一种基于声学微流控的细胞亚类分选芯片及使用方法技术

本申请涉及一种基于声学微流控的细胞亚类分选芯片及使用方法，其包括压电片

【技术实现步骤摘要】
一种基于声学微流控的细胞亚类分选芯片及使用方法


[0001]本申请涉及细胞亚类分选
，特别涉及一种基于声学微流控的细胞亚类分选芯片及使用方法
。

技术介绍

[0002]成分输血逐渐成为医学中主流的输血方法
。
简单来说，成分输血是用物理或化学方法把全血分离制备成纯度高
、
容量小的血液成分，然后再根据病情的需要输给病人
。
[0003]传统方法是用离心方法来区分不同密度的细胞
。
但是流体剪切力与压力会对细胞完整性和活性造成不可忽视的伤害
。
[0004]一些研究证明离心后的血小板会有明显的活力下降，也会影响一些细胞因子的释放
。
另外离心很难将血小板与白细胞分离开，血小板与白细胞密度接近，混合的白细胞在血小板中输入人体会造成感染或者免疫抵抗
。
另一方面，早期白血病及其他疾病的监测也依赖于血液中各种类细胞的分析
。
[0005]借助免疫磁珠等方式将特定细胞单独分离出来的血细胞分离方法，现在大部分分离通量小，操作流程需要专业的培训，步骤耗时费力，成本也不低，限制其应用于更广泛的领域
。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供一种基于声学微流控的细胞亚类分选芯片及使用方法，以解决相关技术中细胞分离需要专业培训，耗时费力，成本也不低的问题
。
[0007]第一方面，提供了一种基于声学微流控的细胞亚类分选芯片，其包括：
[0008]压电片；
[0009]微流控腔体，其具有微流控沟道，且微流控腔体设置在所述压电片上，所述微流控腔体的一端设有与微流控沟道连通的边侧液体入口和中间液体入口，另一端设有与微流控沟道连通的边侧液体出口和中间液体出口；
[0010]声表面波产生模块，其包括至少一对叉指换能器，一对叉指换能器包括两个分布于所述微流控沟道两侧的叉指换能器；
[0011]以及，所述声表面波产生模块所产生的声驻波场的第一势能区位于所述微流控沟道的中间，第二势能区位于所述微流控沟道的两侧
。
[0012]一些实施例中，所述第一势能区为低势能区，所述第二势能区为高势能区；
[0013]或者，所述第一势能区为高势能区，所述第二势能区为低势能区
。
[0014]一些实施例中，所述声表面波产生模块还包括信号发生器，所述叉指换能器的两个叉指电极连接于同一个所述信号发生器上
。
[0015]一些实施例中，所述叉指换能器与所述信号发生器之间还连接有功率放大器；
[0016]和
/
或，所述叉指换能器的叉指电极的尺寸为：长
3500
μ
m
，宽
37.5
μ
m
，指间隔
37.5
μ
m。
[0017]一些实施例中，所述边侧液体入口和中间液体入口均连接有微流泵
。
[0018]一些实施例中，所述边侧液体入口有两个，且所述中间液体入口位于两个所述边侧液体入口之间；
[0019]所述边侧液体出口有两个，且所述中间液体出口位于两个所述边侧液体出口之间
。
[0020]第二方面，提供了一种如上任一所述的基于声学微流控的细胞亚类分选芯片的使用方法，其包括如下步骤：
[0021]按照预设规则，向边侧液体入口和中间液体入口分别通入互溶且密度不同的两种液体，且将两种密度不同的细胞混合于其中一种液体中，两种液体和两种细胞的密度满足：小密度的液体＜小密度的细胞＜大密度的液体＜大密度的细胞；
[0022]按照预设规则，利用叉指换能器，在微流控沟道内产生包括第一势能区和第二势能区的声驻波场，以对待分选的细胞进行分选；
[0023]从边侧液体出口和中间液体出口，分别收集两种密度不同的细胞
。
[0024]一些实施例中，所述预设规则选自如下四种规则之一：
[0025]规则一：小密度的液体从边侧液体入口进入，大密度的液体从中间液体入口进入，两种细胞混合于小密度的液体中，第一势能区为低势能区，第二势能区为高势能区；
[0026]规则二：大密度的液体从边侧液体入口进入，小密度的液体从中间液体入口进入，两种细胞混合于大密度的液体中，第一势能区为低势能区，第二势能区为高势能区；
[0027]规则三：小密度的液体从边侧液体入口进入，大密度的液体从中间液体入口进入，两种细胞混合于大密度的液体中，第一势能区为高势能区，第二势能区为低势能区；
[0028]规则四：大密度的液体从边侧液体入口进入，小密度的液体从中间液体入口进入，两种细胞混合于小密度的液体中，第一势能区为高势能区，第二势能区为低势能区
。
[0029]一些实施例中，两种液体中，其中一个为磷酸盐缓冲液或生理盐水，另一个为碘克沙醇溶液
。
[0030]一些实施例中，所述磷酸盐缓冲液泵入速度为
25
～
35
μ
l/h
，所述碘克沙醇溶液泵入速度为
25
～
35
μ
l/h。
[0031]本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0032]本申请所提供的基于声学微流控的细胞亚类分选芯片，利用与密度息息相关的声波技术来构造新型密度分离模式
。
声波对介质中的粒子产生声辐射力，同时形成具有周期性波节波腹的声驻波场，而粒子在声驻波场下的迁移取决于粒子与介质的声阻抗差异，声阻抗是受密度和声速决定的，因此密度差异直接导致不同血细胞的不同迁移路径
。
[0033]在微流控沟道中使用两种不同声阻抗
(
即不同密度
)
但可互溶的液体形成两相层流，即非均匀流体，通过物质自由扩散生成非均匀的阻抗梯度场
。
声表面波作用于非均匀流体部分，正对设置的两束声表面波形成声驻波场
。
细胞在声驻波场中受到的力的方向，与细胞自身声阻抗和所处的液体声阻抗两个条件相关
。
通过调节非均匀阻抗梯度场分布从而实现细胞分离
。
本申请中两束对称声表面波干涉形成声驻波场，使得处于声驻波场中的细胞重新定位，高密度即声阻抗大于非均匀流体的细胞将被聚集到驻波低势能区
(
即声驻波场中的波节
)
，低密度即声阻抗小于非均匀流体的细胞将被聚集到驻波高势能区
(
即声驻波场中的波腹
)
，两种细胞之间存在声阻抗差，同时受到非均匀流体环境的影响，不同声阻抗的
细胞所受力的方向相反，从而实现细胞亚类分选
。
该方法易于集成化，具有极高的生物亲和性，在生物和医疗领域具有极大的研究价值，以满足临床的成分输血的需求，或者其他分析的需求，同时因制造成本低和操作简单具有普及推广的潜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于声学微流控的细胞亚类分选芯片，其特征在于，其包括：压电片
(1)
；微流控腔体
(2)
，其具有微流控沟道
(4)
，且微流控腔体
(2)
设置在所述压电片
(1)
上，所述微流控腔体
(2)
的一端设有与微流控沟道
(4)
连通的边侧液体入口
(20)
和中间液体入口
(21)
，另一端设有与微流控沟道
(4)
连通的边侧液体出口
(22)
和中间液体出口
(23)
；声表面波产生模块，其包括至少一对叉指换能器
(3)
，一对叉指换能器
(3)
包括两个分布于所述微流控沟道
(4)
两侧的叉指换能器
(3)
；以及，所述声表面波产生模块所产生的声驻波场的第一势能区位于所述微流控沟道
(4)
的中间，第二势能区位于所述微流控沟道
(4)
的两侧
。2.
如权利要求1所述的基于声学微流控的细胞亚类分选芯片，其特征在于：所述第一势能区为低势能区，所述第二势能区为高势能区；或者，所述第一势能区为高势能区，所述第二势能区为低势能区
。3.
如权利要求1所述的基于声学微流控的细胞亚类分选芯片，其特征在于：所述声表面波产生模块还包括信号发生器，所述叉指换能器
(3)
的两个叉指电极
(30)
连接于同一个所述信号发生器上
。4.
如权利要求3所述的基于声学微流控的细胞亚类分选芯片，其特征在于：所述叉指换能器
(3)
与所述信号发生器之间还连接有功率放大器；和
/
或，所述叉指换能器
(3)
的叉指电极
(30)
的尺寸为：长
3500
μ
m
，宽
37.5
μ
m
，指间隔
37.5
μ
m。5.
如权利要求1所述的基于声学微流控的细胞亚类分选芯片，其特征在于：所述边侧液体入口
(20)
和中间液体入口
(21)
均连接有微流泵
。6.
如权利要求1所述的基于声学微流控的细胞亚类分选芯片，其特征在于：所述边侧液体入口
(20)
有两个，且所述中间液体入口
(21)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨奕，汪一凡，
申请(专利权)人：武汉大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：