[发明专利]一种高通量肿瘤靶向药物浓度筛选微流控器件

权利要求书

1.一种高通量肿瘤靶向药物浓度筛选微流控器件，其特征在于，所述的微流控器件由三层结构组成，自上而下依次是细胞进样层(1)、气动薄膜层(2)和细胞操控层(3)；

所述的细胞进样层(1)包括用于细胞悬液灌注进样的多细胞进样通道(27)、用于控制气动薄膜(23)的阀控制通道(28)、培养液进样口(29)、药液进样口(30)、废液口(31)、气体入口(32)和细胞进样口(33)；其中，多细胞进样通道(27)和阀控制通道(28)交替布置，相互独立；多细胞进样通道(27)由第一直线通道(34)和与细胞培养池(15)大小形状完全相同的多个培养池对准腔(35)连接而成，其端部设有细胞进样口(33)；阀控制通道(28)由第二直线通道(36)和与气动薄膜(23)大小形状完全相同的多个气体填充腔37组成，多条水平、相互平行的阀控制通道(28)与一条竖直的阀控制通道(28)汇聚，垂直的阀控制通道(28)端部设有气体入口(32)；细胞悬液从细胞进样口(33)注入，流经多细胞进样通道(27)，在培养池对准腔(35)的作用下，透过细胞进样过渡孔(22)，准确进入与之对应的细胞培养池(15)中；气体从气体入口(32)进入，充满阀控制通道(28)，作用于气动薄膜(23)，控制气动微阀；细胞进样层(1)上还开有培养液进样口(29)、药液进样口(30)和多个废液口(31)，分别与气动薄膜层(2)的培养液进样孔(24)、药液进样孔(25)和废液孔(26)相对应；

所述的气动薄膜层(2)用于连通细胞进样层(1)和细胞操控层(3)，包括细胞进样过渡孔(22)、气动薄膜(23)、培养液进样孔(24)、药液进样孔(25)和废液孔(26)；与细胞培养池(15)大小形状完全相同的细胞进样过渡孔(22)，既保证细胞悬液成功注入到细胞培养池(15)中，又在可视化对准过程中起定位作用；与主通道(18)和一级子通道(19)交叉点位置对应的气动薄膜(23)，用于构建气动微阀和阻隔各个细胞培养单元(13)，以避免不同种类细胞悬液的混合，使每个细胞培养池(15)内只有一种细胞，实现在同一芯片上多种细胞的独立培养，以用于靶向药物作用；培养液进样孔(24)、药液进样孔(25)和废液孔(26)，分别与培养液进样池(6)、药液进样池(7)和废液池(14)一一对应；

所述的细胞操控层(3)是该微流控器件的关键所在，具有“两级并联”结构，第一级并联结构为浓度梯度发生器模块(4)，第二级并联结构为细胞培养模块(5)；

所述的浓度梯度发生器模块(4)包括培养液进样池(6)、药液进样池(7)、培养液进样通道(8)、药液进样通道(9)、混合器(10)、混合液出液通道(11)以及混合液出样口12；培养液及药物溶液分别从培养液进样池(6)和药液进样池(7)流入对应的培养液进样通道(8)和药液进样通道(9)，形成单独的培养液通道、培养液与药物溶液混合通道两部分；其中，培养液在培养液进样通道(8)分为两路，一路通过培养液进样通道(8)流入，另一路进入药液进样通道(9)，与药物溶液在一级混合器中混合；药物溶液直接通过药液进样通道(9)进入一级混合器，培养液与药物溶液在一级混合器混合后，分为两路：一路进入二级混合器，另一路直接通过混合液出液通道(11)进入细胞培养模块(5)；单独的培养液通道分为两路：一路直接通过混合液出液通道(11)进入细胞培养模块(5)，另一路进入二级混合器，继续混合；根据出样数量和混合浓度的要求，可增设多级混合器，混合方式同二级混合器的混合方式；上述形成的单一培养液以及混合均匀的、不同浓度的混合液，最后经过混合液出液通道(11)的控制，以保证在各个混合液出样口12液体流速相同；

所述的多细胞培养模块(5)包括细胞培养单元(13)和废液池(14)，细胞培养单元(13)通过管道采用先串联再并联的方式集成，端部为废液池(14)；细胞培养单元(13)的设计基础是对双子叶植物叶片内叶脉细脉处结构的研究，模拟其网络结构，采取冗余设计思想，设计出多细胞培养单元的微通道结构；其核心部分是形状为八边形的细胞培养池(15)，位于细胞培养单元(13)中心，其被微柱阵列(16)所包围，微柱阵列(16)之间存在多条灌注通道17；用于串联整个细胞培养单元(13)的是微通道，包括主通道(18)、一级子通道(19)、二级子通道(20)和三级子通道(21)，主通道(18)为细胞培养单元(13)的入口通道；一级子通道(19)为主通道(18)分开的两条通道；二级子通道(20)为位于微柱阵列(16)外的外微柱间以及微柱与细胞培养单元(13)内壁间所形成的通道；三级子通道(21)为微柱阵列(16)与外微柱间所形成的通道。