本发明专利技术公开了一种全血离心分离芯片，属于微机电系统领域。本发明专利技术在芯片上设有涡旋式微流体通道，该微流体通道绕行的中心处为进样口，在微流体通道内设有至少一排的微立柱栅栏，微立柱栅栏将微流体通道分成两个或多个流道，流道连接不同的出样口。本发明专利技术利用微泵将全血样品注入离心分离芯片后，通过微立柱栅栏间的缝隙将细胞与血浆分离。本发明专利技术结构紧凑，芯片的总面积减小，分离效率提高，且该芯片的分离过程耗时短。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微机电系统领域，具体涉及一种用于生物样品分离、检测、分析的全血离心分离芯片及芯片的制备方法。
技术介绍
二十一世纪是交叉学科发展的时代，特别是生物芯片的研制和生化检测技术。传感技术是信息获取的一个重要手段，利用传感技术获取生物样品的信息是生物检测技术发展的一个重要内容。结合生物技术和微机电系统(MEMS)技术的BioMEMS (生物微机电系统)技术可以将生命科学研究中的不连续分析过程(如样品制备、化学反应和分析检测)实现连续化、集成化、微型化，从而获得所谓的微全分析系统。该系统包括进样、分离、反应和检测，广义的系统还涉及到输运，其最终目标是在微芯片上实现化学全分析，以之取代常规分析实验室的所有功能。与传统仪器相比，微全分析系统具有体积小、重量轻、成本低、便携带、防污染、 分析过程自动化、分析速度快、所需样品和试剂少等诸多优点，对生物学、分析化学、医学等相关领域产生了革命性的影响，成为MEMS技术研究中的重要领域。在微全分析系统的早期研究中，检测技术一直被研究得较多，获得了较快的发展。 然而，样品分离等前处理技术作为该系统中不可或缺的组成部分，却发展相对缓慢，已经成为整个分析过程中的瓶颈，它制约着生化分析的发展。现有的样品前处理技术往往在片外实现，大多存在费时、劳动强度大、难以实现自动化、精密度差、样品以及其他生化试剂消耗量大等缺点，而且经常是测定误差的主要原因。传统的样品分离技术已不能满足 μ TAS(Micro total analysis system)发展的需要，有必要开发一种新的微分离技术。利用微加工技术制造的微型化生物样品预处理器，具有分析效率高、样品与试剂消耗少(微升级)、能耗低、集成度高等许多优点。微加工技术为微量生化样品的前处理和分析检测提供了强有力的技术支持。这种样品处理芯片在生物检测、毒物鉴定、DNA分析、细胞分离与富集、药物准备和药物输送等方面都会得到很广泛的应用，成为微全分析系统研究的热点。综上所述，微分离心系统作为发展微型生化分析系统的重要部分，在生物医学与化学分析领域有着广阔的应用前景，设计一种结构简单、体积小、便于集成的微分离器，不仅具有较高的精度，还具有很高的可靠性，开发分离芯片与微流体驱动系统各个组件的加工工艺，以及系统集成技术将是一项具有挑战性的、有意义的工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种全血离心分离芯片，可利用MEMS体硅和表面微机械加工技术制备。本专利技术提供的全血离心分离芯片如图1所示。芯片上设有涡旋式微流体通道，该微流体通道绕行的中心处为进样口，在微流体通道内设有至少一排的微立柱栅栏，所述微立柱栅栏将微流体通道分成两个或多个流道，上述流道连接不同的出样口。利用微型泵或注射泵将混有不同大小的全血细胞从离心分离芯片的进样口注入1.对于两排微立柱栅栏情况如图1 (a)所示两排微立柱栅栏将微流体通道由内至外依次分成内流道、中间流道和外流道。所述内流道与白细胞出样口相连，所述中间流道与红细胞出样口相连，所述外流道与血浆出样口相连。本专利技术利用离心力和微立柱栅栏的立柱间距大小(第二排微立柱间隙小于第一排微立柱间隙)进行分离。具体是小于第一排微立柱间隙的红细胞和血浆在微流道中运动过程中被分离到中间流道，而大于第一排微立柱间隙的白细胞在微流道中运动过程仍在内道。小于第二排微立柱间隙的血浆在微流道中运动过程中被分离到外流道，而大于第二排微立柱间隙的红细胞在微流道中运动过程仍在中间流道。2.对于一排微立柱栅栏情况如图1(b)所示微立柱栅栏将微流体通道由内至外依次分成内流道和外流道。所述内流道与白细胞和红细胞出样口相连，所述外流道与血浆出样口相连。利用离心力和微立柱阵列间距大小进行全血分离，小于微立柱间隙的血浆在微流道中运动过程中被分离到外流道，而大于微立柱间隙的红细胞和白细胞在微流道中运动过程仍在内流道。本专利技术离心分离芯片的微流体通道、微立柱栅栏为多个微立柱排列而成，它可以加工在硅片上，也可以利用模具复制的方式加工在聚合物材料上。与本专利技术芯片键合在一起的是聚合物材料或玻璃材料。所述微流体通道为半圆对扣形式或阿基米德螺线形式，绕行中心处的圈数至少为 3圈，每圈的宽度为50-500 μ m。进样口的直径为500-800 μ m。所述微立柱栅栏的立柱横截面为圆形，其直径为至少为6μπι。所述微立柱栅栏的立柱横截面为正方形，其边长为至少为6 μ m。本专利技术还提供了一种全血离心分离芯片的制备方法，包括步骤(a)处理、清洗硅片；(b)在硅片正面甩光刻胶、前烘、光刻、显影、后烘；(c)在硅片正面深刻蚀(ICP)硅30 200 μ m左右，形成微流体通道、微型立柱栅栏、进样口和出样口 ；(d)将PDMS与其固化剂按10 1的比例混合，并充分搅拌，用真空泵去除PDMS中的气泡；(e)处理、清洗硅片，并在其表面涂上脱膜剂；(f)将无气泡的PDMS均浇在培养皿内，并静置平坦化，然后在80°C烘箱中烘烤1 小时左右；(g)将固化的PDMS切成与有微流道的硅片一样大，并在相应的进样口和出样口位置打孔；(h)将PDMS和硅片键合的表面用氧离子处理；(i)将PDMS和硅片按相应的位置进行键合，在微流体通道进样口和出样口安装金属菅。本专利技术还提供了一种全血离心分离芯片的制备方法，包括步骤(a)处理、清洗硅片；(b)在硅片正面甩光刻胶、前烘、光刻、显影、后烘；(c)在硅片正面深刻蚀(ICP)硅30 200 μ m左右，形成微流体通道、微型立柱栅栏、进样口和出样口的模具；(d)将PDMS与其固化剂按10 1的比例混合，并充分搅拌，用真空泵去除PDMS中的气泡；(e)处理、清洗所述模具，并在其表面涂上脱模剂；(f)将无气泡的PDMS均浇在模具上，静置平坦化，然后在80度烘箱中烘烤1小时；(g)将固化了 PDMS从模具上剥离，并切分每个单元；(h)处理、清洗培养皿，并在其表面涂上脱模剂；(i)将无气泡的PDMS均浇在培养皿内，静置平坦化，然后在80度烘箱中烘烤1小时；(j)将固化的PDMS切成与具有微流体通道的硅片同样大小，并在相应的微流体通道进样口和出样口位置打孔；(k)将PDMS的上下两个键合表面用氧离子处理；(i)将两片PDMS按相应的位置进行键合，在进样口和出样口安装金属管。本专利技术还提供了一种全血离心分离芯片的制备方法，包括步骤(a)处理、清洗硅片；(b)在硅片正面甩光刻胶、前烘、光刻、显影、后烘；(c)在硅片正面深刻蚀硅30 200 μ m,形成微流体通道、微立柱栅栏；(d)将硅片正面与玻璃阳极键合，形成硅玻璃片；(e)采用干法、湿法或CMP的方法将键合后的硅玻璃片背面的硅结构层减薄；(f)硅片背面甩光刻胶、前烘、光刻、显影、后烘；(g)深刻蚀进、出样口的通孔；(h)将PDMS与其固化剂按10 1的比例混合，并充分搅拌，用真空泵去除PDMS中的气泡；处理、清洗培养皿，并在其表面涂上脱模剂；将无气泡的PDMS均浇在培养皿内，并静置平坦化，然后在80度烘箱中烘烤1小时；(i)将固化的PDMS切成与具有微流道的硅片同样大小，并在相应的微流体通道进样口和出样口位置打孔；(j)将PDMS和硅玻璃片键合的表面用氧离子处理，键合并安装上进出口的金属管。本专利技术充分利用全血中的红细胞和白细胞尺本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种全血离心分离芯片，其特征在于，芯片上设有涡旋式微流体通道，该微流体通道绕行的中心处为进样口，在微流体通道内设有至少一排的微立柱栅栏，所述微立柱栅栏将微流体通道分成两个或多个流道，上述流道连接不同的出样口。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李志宏，耿照新，王玮，鞠衍睿，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11
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