[发明专利]基于逐级增压打印单个微粒的微流控芯片和方法

说明书

本发明公开了一种基于逐级增压打印单个微粒的微流控芯片及基于逐级增压打印单个微粒方法。本发明实施例中的基于逐级增压打印单个微粒的微流控芯片，结构简单，随着捕获打印单元数量的增加及捕获槽数量的增加，可以实现高通量的单个微粒打印，提升单个微粒打印的效率。本发明实施例中的基于逐级增压打印单个微粒的微流控芯片可以实现无需视频监控的自动化打印，简化设备，减少人工操作，提升微粒的打印效率。此外，本发明实施例中的基于逐级增压打印单个微粒方法通过液体压强的精密调节，从而实现对微粒的捕获及打印，相对于现有技术通过磁力、声波力等打印方法，设备大为简化，成本显著降低。

技术领域

本发明涉及微流体控制技术领域，涉及一种基于逐级增压打印单个微粒的微流控芯片和方法。

背景技术

目前，单细胞分析技术是再生医学、临床诊断和细胞治疗的重要工具。将单个细胞打印分离接种到单独的培养室是单细胞分析技术的关键。随着微流控技术的发展，相关技术中，采用了基于微流控技术的单个细胞打印方法，主要为：喷墨打印、单个微阀门筛选、双阀门筛选、移液管式单细胞分离等。这些方法虽然利用了微流控技术使用样品及试剂量少、反应速度快、可大量平行处理及可即用即弃等优点，但是也存在不足之处。

喷墨打印方法对设备的要求高，需要高速摄像机及自动辅助系统的精密配合，造价昂贵。单个微阀门筛选方法和双阀门筛选方法，分离过程操作繁琐，芯片制作复杂，且多个细胞同时到达挤压通道容易造成阀门堵塞，单细胞打印效率低。移液管式单细胞分离方法需要依靠人工手动操作，且流体剪切力难以控制，对细胞伤害性较大，并且每吸取一次只能打印一个细胞，打印效率低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于逐级增压打印单个微粒的微流控芯片，结构简单，易于实现，并能够提升单个微粒的打印效率。

本发明还提出一种应用于上述基于逐级增压打印单个微粒的微流控芯片的基于逐级增压打印单个微粒方法。

根据本发明的第一方面实施例的基于逐级增压打印单个微粒的微流控芯片，包括：

若干捕获打印单元，所述捕获打印单元包括控制部、若干条主通道和若干个捕获部，所述主通道的入口用于通入载有微粒的第一液体，所述捕获部朝向所述主通道的一侧上设置有多个捕获槽，所述捕获槽沿所述主通道的延伸方向分布，所述捕获槽用于捕获单个微粒，所述捕获槽连通主通道；

所述控制部设置有控制通道，所述控制通道位于所述捕获槽背离所述主通道的一侧，所述捕获槽与所述控制通道之间连通有阀门通道，所述阀门通道的宽度小于所述微粒的直径；所述控制通道包括入口端和多个出口端，所述入口端用于通入第二液体，所述入口端与多个所述捕获槽之间的流阻沿所述主通道内的所述第一液体的流动方向递增。

根据本发明实施例的微流控芯片，至少具有如下有益效果：捕获槽连通于主通道与控制通道之间，控制通道内的压强小于主通道内的压强时，主通道内与控制通道之间的压强差产生流体曳力，流体曳力能够将主通道内的微粒牵引至捕获槽中。当控制通道内与捕获槽连通处的液体的压强大于捕获槽中的液体的压强时，捕获槽中的微粒会被挤压回主通道之中，因此控制通道与各个捕获槽连通处的压强依次大于与主通道内第一液体的流动方向的相反方向上的捕获槽中的第一液体的压强时，与主通道内第一液体的流动方向的相反方向上的捕获槽中的微粒也会依次回到主通道之中，从而可以确定性地打印单个微粒。本发明实施例中的微流控芯片，结构简单，通过调节控制通道的内的第二液体的压强即可实现单个微粒的捕获及打印，且随着捕获打印单元数量的增加及捕获槽数量的增加，可以实现高通量的单个微粒打印，提升单个微粒打印的效率。

根据本发明的一些实施例，所述捕获打印单元包括两条主通道和两个所述捕获部，两个所述捕获部对称分布于所述控制部的两侧。

根据本发明的一些实施例，所述微流控芯片还设置有入口通道和冲洗通道，所述入口通道用于通入载有微粒的第一液体，所述主通道与入口通道连通，所述冲洗通道连通所述主通道，所述冲洗通道用于通入第二液体。