本发明专利技术涉及微流控领域，特别涉及微流控芯片、含有该微流控芯片的装置及其分离粒子的方法。本发明专利技术为了减少主动式分选液滴细胞的缺点，利用有无细细胞的液滴的刚性与弹性(弹性变形性)差异再搭配脊状结构能够达到被动式分选(被动分类)，而免除染色或标定萤光且无须进行侦测与切换等复杂的连动式操控等复杂且精密程序。
Microfluidic chip, device containing the microfluidic chip and method for separating particles
【技术实现步骤摘要】
微流控芯片、含有该微流控芯片的装置及其分离粒子的方法
本专利技术涉及微流控领域，特别涉及微流控芯片、含有该微流控芯片的装置及其分离粒子的方法。
技术介绍
微流控芯片技术(Microfluidics)又被称为芯片实验室(Lab-on-a-chip)，能在一个几平方厘米的微小芯片上集成传统的生物和化学实验室的基本功能，包括样品分离、制备、化学反应、检测等操作。微流控芯片具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度成十倍上百倍地提高等特点，它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析，并且可以在线实现样品的预处理及分析全过程。液滴微流控技术是微流控芯片技术的一个重要分支。液滴微流控技术是在传统的单相微流控芯片技术发展而来的，最早由芝加哥大学RustemF.Ismagilov教授首先提出三入口T型微液滴芯片设计，并在之后的几年中得到广泛关注和应用。与单相微流控系统相比，由于其水/油两相分离的特征，具有如消耗样品和试剂量更少，混合速度更快不易造成交叉污染，易于操控等优势。因此，在污染物快速高通量检测，生物样本分离、培育，观察化学反应进度等领域中有着重要的应用。微液滴因具有通量高，无交叉污染等优势，其在喷墨打印、微混合、DNA分析、材料合成、蛋白质结晶等领域呈现出巨大的应用潜力。微流体油包水液滴芯片可以用于液滴分离与收集，应用于生物，生化，医学等领域，其主要优点为出口产物量少可减少昂贵试剂量，体积微小可加速反应时间等。然而大多数使用的设计为结合检测与切换连动的主动式收集(主动排序)芯片，其设计不外乎使用荧光染色后搭配高阶显微镜摄像系统，或以昂贵且高阶荧光光学检测系统，搭配软件观察或荧光分析有无目标细胞后瞬间使用液体压力切换或阀门切换，使目标液滴被带往收集区。缺点为：1、细胞染需标定或染色；2、造成后续分子检测或测序上的困难度提高。因此，提供一种自动式物理性分离细胞或液滴的微流控芯片及方法具有重要的现实意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种微流控芯片、含有该微流控芯片的装置及其分离粒子的方法。本专利技术为了减少主动式分选液滴细胞的缺点，利用有无细细胞的液滴的刚性与弹性(弹性变形性)差异再搭配脊状结构能够达到被动式分选(被动分类)，而免除染色或标定萤光且无须进行侦测与切换等复杂的连动式操控等复杂且精密程序。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种微流控芯片，包括基片1，所述基片1设置有进样口2、进鞘口3、微流道4和出口6；所述微流控芯片还包括脊状部件5；所述脊状部件5倾斜设置于所述基片1上且与所述微流道4的侧壁连接或倾斜设置于所述微流道4的顶端内壁；所述进样口2、所述进鞘口3设置于所述微流道4的同侧；所述出口6设置于所述微流道4的另一侧；所述进样口2、所述进鞘口3设置于所述脊状部件5的同侧；所述出口6设置于所述微流道4的另一侧；所述脊状部件5凸出于所述微流道4的腔体。在本专利技术的一些具体实施方案中，所述脊状部件5的一端与所述微流道4的其中一侧的内壁连接，所述脊状部件5的另一端与所述微流道4的另一侧的内壁不连接，以确保待分离粒子的液体能够顺利通过。在本专利技术的一些具体实施方案中，所述脊状部件5的倾斜起始端靠近所述进样口2，所述脊状部件5的倾斜结束端靠近所述出口6。在本专利技术的一些具体实施方案中，所述脊状部件5的所述倾斜起始端与所述微流道4的侧壁之间的夹角为25°～70°。在本专利技术的另一些具体实施方案中所述脊状部件5的所述倾斜起始端与所述微流道4的侧壁之间的夹角为45°。在本专利技术的一些具体实施方案中，当所述脊状部件5设置于所述基片1上时，所述脊状部件5与所述微流道4顶部的间隙为待分离粒子直径的1/10～1/2。当所述脊状部件5设置于所述微流道4的顶端内壁时，所述脊状部件5与所述微流道4底部的间隙为待分离粒子直径的1/10～1/2。在本专利技术的一些具体实施方案中，所述脊状部件5的数目不少于1个。在本专利技术的另一些具体实施方案中，所述脊状部件5的数目为10～30个。本专利技术还提供了分离粒子的装置，包括所述的微流控芯片。本专利技术还提供了所述的微流控芯片或所述的装置在分离粒子、液滴中是否包含细胞的鉴定中的应用；所述粒子包括液滴和/或细胞。在本专利技术的一些具体实施方案中，所述粒子包括硬度不同的粒子、弹性不同的粒子和细胞核大小不同的细胞。本专利技术还提供了一种粒子的分离方法，向所述的微流控芯片或所述的装置的所述进样口2通入待分离粒子，向所述进鞘口3通入鞘液，调整所述待分离粒子和所述鞘液的密度，使所述待分离粒子通过所述脊状部件5的挤压产生位移，收集。在本专利技术的一些具体实施方案中，所述待分离粒子的Y方向移动距离与脊状部件5的组数之关系为1/4W<K*D2<W(其中，D1为刚性、弹性或尺寸较小的粒子的偏移量，D2为刚性、弹性或尺寸较大的粒子的偏移量，K为脊状结构5的组数，W为微流道4的宽度；如图3所示)，脊状部件5之间的间距须大于粒子通过脊状部件5后由挤压状态回复至原本型态的移动距离。本专利技术提供的微流控芯片或包括该微流控芯片的装置的有益效果包括但不限于：1.利用有无细胞的液滴刚性(刚性)与弹性(弹性变形性)特性，无需荧光标定方法，也无需使用现今常见的利用高阶摄像系统或高阶荧光分析方法辨别配合压力切换或阀门切换系统进行分离，可保持细胞原有特性，且简化分离操控的复杂度。2.进样部1与进鞘部2主要将所有液滴做集中效果，也可设置两个进鞘部2将进样部1压缩集中于中间(鞘流会增加使用液体量)。3.根据脊状部件5对有无细胞的液滴的刚性与弹性等本身物物理力学特性可达到连续被动式分离的效果，无须搭配额外硬体设备判别与连动切换系统。4.脊状部件5与微流道4顶部的间隙约为目标细胞直径的1/10～1/2，在本专利技术的一些具体实施方案中，待分离粒子约为20-25微米，而间隙尺寸使用10微米。脊状结构斜度25～70°，优选使用45°(使在最少脊状结构而液滴在x与y方向上两者受到最大的弹力)；平均每10组脊状结构可使空液滴仅位移Δy约6微米，有细胞之液滴ΔY约18微米；在本专利技术的一些具体实施方案中，使用30组。5.本专利技术提供的微流控芯片也可反向操作，如图2将脊状部件5制作于微流道顶部内壁，溶液的密度比液滴重，使含有液滴的细胞往下沉。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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。图1示本专利技术提供的脊状部件5设置于基片上的微流控芯片示意图；其中图1(a)示所述微流控芯片的示意图；图1(b)示俯视图；图1(c)示脊状部件5；图1(d)示空液滴受力示意图；图1(e)示含有细胞的液滴的受理示意图；图2示本专利技术提供的脊状部件5设置于微流道4顶部内壁的微流控芯片示意图；图3示本专利技术提供的脊状部件5的数目、间距与待分离粒子直径的关系；其中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括基片(1)，所述基片(1)设置有进样口(2)、进鞘口(3)、微流道(4)和出口(6)；/n所述微流控芯片还包括脊状部件(5)；所述脊状部件(5)倾斜设置于所述基片(1)上且与所述微流道(4)的侧壁连接或倾斜设置于所述微流道(4)的顶端内壁；/n所述进样口(2)、所述进鞘口(3)设置于所述微流道(4)的同侧；所述出口(6)设置于所述微流道(4)的另一侧；/n所述进样口(2)、所述进鞘口(3)设置于所述脊状部件(5)的同侧；所述出口(6)设置于所述微流道(4)的另一侧；/n所述脊状部件(5)凸出于所述微流道(4)的腔体。/n
【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括基片(1)，所述基片(1)设置有进样口(2)、进鞘口(3)、微流道(4)和出口(6)；
所述微流控芯片还包括脊状部件(5)；所述脊状部件(5)倾斜设置于所述基片(1)上且与所述微流道(4)的侧壁连接或倾斜设置于所述微流道(4)的顶端内壁；
所述进样口(2)、所述进鞘口(3)设置于所述微流道(4)的同侧；所述出口(6)设置于所述微流道(4)的另一侧；
所述进样口(2)、所述进鞘口(3)设置于所述脊状部件(5)的同侧；所述出口(6)设置于所述微流道(4)的另一侧；
所述脊状部件(5)凸出于所述微流道(4)的腔体。
2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述脊状部件(5)的倾斜起始端靠近所述进样口(2)，所述脊状部件(5)的倾斜结束端靠近所述出口(6)。
3.如权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述脊状部件(5)的所述倾斜起始端与所述微流道(4)的侧壁之间的夹角为25°～70°。
4.如权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，当所述脊状部件(5)设置于所述基片(1)上时，所述脊状部件(5)与所述微流道(4)顶部的间隙为待分离粒子直径的1/10～1/2；当所述脊状部件(5)设置于所述微流道(4)的顶端内壁时，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：李珍仪，王竣弘，陈昭宏，陆祎，姜竣凯，
申请(专利权)人：北京怡天佳瑞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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