一种基于微流控芯片的细胞甄选装置的制作方法

本发明涉及细胞分型工具技术领域，具体涉及一种基于微流控芯片的细胞甄选装置。

背景技术：

微流控芯片又称芯片实验室，是在微米量级空间操作流体的一种科学与技术，可将生物与化学实验室的基本功能微缩到一个大小仅为数平方厘米的芯片上，因其微型化、集成化、自动化等优点，特别在生物医学领域得到极大的重视，成为此领域一个极为重要的的研究平台，不论是在细胞甄选或是标志物检测方面都有着极好的应用前景。

目前，常用的细胞分选装置有：肿瘤细胞捕获微流控芯片，如(专利cn201620064334)，一种三维微纳结构和电场耦合的细胞捕获装置；如(专利cn201710889182)，磁场中分离细胞的微流控芯片；如(专利cn201720453165)等装置来捕获或分离细胞。但上述装置存在或多或少的问题，如结构复杂，不利于批量生产，不能很好地呈现三维实体效果，且功能单一等等。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于微流控芯片的细胞甄选装置，该装置结构简单，使用方便，能用于不同大小细胞的分选与分型。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种基于微流控芯片的细胞甄选装置，包括微流控芯片，微流控芯片包括盖片和基片，盖片位于基片的正上方，盖片和基片密封连接，还包括施压机构，基片上表面上开设有沟道，基片或基片的两端分别设有注入口和排出口，盖片与基片贴合的表面上自注入口至排出口的方向开设有高度不同的设计结构，设计结构和沟道共同构成捕获腔，注入口和排出口分别与捕获腔连通，施压机构向盖片施加压力。

所述的施压机构包括气腔，微流控芯片固定于气腔外或气腔内，若微流控芯片固定于气腔内，基片固定于气腔内壁上，盖片与气腔中的气体接触，若微流控芯片固定于气腔外，盖片固定于气腔侧壁上，且盖片与气腔中的气体接触。

所述的施加机构包括夹具本体、气压泵、进气管、出气管、压力传感器、连通管、盖板和密封板，夹体本体呈方形板状，夹体本体的一表面上开设有第一凹槽，第一凹槽槽底开设有第二凹槽，第一凹槽槽底剩余的部分形成盖板放置台，夹体本体的另一表面上开设有第三凹槽，第三凹槽槽底开设有第四凹槽，第三凹槽槽底剩余的部分形成密封板放置台，第四凹槽和第二凹槽连通，第二凹槽槽底面积大于第四凹槽槽底面积，第二凹槽槽底剩余的部分形成芯片放置台，微流控芯片的形状、大小与第二凹槽的形状、大小相同，微流控芯片放置于第二凹槽中，盖板的形状、大小与第一凹槽的形状、大小相同，盖板固定于第一凹槽中，盖板上分别设有进液口和排液口，盖板与基片贴合，注入口和排出口分别设置于基片的两端上，进液口与注入口连通，排液口与排出口连通，密封板的形状、大小与第三凹槽的形状、大小相同，密封板固定于第三凹槽中，密封板、盖片和第四凹槽围成的空间为气腔，密封板上设有入气口、连通口和出气口，入气口、连通口和出气口分别与气腔连通，进气管的一端与气压泵连通，进气管的另一端与入气口连通，进气管上安装有进气阀，连通管的一端与连通口连通，另一端与压力传感器连接，出气管的一端与出气口连通，出气管的另一端与大气连通，出气管上安装有出气阀。

所述的微流控芯片、盖板和密封板均呈方形，第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽均呈方形，第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽的对称面相同。

所述的施加机构包括夹具和磁力调节机构，微流控芯片通过夹具固定，盖片的外表面上涂覆有磁性材料涂层，磁力调节机构包括磁铁，磁铁与磁性材料涂层相互吸引或排斥，磁力调节机构可调节磁铁与磁性材料涂层之间的距离。

所述的夹具包括夹具本体和盖板，磁力调节机构还包括电机、放线轮、定滑轮、滑轮支架和线绳，夹具本体呈方形板状，夹体本体的上表面上开设有第一凹槽，第一凹槽槽底开设有第二凹槽，第一凹槽槽底剩余的部分形成盖板放置台，微流控芯片的形状、大小与第二凹槽的形状、大小相同，微流控芯片放置于第二凹槽中，盖板的形状、大小与第一凹槽的形状、大小相同，盖板固定于第一凹槽中，基片上分别设有进液口和排液口，注入口和排出口分别设置于基片的两端上，进液口与注入口连通，排液口与排出口连通，放线轮套装于电机的输出轴上，定滑轮安装于滑轮支架上，线绳的一端部缠绕在放线轮上，线绳的另一端绕过定滑轮，磁铁固定于线绳的另一端上，且磁铁位于盖板的正上方。

所述的微流控芯片和盖板均呈方形，第一凹槽和第二凹槽均呈方形，第一凹槽和第二凹槽的对称面相同。

所述的设计结构呈台阶状，设计结构的高度自注入口至排出口的方向均匀增大或减小。

所述的设计结构为对称结构，设计结构由多个方形的凸台依次连接而成，凸台的高度自注入口至排出口的方向先均匀增大后均匀减小。

所述的设计结构为对称结构，设计结构由多个方形的凸台依次连接而成，凸台的高度自注入口至排出口的方向先均匀减小后均匀增大。

所述的设计结构呈楔形，设计结构的高度自注入口至排出口的方向逐渐增大或减小。

所述的设计结构和沟道之间的距离为1um-10mm。

本发明的基于微流控芯片的细胞甄选装置的工作原理如下：

先采用非侵入式方式从患者提取人体液体样本，将人体液体样本从微沟道芯片的注入口注入，当盖片受压时捕获腔产生定向形变，形成高度不均匀的捕获腔，目标细胞在捕获腔中通过时实现物理分离和富集。

与现有技术相比，本发明的有益效果和优点在于：

1、使用该装置时，该微流控芯片可根据细胞本身体积的大小，选择盖片上不同高度的设计结构以及向基片上的沟道施加不同的压力与之相匹配，实现对不同体积大小细胞在捕获腔不同位置处进行捕获。

2、该微流控芯片受外界因素干扰较小，不易发生堵塞，捕获时间短，捕获效率高。

3、该微流控芯片具有微型化结构的特点，易于制作，制作工艺简单，制作成本低，可广泛的用于分析领域。

4、本发明设置了施压机构，通过对盖片进行施压，捕获腔产生定向形变，形成高度不均匀的捕获腔，使得目标细胞在捕获腔更加容易分离和富集，而且施压的方式可通过气体施压和磁性材料之间的排斥和吸引所产生的压力两种方式实现，且施压装置结构简单，且施压范围可控。附图说明

图1为实施例1的基于微流控芯片的细胞甄选装置的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为实施例1的微流控芯片的分解结构示意图。

图4为实施例1的微流控芯片的盖片的结构示意图。

图5为实施例1的夹具本体的结构示意图。

图6为实施例1的夹具本体的结构示意图(与图4视角不同)。

图7为实施例2的基于微流控芯片的细胞甄选装置的结构示意图。

图8为实施例2的夹具本体的结构示意图。

图9为实施例3的梯度沟道微流控芯片的盖片的结构示意图。

图10为实施例4的梯度沟道微流控芯片的盖片的结构示意图。

图11为实施例5的梯度沟道微流控芯片的盖片的结构示意图。

其中，1-基片、2-盖片、3-沟道、4-设计结构、6-凸台、7-注入口、8-排出口、9-夹具本体、10-气压泵、11-进气管、12-出气管、13-压力传感器、14-连通管、15-盖板、16-密封板、17-进液口、18-排液口、19-入气口、20-连通口、21-出气口、22-第一凹槽、23-第二凹槽、24-第三凹槽、25-第四凹槽、26-悬挂绳、27-电机、28-放线轮、29-定滑轮、30-滑轮支架、31-线绳、32-磁铁、33-进气阀、34-出气阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

实施例1

本实施例提供的基于微流控芯片的细胞甄选装置如图1所示，包括微流控芯片和施压机构。

如图3所示，微流控芯片呈方形，微流控芯片包括盖片2和基片1，盖片2和基片1均呈长方形。盖片2位于基片1的正上方，且盖片2和基片1密封连接。

基片1上表面上开设有沟道3，沟道3呈方形。

如图3所示，盖片2上靠近其宽度方向的两边沿处分别设有注入口7和排出口8，基片1下表面上自注入口7至排出口8的方向开设有设计结构4。设计结构4为对称结构，设计结构4由五个方形的凸台6依次连接而成，凸台6的高度自注入口7至排出口8的方向先均匀增大后均匀减小。设计结构4和沟道3之间的距离为1um-10mm。

如图1和图2所示，施加机构包括夹具本体9、气压泵10、进气管11、出气管12、压力传感器13、连通管14、盖板15和密封板16。在进行细胞甄选检测实验时，夹具本体9一般通过夹具支架来固定，通过夹具支架将夹具本体悬空固定，方便对微流控芯片注入待测液体以及对气腔通入气体。夹体本体9水平设置，夹体本体9呈方形板状。

如图5所示，夹体本体9的上表面上开设有第一凹槽22，第一凹槽22槽底开设有第二凹槽23，第一凹槽22槽底剩余的部分形成盖板放置台。如图6所示，夹体本体9的下表面上开设有第三凹槽24，第三凹槽24槽底开设有第四凹槽25，第三凹槽24槽底剩余的部分形成密封板放置台。第四凹槽25和第二凹槽23连通，第二凹槽23槽底面积大于第四凹槽25槽底面积，第二凹槽23槽底剩余的部分形成芯片放置台。第一凹槽22、第二凹槽23、第三凹槽24和第四凹槽25均呈方形，第一凹槽22、第二凹槽23、第三凹槽24和第四凹槽25的对称面相同。

微流控芯片的尺寸与第二凹槽23的尺寸相同，微流控芯片放置于第二凹槽23中。盖板15呈方形，盖板15的尺寸与第一凹槽22的尺寸相同，盖板15固定于第一凹槽22中。盖板15上分别设有进液口17和排液口18，盖板15与基片1贴合，进液口17与注入口7连通，排液口18与排出口8连通。密封板16呈方形，密封板16的尺寸与第三凹槽24的尺寸相同，密封板16密封固定于第三凹槽24中。密封板16、盖片2和第四凹槽24围成的空间为气腔，密封板16上设有入气口19、连通口20和出气口21，入气口19、连通口20和出气口21分别与气腔连通。进气管11的一端与气压泵10连通，进气管11的另一端与入气口19连通，进气管11上安装有进气阀34。连通管14的一端与连通口20连通，另一端与压力传感器13连接。出气管12的一端与出气口21连通，出气管12的另一端与大气连通，出气管12上安装有出气阀35。

实施例2

本实施例提供的基于微流控芯片的细胞甄选装置如图7所示，包括微流控芯片和施压机构。

如图3所示，微流控芯片呈方形，微流控芯片包括盖片2和基片1，盖片2和基片1均呈长方形。盖片2位于基片1的正上方，且盖片2和基片1密封连接。

基片1上表面上开设有沟道3，沟道3呈方形。

如图4所示，盖片2上靠近其宽度方向的两边沿处分别设有注入口7和排出口8，盖片2下表面上自注入口7至排出口8的方向开设有设计结构4。设计结构4为对称结构，设计结构4由5个方形的凸台6依次连接而成，凸台6的高度自注入口7至排出口8的方向先均匀增大后均匀减小。设计结构4和沟道3之间的距离为1um-10mm。

施加机构包括夹具本体9、盖板15、电机27、放线轮28、定滑轮29、滑轮支架30、线绳31和磁铁32。夹体本体9呈方形板状，在进行细胞甄选实验时，可将夹具本体固定于夹具支架上。

如图8所示，夹体本体9的上表面上开设有第一凹槽22，第一凹槽22槽底开设有第二凹槽23，第一凹槽22和第二凹槽23均呈方形，第一凹槽22和第二凹槽23的对称面相同，第一凹槽22槽底剩余的部分形成盖板放置台。

微流控芯片的尺寸与第二凹槽22的尺寸相同，微流控芯片放置于第二凹槽22中。盖板15呈方形，盖板15的尺寸与第一凹槽22的尺寸相同，盖板15固定于第一凹槽22中。盖板15上分别设有进液口17和排液口18，盖板15与盖片2贴合，进液口17与注入7口连通，排液口18与排出口8连通。盖片与盖板接触的表面上涂覆有磁性材料涂层。

放线轮28套装于电机27的输出轴上，定滑轮29安装于滑轮支架30上，线绳31的一端部缠绕在放线轮28上，线绳31的另一端绕过定滑轮29。悬挂绳26有四根，磁铁呈方形，四根悬挂绳26的一端分别固定于磁铁的四个角上，另一端均与线绳31的另一端固定连接。磁铁32位于夹具本体9和微流控芯片的正上方，且磁铁可沿着竖直方向上下移动。

实施例3

实施例3与实施例2的结构大部分相同，只有微流控芯片的盖片的结构不相同。

如图9所示，盖片2上靠近其宽度方向的两边沿处分别设有注入口7和排出口8，盖片2下表面上自注入口7至排出口8的方向开设有设计结构4，设计结构4为呈台阶状，设计结构4的高度自注入口7至排出口8的方向均匀增大。设计结构4和沟道3之间的距离为1um-10mm。

实施例4

实施例3与实施例2的结构大部分相同，只有微流控芯片的盖片的结构不相同。

如图10所示，盖片2上靠近其宽度方向的两边沿处分别设有注入口7和排出口8，盖片2下表面上自注入口7至排出口8的方向开设有设计结构4。设计结构4为对称结构，设计结构4由5个方形的凸台依次连接而成，凸台的高度自注入口至排出口的方向先均匀减小后均匀增大。设计结构和沟道之间的距离为1um-10mm。

实施例5

实施例3与实施例2的结构大部分相同，只有微流控芯片的盖片的结构不相同。如图11所示，盖片2上靠近其宽度方向的两边沿处分别设有注入口7和排出口8，盖片2下表面上自注入口至排出口的方向开设有设计结构4，设计结构4呈楔形，设计结构4的高度自注入口7至排出口8的方向逐渐增大。设计结构和沟道之间的距离为1um-10mm。