他的细胞从第二出样管道32流出。

上述基于微流控技术的快速精子分选系统，通过将混合精子的细胞混合液以一定的速度(例如：以1ml/mi n的速度)注入螺旋形的分选管道1内，经过多重旋转分离后，直径较小的精子细胞从第一出样管道31流出，而其他的细胞因为其体积和重量的关系从第二出样管道32流出，其利用了分选管道1和流体动力学结合精子和其他细胞的物理特性差别来进行精子的分选，可将分选时间控制在10分钟以内，从而大大提高了分选的效率，且有效避免人为因素的干扰。

在本发明一实施例中，所述进样单元2包括第一进样管道21和第二进样管道22，所述第一进样管道21和第二进样管道22的一端经动力源与细胞混合液管道相连接，所述第一进样管道21和第二进样管道22的另一端与所述分选进口11相连接。本实施例中，通过动力源可以将细胞混合液管道内的细胞混合液以一定的速度(例如：以1ml/mi n的速度)注入到第一进样管道21和第二进样管道22中，经过第一进样管道21和第二进样管道22在所述分选进口11的相互对流冲击，可以对细胞混合液进行搅动和融合，以避免细胞沉积影响分选管道1的筛选效果。可选地，所述动力源可以为输液泵等。

在本发明一实施例中，所述分选管道1的截面形状为梯形，梯形截面的宽度为0.3mm，梯形截面的最小高度和最大高度分别为0.03mm和0.09mm。本实施例中，梯形截面的宽度远大于梯形截面的高度，如此，可以使分选管道1能够平稳地放置在工作台上，并使分选管道1不会发生扭曲弯折，从而保证了最终精子细胞的分选效果。

在本发明一实施例中，所述分选管道1的螺旋线最内圆直径和最外圆直径分别为10-11mm和26-27mm，所述分选管道1的螺旋线转数为7-9转。

在本发明一实施例中，所述第一进样管道21和第二进样管道22、第一出样管道31和第二出样管道32的内径为0.9-1.1mm。

在本发明一实施例中，所述第一进样管道21和第二进样管道22远离所述分选进口11的一端设有第一连接接头4，所述第一出样管道31和第二出样管道32远离所述分选出口12的一端设有第二连接接头5。本实施例中，第一连接接头4方便与输液泵等进行连接，第二连接接头5方便与外部的收集装置等进行连接。

本发明的工作原理如下：

在螺旋芯片的螺旋形通道内，颗粒受到惯性升力和迪恩阻力的双重作用，因为不同的颗粒直径不一样，从下述公式来看，颗粒直径(a)能影响这两种力，寻找合适的流速，从而使不同直径的颗粒在螺旋形通道中聚焦在不同的位置，因为在显微睾丸取精中，细胞的大小不同(精子约3-5微米，红细胞约10微米，上皮细胞30-50微米等)，通过这个原理对精子进行分选。

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以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。