单鞘微流控芯片制造技术

本文描述了用于聚焦流体样品中的组分的微流体装置和方法。该微流控装置特征在于一种微流控芯片，该微流控芯片具有微通道，其具有宽度变窄的缩窄部分；以及微通道下游的流动聚焦区域。该流动聚焦区包括：正倾斜底面，其降低该流动聚焦区域的高度；侧壁，其逐渐变窄以减小该流动聚焦区的宽度，从而几何地缩窄该流动聚焦区域。该设备和方法可用于精子细胞的性别分选，以提高性能和合格性。以提高性能和合格性。以提高性能和合格性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单鞘微流控芯片
[0001]本申请的背景


[0002]本申请涉及一种微流控芯片设计，尤其涉及一种微流控芯片，其使用从单鞘和几何聚焦的的层流来分离粒子或细胞材料。

技术介绍

[0003]微流控能够使用小体积来制备和处理样品，例如多种粒子或细胞材料。在分离样本时，例如将精子从无活力或不能动的精子中分离有活力和能动的精子，或按性别进行分离，该过程通常耗时且有严格的体积限制。当前的分离技术，例如，无法产生期望的产出或不能及时处理大量的细胞材料。此外，现有的微流控设备不能有效地对精子细胞进行聚焦或定向。
[0004]因此，这就需要一种微流控设备和利用所述设备的分离方法，该设备是连续的、具有高通量、节省时间且对分离的各种组分造成的损害可忽略或最小。此外，这种设备和方法可以进一步适用于生物和医学领域，不仅在精子分选，而且在血液和其他细胞材料的分离，包括病毒、细胞器官、球状组织、胶态悬浮液和其他生物材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种微流控设备和方法，其可以对粒子或细胞材料进行聚焦和定向，如独立权利要求所述。从属权利要求中给出了本专利技术的实施例。如果本专利技术的实施例不是互相排斥，则可以彼此自由组合。
[0006]在一些方面，本专利技术的特征在于一种微流控装置，其用于精子细胞性别鉴定和特征富集。所述微流控装置可以包括至少一个流动聚焦区，在该流动聚焦区通过区域的几何结构对组分进行聚焦或重新定向。从所述流动聚焦区的上游端到下游端，所述流动聚焦区的至少一部分高度降低，并且至少一部分宽度变窄，从而几何上地缩窄所述流动聚焦区。
[0007]根据一些实施例，本专利技术的特征在于一种微流控芯片，其包括微通道，该微通道具有宽度变窄的缩窄部分；所述微通道下游的流动聚焦区，该流动聚焦区包括正倾斜底面，该底面降低所述流动聚焦区的高度；以及侧壁，该侧壁逐渐变窄以减小所述流动聚焦区的宽度，从而几何地缩窄所述流动聚焦区。
[0008]在另一个实施例中，所述微流控芯片可以包括：样品微通道；两个鞘流体微通道，其与样品微通道交叉以形成交叉区域；下游的微通道，其流体地连接至所述交叉区域；以及下游的流动聚焦区，其流体地连接至所述下游的微通道。所述下游的微通道可以具有宽度变窄的缩窄部分。所述流动聚焦区可以包括：正倾斜底面，其降低所述流动聚焦区的高度；侧壁，其逐渐变窄以减小所述流动聚焦区的宽度，从而几何地缩窄所述流动聚焦区。所述样品微通道配置为使样品流体混合物流动，所述两个鞘流体微通道各自配置为使鞘流体流入所述交叉区域以引起层流，并且从至少两侧至少水平地对从所述样品微通道流动的所述样
品液混合物进行压缩，使得所述样品流体混合物被鞘流包围并且被压缩成细流。所述交叉区域和所述下游的流动聚焦区配置为聚焦所述样品流体混合物中的材料。对所述样品流体混合物的压缩使样品流体混合物中的材料聚集，从而使所述材料聚焦在所述下游的微通道的中央或附近。
[0009]在一些实施例中，所述微通道的所述缩窄部分包括逐渐变窄的侧壁。在别的实施例中，所述正倾斜底面和所述逐渐变窄的侧壁同时出现在从所述流动聚焦区的上游端到下游端。所述正倾斜底面和所述逐渐变窄的侧壁从平面开始，所述平面垂直横穿所述流动聚焦区。在其他一些实施例中，所述样品微通道包括所述样品微通道的入口下游的缩窄区。所述缩窄区可以包括正倾斜底面，其降低所述缩窄区的高度；以及侧壁，其逐渐变窄以减小所述缩窄区的宽度。所述正倾斜底面和所述逐渐变窄的侧壁可以几何地缩窄所述缩窄区。
[0010]在一个实施例中，所述样品微通道的出口可以位于或接近所述两个鞘流体微通道的每一个的出口的中间高度。所述下游的微通道的入口可以位于或接近所述两个鞘流体微通道的每一个的所述出口的中间高度。在别的实施例中，所述样品微通道的所述出口位于或接近所述交叉区域的中间高度。所述下游的微通道的所述入口位于或接近所述交叉区域的中间高度。在又一实施例中，所述样品微通道的所述出口和所述下游的微通道的所述入口可以对齐或不对齐。
[0011]在一些实施例中，所述微流控芯片还可以包括所述流动聚焦区下游的询问区。所述微流控芯片还可以包括所述询问区下游的扩展区。所述扩展区可以包括负倾斜底面，其增加所述缩窄区的高度；以及具有侧壁的扩展部分，所述侧壁变宽以增加扩展区的宽度。在其他实施例中，所述微流控芯片还可以包括多个输出微通道，其位于所述扩展区下游且流体地耦合至所述扩展区。
[0012]根据其他实施例，本专利技术提供了一种利用所述微流控芯片的方法。在一些实施例中，本专利技术的主要特征在于一种在流体流动中聚焦粒子的方法，该方法包括提供一种微流控芯片；将包含所述粒子的流体混合物流入样品微通道并流入所述交叉区域；将鞘流体通过所述两个鞘流体微通道流动并流入所述交叉区域，使得所述鞘流体引起层流并从至少两侧至少水平地压缩所述流体混合物，其中所述流体混合物被鞘流体包围并压缩成细流，所述粒子被缩窄至被所述鞘流体包围的所述细流；将所述流体混合物和鞘流体流入所述下游的微通道，其中所述下游的微通道的所述缩窄部分水平地压缩所述流体混合物的细流；将流体混合物和鞘流体流入所述聚焦区，其中所述正倾斜底面和所述逐渐变窄的侧壁进一步缩窄所述流体混合物流且对流体中的粒子进行重新导向，从而使所述粒子聚焦。
[0013]在其他实施例中，本专利技术的特征在于一种产生具有性别偏斜的精子细胞流体的方法。所述方法可以包括提供一种微流控芯片；将包括精子细胞的精液流体流入所述样品微通道并流入所述交叉区域；将鞘流体通过所述两个鞘流体微通道流动并进入所述交叉区域，使得所述鞘流体引起层流并从至少两侧至少水平地压缩所述精液流体，其中所述精液流体被鞘流体包围并被压缩成细流；将所述精液流体和鞘流体流入所述下游的微通道，在其中所述缩窄部分水平地压缩精液流体的所述细流；将所述精液流体和鞘流体流入所述聚焦区，在其中所述正倾斜的底面和所述逐渐变窄的侧壁进一步缩窄所述精液流体，以将所述精子细胞聚焦在所述精液流的中央或附近；确定所述精液流中所述精子细胞的染色体类型，在其中每个精子细胞是携带Y染色体的精子细胞或携带X染色体的精子细胞；以及从携
带X染色体的精子细胞中将携带Y染色体的精子细胞分选出来，从而产生包括主要是携带Y
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染色体的精子细胞的性别偏斜的精子细胞流体。
[0014]本专利技术的独有和创造性的技术特征之一是流动聚焦区的通道几何结构的物理限制。在不希望将本专利技术限制于任何理论或机制的情况下，认为本专利技术的技术特征有利于从微流控装置中消除第二鞘流体结构，使得不需要使用第二鞘流体聚焦/定向精子细胞，因此，与具有两个聚焦区使用鞘流体进行流压缩的现有装置相比，减少了使用鞘流体的体积。这为降低设备和用品的运营成本，进一步简化系统复杂性提供了额外的好处。目前已知的现有参考文献或技术均不具有本专利技术独有的专利技术技术特征。
[0015]与具有两个聚焦区使用鞘流体的现有装置相比，本专利技术的专利技术技术特征产生了同等纯度、更好性能和更好的功能的Y偏斜精子细胞，其结果令人惊讶。例如，本专利技术的所述微流控装置出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微流控芯片(100)，包括：微通道(120)，其具有宽度变窄的缩窄部分(122)；以及所述微通道(120)下游的流动聚焦区(130)；其包括：正倾斜底面(132)，其减小所述流动聚焦区的高度；侧壁(135)，其逐渐变窄以减小所述流动聚焦区的宽度，从而几何地缩窄所述流动聚焦区(130)。2.根据权利要求1所述的微流控芯片(100)，其中所述微通道的所述缩窄部分(122)包括逐渐变窄的侧壁(125)。3.根据权利要求1所述的微流控芯片(100)，其中所述正倾斜底面(132)和所述逐渐变窄的侧壁(135)同时出现在从所述流动聚焦区的上游端(137)到下游端(138)。4.根据权利要求1所述的微流控芯片(100)，其中所述正倾斜底面(132)和所述逐渐变窄的侧壁(135)从平面开始，所述平面垂直横穿所述流动聚焦区(130)。5.一种微流控芯片(100)，包括：样品微通道(110)；两个鞘流体微通道(140)，其与所述样品微通道(110)交叉以形成交叉区域(145)；下游的微通道(120)，其流体地连接至所述交叉区域(145)，所述下游的微通道(120)具有宽度变窄的缩窄部分(122)；以及下游的流动聚焦区(130)，其流体地连接至所述下游的微通道(120)，所述下游的流动聚焦区(130)包括正倾斜底面(132)，其减小所述流动聚焦区的高度；侧壁(135)，其逐渐变窄以减小所述流动聚焦区的宽度，从而几何地缩窄所述流动聚焦区(130)；其中所述样品微通道(110)配置为使样品流体混合物流动，其中所述两个鞘流体微通道(140)各自配置为使鞘流体流入所述交叉区域(145)以引起层流并且从至少两侧至少水平地压缩从所述样品微通道(110)流动的所述样品流体混合物，使得所述样品流体混合物被鞘流体包围并且被压缩成细流。6.根据权利要求5所述的微流控芯片(100)，其中所述样品微通道(110)包括所述样品微通道的入口(111)下游的缩窄区(112)，其中所述缩窄区(112)包括：正倾斜底面(114)，其降低所述缩窄区的高度；以及侧壁(115)，其逐渐变窄以减小所述缩窄区的宽度；其中所述正倾斜底面(114)和所述逐渐变窄的侧壁(115)几何地缩窄所述缩窄区(112)。7.根据权利要求5所述的微流控芯片(100)，其中所述样品微通道的出口(113)位于或接近所述两个鞘流体微通道的每一个的出口(143)的中间高度，其中所述下游的微通道的入口(124)位于或接近所述两个鞘流体微通道的每一个的出口(143)的中间高度。8.根据权利要求7所述的微流控芯片(100)，其中所述样品微通道的所述出口(113)和所述下游的微通道的所述入口(124)对齐。9.根据权利要求5所述的微流控芯片(100)，其中所述样品微通道的出口(113)位于或接近所述交叉区域的中间高度。10.根据权利要求5所述的微流控芯片(100)，其中所述下游的微通道的入口(124)位于或接近所述交叉区域的中间高度。
11.根据权利要求5所述的微流控芯片(100)，其中所述交叉区域(145)和所述下游的流动聚焦区(130)配置为聚焦所述样品流体混合物中的材料。12.根据权利要求5所述的微流控芯片(100)，其中对所述样品流体混合物的压缩使所述材料在所述样品流体混合物内集中，使得所述材料聚焦在所述下游的微通道的中央或附近。13.根据权利要求5所述的微流控芯片(100)，其还包括所述流动聚焦区(130)下游的询问区(150)。14.根据权利要求13所述的微流控芯片(100)，其还包括所述询问区(150)下游的扩展区(160)，所述扩展区(160)包括：负倾斜底面(162)，其增加所述扩展区的高度；以及具有侧壁(165)的扩展部分，所述侧壁(165)变宽以增加扩展区的宽度。15.根据权利要求14所述的微流控芯片(100)，其还包括多个输出微通道(170)，所述多个输出微通道(170)位于所述扩展区(160)下游且流体地耦合至所述扩展区(160)。16.一种在流体流动中聚焦粒子的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑，
申请(专利权)人：艾步思国际有限责任公司，
类型：发明
国别省市：