微流控芯片及其制备方法、单细胞微液滴的制备方法技术

一种微流控芯片，包括芯片本体及汇流通道，芯片本体上开设有油相入口、微珠溶液入口、细胞悬液入口及微液滴出口；油相入口、微珠溶液入口及细胞悬液入口依次为液滴生成油、微珠溶液及细胞悬液进入芯片本体的入口；细胞悬液中包含多个细胞，微珠溶液中包含多个微珠；汇流通道与微液滴出口及油相入口相连通；微流控芯片还包括连通微珠溶液入口及汇流通道的第一流体操控单元及连通细胞悬液入口及汇流通道的第二流体操控单元，第一及第二流体操控单元用于使微珠或细胞按照一定顺序排列；微珠溶液先与细胞悬液汇合形成不互混的层流，汇合后的层流再与液滴生成油汇合形成微液滴，并在微液滴出口输出。本发明专利技术提供的微流控芯片的单包裹率高。

【技术实现步骤摘要】
微流控芯片及其制备方法、单细胞微液滴的制备方法
本专利技术涉及微流控技术和相关器件领域，尤其涉及一种微流控芯片、微流控芯片的制备方法及单细胞微液滴的制备方法。
技术介绍
微流控芯片又称芯片实验室，它可以将常规的生物化学反应集成到几平方厘米的芯片内。由于微流控芯片有着微米级的通道，与细胞的尺寸相当，所以在细胞的研究中越来越受到关注。然而，目前市面上的微流控芯片结构复杂，制造工艺复杂，制造成本也高昂。有些微流控芯片生成的液滴内容易包裹多颗微粒(如微珠或细胞)或者不包含微粒，这些现象都将提高实验成本、降低实验效率并导致低包裹率的问题。另外，市面上的微流控芯片的通量较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种单包裹率高、通量高、实验成本低且实验效率高的微流控芯片、微流控芯片的制备方法及单细胞微液滴的制备方法。一种微流控芯片，包括一芯片本体及一汇流通道，所述芯片本体上开设有油相入口、微珠溶液入口、细胞悬液入口及微液滴出口；所述油相入口、微珠溶液入口及细胞悬液入口依次为液滴生成油、微珠溶液及细胞悬液进入所述芯片本体的入口；所述细胞悬液中包含多个细胞，所述微珠溶液中包含有多个微珠；所述汇流通道分别与所述微液滴出口及所述油相入口相连通；所述微流控芯片还包括：一第一流体操控单元，所述第一流体操控单元连通所述微珠溶液入口及所述汇流通道的一端，所述第一流体操控单元用于使所述微珠溶液中的微珠按照一定顺序排列；及一第二流体操控单元，所述第二流体操控单元连通所述细胞悬液入口及所述汇流通道的一端，所述第二流体操控单元用于使所述细胞悬液中的细胞按照一定顺序排列；所述微珠溶液先与所述细胞悬液汇合形成不互混的层流，汇合后的所述层流再与所述液滴生成油汇合形成微液滴，并在所述微液滴出口输出。进一步地，所述第一流体操控单元及所述第二流体操控单元为离心通道、位移通道、流阻通道中的任一种或是所述离心通道、位移通道及流阻通道中的任意两种及两种以上的组合。进一步地，所述离心通道包括一离心通道主体、一流体入口及一流体出口，所述离心通道主体呈螺旋状分布，所述流体入口位与所述离心通道主体的内侧，所述流体出口位于所述离心通道主体的外侧，所述流体入口与所述微珠溶液入口或所述细胞悬液入口相连通，所述流体出口与所述汇流通道相连通。进一步地，所述位移通道包括位移通道主体及至少一个形成在所述位移通道主体上的导流结构，所述导流结构位于所述位移通道主体的一侧的内侧壁上，每个所述导流结构由多个凸起组成，每个凸起上形成有一个斜面，每个所述斜面的倾斜方向与液体在所述位移通道主体中的流动方向一致，每个所述凸起的高度沿着液体在所述位移通道主体中的流动方向逐渐递增。进一步地，所述流阻通道包括多个弯道及多个直道，每个所述直道的至少一端连接有一个所述弯道。进一步地，所述直道上设置有至少一导流结构，所述导流结构位于所述直道的一侧的内侧壁上，每个所述导流结构由多个凸起组成，每个凸起上形成有一个斜面，每个所述斜面的倾斜方向与液体在所述直道中的流动方向一致，每个所述凸起的高度沿着液体在所述直道中的流动方向逐渐递增。进一步地，所述微流控芯片还包括一位于所述芯片本体上的微珠溶液通道、细胞溶液通道及油相通道，所述微珠溶液通道的两端分别与所述微珠溶液入口及所述汇流通道连通，所述细胞悬液通道的两端分别与所述细胞悬液入口及所述汇流通道连通；所述油相通道连通所述油相入口及所述汇流通道；优选地，所述微珠溶液通道、所述细胞悬液通道及所述汇流通道以“Y”字型结构交汇，所述油相通道与所述汇流通道以“十”字型结构交汇。进一步地，所述油相入口正对所述汇流通道且与所述汇流通道相连通，优选地，所述油相入口与所述汇流通道之间形成T字型结构。一种单细胞微液滴的制备方法，包括步骤：配置微珠溶液、细胞悬液及液滴生成油；及将所述微珠溶液、细胞悬液及液滴生成油以一定流速分别加入如上所述的微流控芯片的所述微珠溶液入口、细胞悬液入口及油相入口中，并在所述微液滴出口处收集生成的微液滴。一种微流控芯片的制备方法，包括步骤：制作一微流控芯片通道的结构模具；利用三甲基硅烷对微流控芯片通道的结构模具做低粘附处理，再将聚二甲基硅氧烷置于所述芯片通道结构模具上，凝固成型后取下，以形成上层芯片，所述上层芯片下表面即形成微流控芯片通道结构；并在上层芯片的预设位置处打孔，以形成如上所述的微流控芯片的油相入口、微珠溶液入口、细胞悬液入口及微液滴出口；及将上层芯片封接在下层芯片上，以得到所述微流控芯片。本专利技术提供的微流控芯片，在微珠溶液入口与微珠溶液通道之间连接一个所述第一流体操控单元，并在所述细胞悬液入口与所述细胞悬液通道之间连接一个第二流体操控单元，所述第一流体操控单元及所述第二流体操控单元可以使得微珠和细胞按照一定的顺序排列，所述微珠溶液中的微珠及所述细胞悬液中的细胞之间的聚团扎堆现象较少，一个油包水的液滴内包裹多个微珠和细胞的概率降低，从而保证更多液滴内仅包含一个微珠和一个细胞。因此，本专利技术提供的微流控芯片的单包裹率高、通量高、实验效率高、实验成本低。另外，本专利技术提供的微流控芯片还具有结构简单、制造工艺简单、生产成本低廉的优点。本专利技术可以用于单细胞测序样品前处理。附图说明图1为本专利技术提供的一种微流控芯片的示意图。图2是图1所示的微流控芯片中的一种流体操控单元的示意图。图3是图1所示的微流控芯片中的另一种流体操控单元的示意图。图4是图1所示的微流控芯片中的再一种流体操控单元的示意图。图5是细胞或微珠在图2所示的流体操控单元的通道内的流动示意图。图6是细胞或微珠在图3所示的流体操控单元的通道内的流动示意图。图7是细胞或微珠在图4所示的流体操控单元的通道内的流动示意图。主要元件符号说明如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式为能进一步阐述本专利技术达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图1-7及较佳实施方式，对本专利技术提供的微流控芯片、微流控芯片的制备方法及单细胞微液滴的制备方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，作出如下详细说明。请参阅图1-4，本专利技术提供一种微流控芯片100，所述微流控芯片100包括一芯片本体10、一油相入口20、一微珠溶液入口30、一细胞悬液入口40、一第一流体操控单元50、一第二流体操控单元60、一微液滴出口70、一微珠溶液通道81、一细胞悬液通道82、一油相通道83及一汇流通道84。其中，所述油相入口20、微珠溶液入口30、细胞悬液入口40及微液滴出口70位于所述芯片本体10的表面上。所述第一流体操控单元50、第二流体操控单元60、微珠溶液通道81、细胞悬液通道82、油相通道83及汇流通道84位于所述芯片本体10内。其中，所述微珠溶液入口30连通所述第一流体操控单元50。所述细胞悬液入口40连通所述第二流体操控单元60。所述微珠溶液通道81连通所述第一流体操控单元50及所述汇流通道84。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控芯片，包括一芯片本体及一汇流通道，所述芯片本体上开设有油相入口、微珠溶液入口、细胞悬液入口及微液滴出口；所述油相入口、微珠溶液入口及细胞悬液入口依次为液滴生成油、微珠溶液及细胞悬液进入所述芯片本体的入口；所述细胞悬液中包含多个细胞，所述微珠溶液中包含有多个微珠；所述汇流通道分别与所述微液滴出口及所述油相入口相连通；其特征在于，所述微流控芯片还包括：/n一第一流体操控单元，所述第一流体操控单元连通所述微珠溶液入口及所述汇流通道的一端，所述第一流体操控单元用于使所述微珠溶液中的微珠按照一定顺序排列；及/n一第二流体操控单元，所述第二流体操控单元连通所述细胞悬液入口及所述汇流通道的一端，所述第二流体操控单元用于使所述细胞悬液中的细胞按照一定顺序排列；所述微珠溶液先与所述细胞悬液汇合形成不互混的层流，汇合后的所述层流再与所述液滴生成油汇合形成微液滴，并在所述微液滴出口输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，包括一芯片本体及一汇流通道，所述芯片本体上开设有油相入口、微珠溶液入口、细胞悬液入口及微液滴出口；所述油相入口、微珠溶液入口及细胞悬液入口依次为液滴生成油、微珠溶液及细胞悬液进入所述芯片本体的入口；所述细胞悬液中包含多个细胞，所述微珠溶液中包含有多个微珠；所述汇流通道分别与所述微液滴出口及所述油相入口相连通；其特征在于，所述微流控芯片还包括：
一第一流体操控单元，所述第一流体操控单元连通所述微珠溶液入口及所述汇流通道的一端，所述第一流体操控单元用于使所述微珠溶液中的微珠按照一定顺序排列；及
一第二流体操控单元，所述第二流体操控单元连通所述细胞悬液入口及所述汇流通道的一端，所述第二流体操控单元用于使所述细胞悬液中的细胞按照一定顺序排列；所述微珠溶液先与所述细胞悬液汇合形成不互混的层流，汇合后的所述层流再与所述液滴生成油汇合形成微液滴，并在所述微液滴出口输出。


2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一流体操控单元及所述第二流体操控单元为离心通道、位移通道、流阻通道中的任一种或是所述离心通道、位移通道及流阻通道中的任意两种及两种以上的组合。


3.如权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述离心通道包括一离心通道主体、一流体入口及一流体出口，所述离心通道主体呈螺旋状分布，所述流体入口位与所述离心通道主体的内侧，所述流体出口位于所述离心通道主体的外侧，所述流体入口与所述微珠溶液入口或所述细胞悬液入口相连通，所述流体出口与所述汇流通道相连通。


4.如权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述位移通道包括位移通道主体及至少一个形成在所述位移通道主体上的导流结构，所述导流结构位于所述位移通道主体的一侧的内侧壁上，每个所述导流结构由多个凸起组成，每个凸起上形成有一个斜面，每个所述斜面的倾斜方向与液体在所述位移通道主体中的流动方向一致，每个所述凸起的高度沿着液体在所述位移通道主体中的流动方向逐渐递增。


5.如权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏文博，刘亚，刘龙奇，
申请(专利权)人：青岛华大智造普惠科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37