一种优化流体分布的微柱式多相位移通道制造技术

本发明专利技术涉及一种优化流体分布的微柱式多相位移通道。该通道设置多级减速/分流模块，所述模块包括三角形结构柱和通道两侧多相位段的微柱阵列，所述三角形结构柱处于进样通道中间，所述通道两侧的多相位段的微柱阵列包括不同数量的基于流体流动方向倾斜的水平微柱列和/或基于流体流动方向逆向倾斜的水平微柱列。该通道使细胞悬液在通道两侧积排，防止细胞在通道末段堆积，有利于后续抗体或细胞裂解液与细胞的充分接触。液与细胞的充分接触。液与细胞的充分接触。

【技术实现步骤摘要】
一种优化流体分布的微柱式多相位移通道


[0001]本专利技术属于生物医学检测及微流控
，特别涉及一种优化流体分布的微柱式多相位移通道。

技术介绍

[0002]微流控芯片技术能够以半自动化、微型化的形式将多个实验过程集成于一体，在临床诊断和生物研究中提供了潜在的应用。与传统实验室方法相比，微流控芯片具有低成本、快速分析、减少样品和试剂的消耗、便携性、自动化、易于集成和分辨率高等显著特点。
[0003]细胞微滤器，顾名思义，就是用于细胞分离或过滤的微流控芯片，常用于血液中白细胞的分离或循环肿瘤细胞的捕获。微滤器芯片基于尺寸排阻的原理，是一种被动和简单的技术，不需要庞大和昂贵的仪器。而其他细胞分离的方法，通常是微流控技术与流体力学、声学、电动学、介电泳或磁性方法相结合，但是这些方法常常需要昂贵的外部设备，如电极、激光、超声波、流分割、双向电泳设备、磁铁、电磁感应器等，使集成变得复杂甚至不可能，并且往往需要复杂的制备过程。
[0004]近年来，微滤结构在生物医学检测中得到了广泛的应用，比如“U型”水动力捕获结构，用于在大阵列中精确、有序地定位单个细胞，并可与显微镜相结合，对单个细胞的酶动力学等细胞过程进行更多定量分析(Di Carlo D,Aghdam N,Lee LP.S.Anal Chem.2006,15；78(14):4925
‑
30；专利号CN 106754240 A)；单个微孔阱结构阵列，可捕获单个细胞用于研究单细胞的高通量成像表征和全转录组分析(专利号CN 107389642 A)，或捕获单个微珠作为动态微阵列中生物分子的移动固体载体(Tan WH,Takeuchi S.2007,23；104(4):1146
‑
51)。但这些结构通常只能用于捕获单细胞，很难做到将不同尺寸的细胞有效地分离和收集。微柱阵列结构主要是由不同形状的微柱按照一定方向和间距进行排列，利用不同细胞直径大小差异将其分离。确定性横向位移(deterministic lateral displacement，DLD)微柱阵列(Choi J,Hyun JC,Yang S.Sci Rep.2015,14；5:15167；专利号CN 110093247 A)，是利用倾斜排列的微柱阵列产生的流体分叉和间隙之间独特数量的流线，尺寸小的细胞以Z字形移动，尺寸大的细胞以横向位移方式移动，该方法对临界直径的控制和调整要求很高。除此之外，还有一种横流过滤式微柱阵列结构，两排平行排列的微柱阵列之间可形成流体通道，每排微柱阵列可将进样通道和出样通道隔开，利用横流过滤方式将靶标细胞捕获在进样通道中(专利号CN106190774A；专利号CN 210916029 U)，此结构可进一步应用于免疫荧光鉴定，也可与其他结构单元集成用于后续的细胞裂解和聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，PCR)。虽然该结构芯片制作简单，有很高的细胞捕获率，但是若样本流量大，细胞会在通道末段大量堆积。中国专利CN 106190774 A公开了一种微柱过滤微流控芯片，用于捕获循环肿瘤细胞(如图1A所示)，图中所示的内圈细胞栅栏结构由圆形微柱列组成，在通入H1299细胞悬液后，芯片内细胞拦截结果如图1B所示，细胞堆积在通道末段大量堆积。直接影响后续检测中抗体或细胞裂解液与细胞的充分接触，尤其在分离和捕获免疫荧光鉴定中荧光信号本身就弱的靶标细胞，很容易造成靶标细胞的漏检或细胞裂解不充
分。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种优化流体分布的微柱式多相位移通道，以克服现有技术中横流过滤式微柱阵列芯片中由于微柱阵列利用不充分导致细胞在通道末段大量堆积的缺陷。
[0006]本专利技术提供一种优化流体分布的微柱式多相位移通道，在进样通道内设置多级减速/分流模块，所述多级减速/分流模块包括三角形结构柱和通道两侧多相位段的微柱阵列，所述三角形结构柱处于进样通道中心线上，所述通道两侧的多相位段的微柱阵列包括不同数量的基于流体流动方向倾斜的水平微柱列和/或基于流体流动方向逆向倾斜的水平微柱列，每行微柱包括多个相位段的微柱阵列，每个相位段的微柱按照同一角度倾斜，并且按照流体流动方向，每行多相位段微柱的倾斜方向使流体从夹缝中流出的水流转角从大角到小角转换。
[0007]优选地，上述微柱式多相位移通道中，所述三角形结构柱在每条通道中可设置1个或多个，高为10～100μm，同一通道中相邻的三角形结构柱之间距离相等，相等距离为1000～3000μm。
[0008]优选地，上述微柱式多相位移通道中，所述三角形结构柱的横切面为等腰三角形，等腰三角形的底边长为50～500μm，高度为20～300μm，三角形结构柱顶角朝向进样口方向。
[0009]优选地，上述微柱式多相位移通道中，所述所述微柱的横截面形状为椭圆形，宽度为10～100μm，长度为30～500μm。
[0010]优选地，上述微柱式多相位移通道中，所述微柱高为10～100μm，微柱间的夹缝宽度为5～12μm。
[0011]优选地，上述微柱式多相位移通道中，所述微柱阵列与微柱阵列之间的通道宽度为50～1000μm。
[0012]优选地，上述微柱式多相位移通道中，所述微柱基于流体流动方向倾斜使流体从夹缝中流出的水流转角为90
°
～150
°
。
[0013]优选地，上述微柱式多相位移通道中，所述微柱基于流体流动方向逆向倾斜使流体从夹缝中流出的水流转角为30
°
～90
°
。
[0014]优选地，上述微柱式多相位移通道中，所述每行多相位段微柱的倾斜方向使流体从夹缝中流出的水流转角从大角到小角转换为：同一行中流体首先经过的相位段的微柱倾斜方向使流体从夹缝中流出的水流转角最大，后面流体经过的每个相位段的微柱倾斜方向使流体从夹缝中流出的水流转角均比前一个相位段的要小，水流转角范围为30
°
～150
°
。
[0015]优选地，上述微柱式多相位移通道中，所述每个相位段微柱的数量占每行全部微柱数量的比例为1％～100％。
[0016]本专利技术还提供一种微柱阵列式细胞过滤器芯片，包括上述优化流体分布的微柱式多相位移通道。
[0017]本专利技术通道两侧多相位段的微柱阵列，包括不同数量的按照一定规则倾斜排列的微柱；通道两侧按照一定规则倾斜排列的微柱，包括但不限制于，一侧为基于流体流动方向倾斜的水平微柱列，另一侧为基于流体流动方向逆向倾斜的水平微柱列，或两侧均基于流
体流动方向倾斜的水平微柱列，或两侧均基于流体流动方向逆向倾斜的水平微柱阵列。
[0018]本专利技术基于流体流动方向倾斜即微柱倾斜的角度有利于流体从微柱间夹缝流出，此时流体从夹缝中流出的水流转角为90
°
～150
°
，角度越大越有利于流体从夹缝流出。基于流体流动方向逆向倾斜即微柱倾斜的角度阻碍流体从微柱间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种优化流体分布的微柱式多相位移通道，其特征在于，在进样通道内设置多级减速/分流模块，所述多级减速/分流模块包括三角形结构柱和通道两侧多相位段的微柱阵列，所述三角形结构柱处于进样通道中心线上，所述通道两侧的多相位段的微柱阵列包括不同数量的基于流体流动方向倾斜的水平微柱列和/或基于流体流动方向逆向倾斜的水平微柱列，每个相位段的微柱按照同一角度倾斜，并且按照流体流动方向，每行多相位段微柱的倾斜方向使流体从夹缝中流出的水流转角从大角到小角转换。2.根据权利要求1所述微柱式多相位移通道，其特征在于，所述三角形结构柱在每条通道中可设置1个或多个，同一通道中相邻的三角形结构柱之间距离相等，相等距离为1000～3000μm，三角形结构柱顶角朝向进样口方向；所述三角形结构柱的横切面为等腰三角形，等腰三角形的底边长为50～500μm，高度为20～300μm。3.根据权利要求1所述微柱式多相位移通道，其特征在于，所述微柱的横截面形状为椭圆形，宽度为10～100μm，长度为30～500μm。4.根据权利要求1所述微柱式多相位移通道，其特征在于，所述微柱高为10～100μm，微柱间的夹缝宽度为5～12μm。5.根据权利要求1所述微柱式多相位移通道，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴嫚，王晓冬，贾春平，赵辉，赵建龙，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：