[发明专利]一种微流控芯片

说明书

技术领域

本发明属于微流控技术领域，特别是涉及一种微流控芯片。

背景技术

随着生物学研究逐渐深入到细胞层面，针对不同类型细胞甚至是单细胞的研究已经成为深层次解析各种生命活动机理的重要方式。为此，需要从大量不同类型细胞中分选获得特定类型细胞。尽管流式细胞仪已经在细胞分选方面得到了广泛应用，然而由于需要对分析目标进行特定荧光标记，且设备昂贵，细胞需求量大，难以满足多样的应用需求。微流控技术是上世纪九十年代在分析化学领域发展起来的，它以微管道网络微结构特征，通过微加工技术将微管道、微泵、微阀、微储液器、微检测元件等功能元器件像集成电路一样，集成在芯片材料上。微流控技术在细胞分选方面很高的效率，通过在芯片上制作微柱、微管道、微电极等结构，能够在较短时间对多种不同类型的细胞进行有效分离，在血细胞分选、微生物分离方面已经有多个成功的应用范例。

例如，文献（Journal of Chromatography A, 1217 (2010) 1862–1866）公开了一种基于微柱的血细胞分离芯片，该芯片液流管道中具有一组由多个微柱组成阵列，微柱排列方向与液流方向呈一角度（5~30°），微柱间的缝隙允许血液中直径较小的无核红细胞流过，而阻碍血液中直径较大的有核红细胞穿越。被阻拦的有核红细胞在液流的推动下即沿着微柱阵列向一侧管道壁移动，最终与液流中较小的无核红细胞分开，从而实现对不同大小细胞的分离。但是，在该芯片中起到过滤作用的微柱排列于液流管道内，整体结构固定，当微柱上或微柱间发生细胞粘附，堵塞过滤缝隙时，难以清洗疏通，会导致后续直径较小的细胞无法通过微柱间隙，细胞分离功能失效，使用寿命短。另外，因该芯片中微柱阵列形制固定，仅对特定直径的细胞产生阻拦作用，无法对微柱间隙进行调整，当分离细胞直径改变时，需要另行采用其他微柱间隙的芯片，细胞直径适用范围受限较多；又及，利用该芯片仅可分离不同直径的细胞，无法同时对细胞进行富集，且制作微柱阵列需要较为精确的微加工技术，并严格控制微柱直径与间隙，制作难度较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种能够同时实现不同粒径的颗粒物的分离和富集，且易于加工的微流控芯片。

为实现前述发明目的，本发明提供的技术方案包括：

一种微流控芯片，包括：

液流层，包含液流通道，用以使包含不同直径的颗粒物的悬液和载液同时于所述芯片内流通，并且，所述悬液和载液在所述液流通道内沿与液流流动方向垂直的方向分层分布；

弹性膜层，包含覆盖在所述液流通道上的弹性膜；

气动控制层，包含一条以上气动控制管道，用以驱使所述弹性膜的局部区域产生趋向所述液流通道的形变和/或位移，从而在所述液流通道的第一区域内于所述弹性膜和液流通道底端面之间形成能够阻挡粒径大于一设定值的较大颗粒物、而使粒径小于该设定值的较小颗粒物和液体通过的间隙，同时在所述液流通道内形成能够将被所述间隙阻挡的较大颗粒物导入所述液流通道的第二区域的导引结构，

所述第一区域和第二区域分别分布在所述悬液和载液流经的区域内。

作为较为优选的方式，所述悬液和载液在所述液流通道内沿同一方向流动。

进一步的，所述气动控制管道包括管径大于一选定值的较粗气动控制管道和管径小于所述选定值的较细气动控制管道，所述较粗气动控制管道和较细气动控制管道分别与所述液流通道的第一区域和第二区域交叉。

进一步的，所述较粗气动控制管道自一第一点向一第二点逐渐倾斜，并且，在所述液流通道内的悬液流动方向上，所述第一点分布于第二点的上游，且所述第一点分布在第一区域内，第二点分布在第一区域与第二区域的交界处，

当向所述较粗气动控制管道内注入设定压力的流体时，所述较粗气动控制管道驱使所述弹性膜产生趋向所述液流通道底端面的形变和/或位移，从而在所述第一区域内于所述弹性膜和所述液流通道之间同时形成所述间隙和所述导引结构。

进一步的，所述较粗气动控制管道与所述较细气动控制管道相互连通。

进一步的，所述较粗气动控制管道与所述较细气动控制管道连续连接。

进一步的，所述较粗气动控制管道上与所述液流通道交叉的部分具有弧线形或直线形轮廓。

进一步的，所述气动控制管道包括相互连通且连续连接的一较粗气动控制管道和一较细气动控制管道，所述较粗气动控制管道从所述液流通道内的第一区域上方通过，而所述较细气动控制管道从所述液流通道内的第二区域上方通过。