一种用于细胞分离的微流控芯片装置

摘要

本发明公开了一种用于细胞分离的微流控芯片装置。它包括离心转子、芯片结构和芯片盖；离心转子上设有至少一个芯片放置槽和至少两个储液池；储液池通过通道与芯片放置槽上设置的通孔相连通；芯片结构包括贴合成一体的两片芯片和设置于两片芯片中的滤网，内侧芯片上设有与微流体通道相连通的流体入口，外侧芯片上设有流体出口A和流体出口B，流体出口A与内侧芯片上的微流体通道相连通，流体出口B与外侧芯片上的微流体通道相连通；通过芯片盖将芯片结构固定于芯片放置槽内；流体入口通过通孔与储液池相连通，流体出口A和流体出口B分别与芯片盖上设置的出口相连通。本发明用于细胞分离的微流控芯片装置可使用离心的方法，用双层芯片加滤网的方式分离细胞，具有价格低廉和容易操作等优点。

权利要求

1.用于细胞分离的微流控芯片装置，其特征在于：它包括离心转子、芯片结构和芯片盖；

所述离心转子上设有至少一个芯片放置槽和至少两个储液池；所述储液池通过通道与所述芯片放置槽上设置的通孔相连通；

所述芯片结构包括贴合成一体的两片芯片和设置于两片芯片中的滤网，两片所述芯片的贴合面上均设有微流体通道；一片所述芯片记为内侧芯片，另一片所述芯片记为外侧芯片，所述内侧芯片上设有与所述微流体通道相连通的流体入口，所述外侧芯片上设有一流体出口A和一流体出口B，所述流体出口A与所述内侧芯片上的微流体通道相连通，所述流体出口B与所述外侧芯片上的微流体通道相连通；

通过所述芯片盖将所述芯片结构固定于所述芯片放置槽内；所述流体入口通过所述通孔与所述储液池相连通，所述流体出口A和所述流体出口B分别与所述芯片盖上设置的出口相连通；

所述芯片为有机玻璃层；

所述滤网为光刻胶干膜；

所述微流体通道的深度为100 1000μm；

~

两片所述芯片上的微流体通道的形状相同；

通过螺纹连接将所述芯片盖和所述芯片结构固定于所述芯片放置槽内。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片装置，其特征在于：所述离心转子上设有若干个对称设置的所述芯片放置槽；

每个所述芯片放置槽侧设置两个所述储液池。

3.根据权利要求2所述的微流控芯片装置，其特征在于：所述离心转子上设有两个对称设置的所述芯片放置槽。

4.根据权利要求3所述的微流控芯片装置，其特征在于：所述芯片盖上设置的出口为凹槽状。

说明书

一种用于细胞分离的微流控芯片装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于细胞分离的微流控芯片装置，属于微流控领域。

背景技术

[0002] 胎儿有核红细胞(fetal nucleated red blood cell,FNRBC)是孕妇外周血当中存在的胎儿来源的红细胞。与孕妇外周血中存在的其他的胎儿来源的细胞相比，FNRBC拥有完整的胎儿基因组、有多种特异性标志物便于分离、易通过形态或胎儿血红蛋白来辨认、在妊娠期间持续存在、产后一个月即从母体消失而排除上次妊娠的影响，所以，FNRBC能更好地用于产前诊断中，从而确定胎儿的健康状况。与传统的产前诊断方法如绒毛活检术、羊膜腔穿刺术、经皮脐血管穿刺术等相比，利用FNRBC进行诊断只需从孕妇取少量外周血，这是一种非侵入性的检测方法，可以避免传统方法的感染、流产等并发症，能最大限度地减少对孕妇和胎儿的不良影响，所以是一种非常有应用价值的产前诊断方法。但是，FNRBC在孕妇血液中数量较少，通常每毫升血液中只有十几个。所以分离十分困难。

[0003] 目前，FNRBC的检测要通过密度梯度离心法、荧光激活细胞分选法、磁场激活细胞分选法、显微操作分离法或选择性细胞培养法等先进行富集再进行分析。这些方法操作繁琐，容易出错，难以在临床推广应用。因此，需要提供一种成本低、操作便捷、反应快、集成度高的细胞分离装置。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种用于细胞分离的微流控芯片装置，可用于细胞分离及后续免疫分析，其结构简单、操作便捷，相对于传统的细胞分离技术自动化程度高，可靠性好。

[0005] 本发明所提供的用于细胞分离的微流控芯片装置，包括离心转子、芯片结构和芯片盖；

[0006] 所述离心转子上设有至少一个芯片放置槽和至少两个储液池；所述储液池通过通道与所述芯片放置槽上设置的通孔相连通；

[0007] 所述芯片结构包括贴合成一体的两片芯片和设置于两片芯片中的滤网，一片所述芯片记为内侧芯片，另一片所述芯片记为外侧芯片，两片所述芯片的贴合面上均设有微流体通道；所述内侧芯片上设有与所述微流体通道相连通的流体入口，所述外侧芯片上设有一流体出口A和一流体出口B，所述流体出口A与所述内侧芯片上的微流体通道相连通，所述流体出口B与所述外侧芯片上的微流体通道相连通；

[0008] 通过所述芯片盖将所述芯片结构固定于所述芯片放置槽内；所述流体入口通过所述通孔与所述储液池相连通，所述流体出口A和所述流体出口B分别与所述芯片盖上设置的出口相连通。

[0009] 上述的微流控芯片装置中，所述离心转子上设有若干个对称设置的所述芯片放置槽；

[0010] 每个所述芯片放置槽侧设置两个所述储液池。

[0011] 上述的微流控芯片装置中，所述离心转子上设有两个对称设置的所述芯片放置槽。

[0012] 上述的微流控芯片装置中，所述芯片为有机玻璃层，其上设置的微流体通道可通过激光雕刻的方式得到；

[0013] 所述滤网为光刻胶干膜，其上的微孔可根据具体需要进行设定；

[0014] 所述微流体通道的深度为100～1000μm。

[0015] 上述的微流控芯片装置中，两片所述芯片上的微流体通道的形状相同，从而使得两片有机玻璃层互相贴合的时候形成贯通的流体通道。

[0016] 上述的微流控芯片装置中，通过螺纹连接将所述芯片盖和所述芯片结构固定于所述芯片放置槽内，即在所述芯片盖和所述芯片结构的位置相应处设置通孔，并在所述芯片放置槽上的位置相应处设置螺纹孔，通过螺丝就可以把所述芯片盖和芯片结构固定在所述离心转子上。

[0017] 上述的微流控芯片装置中，所述芯片盖上设置的出口为凹槽状，其可连接相应的容量的离心管即可接收流出的液体，并可在凹槽上设置橡胶垫圈，以增强密封性。

[0018] 本发明用于细胞分离的微流控芯片装置工作时，将所述离心转子固定于离心机上，液体注入所述储液池中，流经所述芯片结构，从所述芯片盖上设置的出口流入离心管中。使用本发明时，使用离心力作为驱动力，使直径小的细胞透过所述滤网从外侧芯片上的所述流体出口B流出，而直径大的细胞则无法透过所述滤网，从外侧芯片上的所述流体出口A流出，从而实现细胞分离的目的。

[0019] 本发明提供了一种新型的利用连续流离心过滤的方式来分离胎儿有核红细胞的装置。该装置的核心是微流控芯片。微流控芯片技术是利用微加工的方法，把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作集成到一块微米尺度的芯片上，具有成本低、操作便捷、反应快、集成度高等优点。一般的微流控芯片是在平面上通过对流体的操控来实现目的。而广义上的微流控芯片可以具有三维结构，在不同层使用不同的微管道结构，对于实现细胞分离可以提供更广阔的思路。

[0020] 本发明用于细胞分离的微流控芯片装置，可使用离心的方法，用双层芯片加滤网的方式分离细胞，具有价格低廉和容易操作等优点；同时，本发明装置省去了很多手工操作，易于与后续生化检测芯片集成。本发明对促进细胞分离和检测的便捷化、进一步推广应用具有十分重要的意义。

附图说明

[0021] 图1为本发明用于细胞分离的微流控芯片装置的侧视图。

[0022] 图2为本发明用于细胞分离的微流控芯片装置中芯片盖的示意图。

[0023] 图3为本发明用于细胞分离的微流控芯片装置中离心转子的示意图。

[0024] 图4为本发明用于细胞分离的微流控芯片装置中芯片结构的示意图。

[0025] 图5为本发明用于细胞分离的微流控芯片装置中的液体流向示意图。

[0026] 图6为本发明用于细胞分离的微流控芯片装置中芯片上的微流体通道示意图。

[0027] 图7为本发明用于细胞分离的微流控芯片装置中芯片结构的剖面图。

[0028] 图中各标记如下：

[0029] 1离心转子、2芯片结构、3芯片盖、4芯片放置槽、5储液池、6内侧芯片、7外侧芯片、8光刻胶干膜、9流体入口、10流体出口A、11流体出口B、12通孔、13螺纹孔、14出口。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

[0031] 如图1所示，为本发明用于细胞分离的微流控芯片装置，它包括离心转子1、芯片结构2和芯片盖3。本发明中，如图3所示，离心转子1上设有2个对称的芯片放置槽4，每个芯片放置槽4侧设置2个储液池5，每个储液池5均通过通道与芯片放置槽4上设置的通孔相连通。如图4和图7所示，本发明中的芯片结构2包括贴合成一体的有机玻璃层材质的内侧芯片6和外侧芯片7，以及设置于内侧芯片6和外侧7之间的光刻胶干膜8，内侧芯片6和外侧芯片7的厚度为2mm，内侧芯片6和外侧芯片7上均通过激光雕刻的方式雕刻为微流体通道，其形状相同，如图6所示，深度为100～1000μm；本发明中光刻胶干膜8的厚度为100μm，经过曝光以及显影操作后形成有直径约为10微米，间距为20微米的微孔阵列。如图6所示，内侧芯片6上设有与微流体通道相连通的流体入口9，外侧芯片7上设有与内侧芯片6上的微流体通道相通的流体出口A10和与外侧芯片7上的微流体通道相连通的流体出口B11。本发明通过芯片盖3将芯片结构2固定于芯片放置槽4内，具体是通过如下方式连接的：芯片盖3和芯片结构2的位置相应处设置通孔12，如图2和图6所示，并在芯片放置槽4上的位置相应处设置螺纹孔
13，通过螺丝就可以把芯片盖3和芯片结构2固定在离心转子1上了。将芯片结构2连接到芯片放置槽4上之后，使内侧芯片6上的流体入口9与储液池5相连通，流体出口A10和流体出口B11分别与芯片盖3上设置的出口14相连通，并将出口14设置成凹槽状，其可连接相应的容量的离心管即可接收流出的液体，可在凹槽上设置橡胶垫圈，以增强密封性。

[0032] 使用上述微流控芯片装置分离胎儿有核红细胞时，在与一个芯片放置槽4相连通的2个储液池5中分别加入用于离心分离的胎儿全血稀释液和磷酸缓冲液，对称的储液池5中也分别加入胎儿全血稀释液和磷酸缓冲液，然后将芯片结构装入离心转子上，并在芯片盖3的出口处接离心管。离心转子固定在离心机转轴之后，在1000转/分钟的转速下进行离心，此时储液池5中的液体在离心作用下通过连接通道进入芯片结构2中。其中，胎儿全血稀释液进入靠近离心转子通道，磷酸缓冲液进入外侧通道。起初，两股液体在光刻胶干膜8的分离下不能接触，但在离心力的作用下，细胞贴着光刻胶干膜8流动，当流动到有微孔的地方时，直径较大的细胞(如白细胞、有核红细胞)就会被拦下继续沿着内侧通道流动，最终从外侧芯片7的左侧出口流体出口A10流出。而直径较小的细胞就能通过微孔进入到外侧的通道内最后从外侧芯片7下方的右侧出口流体出口B11流出。最后通过筛选的胎儿有核红细胞以及白细胞等直径较大的细胞需要通过荧光标记等方式进一步的筛选得到有核红细胞。

[0033] 本发明用于细胞分离的微流控芯片装置的结构简单，具有价格低廉、易于加工和操作等优点。同时，本发明用于细胞分离的微流控芯片装置也能够用于循环肿瘤细胞初期分离等，对促进微全分析系统在生物医疗检测方面具有十分重要的意义。