一种适合批量生产的微流控芯片制造技术

本实用新型专利技术公开一种适合批量生产的微流控芯片，其主要包括芯片本体，以及集成在芯片本体内的微流移液管和细胞筛；所述微流移液管具有用于细胞和液体流动的通道；所述细胞筛布置在微流移液管内，用于拦截微流移液管内流动的细胞；所述细胞筛处还设有一条用于液体流通的缝隙；所述细胞筛与细胞接触的面为光滑的平面或曲面。通过本实用新型专利技术可实现微流控芯片的批量生产，大大降低生产成本。大大降低生产成本。大大降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种适合批量生产的微流控芯片


[0001]本技术属于生物样品显微操作
，具体涉及一种适合批量生产的微流控芯片。

技术介绍

[0002]低温冷冻保存生物样品通常是指在超低温(零下196摄氏度)的液氮中保存活体，以维持其融化复原后的活性。低温保存技术当前被广泛应用于细胞、组织和器官的长期储存并且已经在诸多领域获得突破性的进展，例如在辅助生殖领域(卵子、精子、胚胎的冷冻等)以及干细胞冷冻领域等。低温冷冻保存当前的技术难点是生物样品的细胞内部和外部的水份在冷冻的过程中会结成冰晶，容易导致细胞死亡。当前的解决方案是在冷冻前加入冷冻保护剂(冷冻液)以置换细胞内的水分，同时通过优化冷冻过程，以避免产生冰晶。目前最常用的低温保存技术是玻璃化冷冻法，该方法是通过添加高浓度的冷冻液(也即换液)使得细胞在超低温环境下快速冷冻(冷却速度约10000摄氏度每分钟)，形成不规则的玻璃化样固体，避免了冷冻的过程中生成冰晶，极大程度减少了对细胞的损伤。
[0003]为了使得细胞换液过程对细胞的活性的影响降到最小，理想的换液方式是产生从低到高连续的多个精确可控的浓度梯度。使用微流控玻璃化冷冻芯片(简称“微流控芯片”)可以解决上述问题，产生多个精确可控的浓度梯度。例如，专利CN112430531A针对生物样品微流操作提出了一种可数字化操作的装置，通过在微流控芯片内集成的细胞筛固定生物样品的位置减少操作生物样品时带来的机械损伤，并通过数字液滴流量计实现了液体吸入及移除的精确定量，可用数字式液滴生成的方式使生物样品周围的液体浓度梯度连续可调。然而，该方案中用于固定细胞的碗形以及柱形阵列细胞筛的设计较复杂，需要借助高精度的光刻加工或激光加工制备，不适合批量生产，限制了其实用性。此外激光产生的热量也会使细胞筛微结构发生变形，影响使用效果。同样地，美国专利US10508299B2中公开的一种集成在微流控细胞分析芯片上的U形细胞筛设计及其变体使用二甲基硅氧烷(PDMS)通过光刻加工而成，该方法需要先将覆有光刻胶的晶片暴露在紫外线下，将晶片上蚀刻下目标结构作为模具，然后将不同晶片模具上的图案转刻到PDMS最后再通过硫化反应将多层PDMS结合在一起，整个过程中需要计算灌封预聚物和硬化剂的化学计量，并且，整个光刻过程虽然能对该细胞筛结构进行高精度加工，但操作繁琐，单次加工时间长，同样不适合批量生产。

技术实现思路

[0004]本技术提出一种全新的微流控芯片，从批量生产的角度优化微流控芯片中集成的细胞筛结构，以实现微流控芯片的批量生产。
[0005]本技术公开一种适合批量生产的微流控芯片，其主要包括芯片本体，以及集成在芯片本体内的微流移液管和细胞筛；所述微流移液管具有用于细胞和液体流动的通道；所述细胞筛布置在微流移液管内，用于拦截微流移液管内流动的细胞；所述细胞筛处还设有一条仅限于液体流通的缝隙；所述细胞筛与细胞接触的面为光滑的平面或曲面。
[0006]可选的，所述芯片本体包括配合使用的盖板和主板，所述微流移液管和细胞筛布置在主板内；所述缝隙位于细胞筛与盖板之间。
[0007]可选的，所述芯片本体内还集成有用于液滴的定量产生和移除的数字液滴流量计，所述数字液滴流量计布置在主板内并与微流移液管相连。
[0008]可选的，所述芯片本体包括配合使用的且具有相同结构的盖板和主板，所述盖板和主板对称布置后形成所述微流移液管和细胞筛；所述缝隙穿设于细胞筛。
[0009]可选的，所述细胞筛与细胞接触的面为光滑的曲面。
[0010]可选的，所述细胞筛与细胞接触的面的截面至少具有一段圆弧形。
[0011]可选的，所述细胞筛为对称结构。
[0012]可选的，所述微流移液管的截面为矩形、圆形、椭圆形或正多边形。
[0013]可选的，所述芯片本体的材料为PP、PS、PMMA、COC、COP中的任意一种。
[0014]可选的，所述通道的深度与细胞筛中最小的结构尺寸比小于等于2：1。
[0015]与现有技术相比，本技术具以下有益效果：
[0016](1)本技术公开的适合批量生产的微流控芯片，通过优化细胞筛结构的设计，在保证其细胞阻挡功能且细胞筛结构上对细胞造成较低损伤的同时，提高其易加工性，方便用数控铣床以及注塑等工艺实现批量生产，减少加工步骤和时间，可实现批量生产，大大降低生产成本，由此解决了以往的因细胞筛结构设计对微加工(单微米精度)的苛刻要求及难以实现微流控芯片批量生产等问题。
[0017](2)本技术公开的适合批量生产的微流控芯片，将细胞筛和数字液滴流量计集成在芯片本体内，通过细胞筛的结构固定细胞，可免去传统的细胞换液过程中多次操作细胞对其造成的机械损伤，并用数字液滴生成的方式实现数字式浓度梯度连续精确可调，完成连续的数字式液体稀释，大大减少换液过程对细胞的渗透损伤，提高细胞在经历玻璃化冷冻及复温后的活性。
附图说明
[0018]图1为实施例1所述的微流控芯片的结构示意图，其中：图1A为芯片三维结构示意图，图1B为芯片组成示意图，图1C为芯片内部结构示意图，图1D为沿流体方向细胞筛处局部剖视图。
[0019]图2为细胞筛的结构示意图，其中的图2A、图2B、图2C、图2D分别代表一种细胞筛结构。
[0020]图3为实施例2所述的微流控芯片的结构示意图，其中：图3A为芯片三维结构示意图，图3B为芯片组成示意图，图3C为芯片内部结构示意图，图3D为沿流体方向细胞筛处局部剖视图。
[0021]图4为实施例3所述的微流控芯片，其中：图4A为芯片整体三维结构示意图，图4B为芯片组成示意图，图4C为芯片内部结构正视图，图4D为芯片内部结构侧视图。
[0022]附图标注：11
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主板、12
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盖板、13
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微流移液管、14
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细胞筛、15
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缝隙；21
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主板、22
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盖板、23
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微流移液管、24
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细胞筛、25
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缝隙；31
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主板、32
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盖板、33
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微流移液管、34
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细胞筛、35
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缝隙、36
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数字液滴流量计；4
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细胞。
具体实施方式
[0023]下面将结合具体实施例和附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0024]在本技术的描述中，若出现“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适合批量生产的微流控芯片，其特征在于，包括芯片本体，以及集成在芯片本体内的微流移液管和细胞筛；所述微流移液管具有用于细胞和液体流动的通道；所述细胞筛布置在微流移液管内，用于拦截微流移液管内流动的细胞；所述细胞筛处还设有一条仅限于液体流通的缝隙；所述细胞筛与细胞接触的面为光滑的平面或曲面。2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体包括配合使用的盖板和主板，所述微流移液管和细胞筛布置在主板内；所述缝隙位于细胞筛与盖板之间。3.如权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体内还集成有用于液滴的定量产生和移除的数字液滴流量计，所述数字液滴流量计布置在主板内并与微流移液管相连。4.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体包括配合使用的且具有相同结构的盖板和主板，所述盖板和主...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，程奕昕，潘挺睿，
申请(专利权)人：中国科学技术大学苏州高等研究院，
类型：新型
国别省市：