一種微流控芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微流控技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種微流控芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生物學研究逐漸深入到細胞層面,針對不同類型細胞甚至是單細胞的研究已經(jīng)成為深層次解析各種生命活動機理的重要方式。為此，需要從大量不同類型細胞中分選獲得特定類型細胞。盡管流式細胞儀已經(jīng)在細胞分選方面得到了廣泛應(yīng)用，然而由于需要對分析目標進行特定熒光標記，且設(shè)備昂貴，細胞需求量大，難以滿足多樣的應(yīng)用需求。微流控技術(shù)是上世紀九十年代在分析化學領(lǐng)域發(fā)展起來的，它以微管道網(wǎng)絡(luò)微結(jié)構(gòu)特征，通過微加工技術(shù)將微管道、微泵、微閥、微儲液器、微檢測元件等功能元器件像集成電路一樣，集成在芯片材料上。微流控技術(shù)在細胞分選方面很高的效率，通過在芯片上制作微柱、微管道、微電極等結(jié)構(gòu)，能夠在較短時間對多種不同類型的細胞進行有效分離，在血細胞分選、微生物分離方面已經(jīng)有多個成功的應(yīng)用范例。
[0003]例如，文獻(Journalof Chromatography A, 1217 (2010) 1862 - 1866)公開了一種基于微柱的血細胞分離芯片，該芯片液流管道中具有一組由多個微柱組成陣列，微柱排列方向與液流方向呈一角度(5~30° )，微柱間的縫隙允許血液中直徑較小的無核紅細胞流過，而阻礙血液中直徑較大的有核紅細胞穿越。被阻攔的有核紅細胞在液流的推動下即沿著微柱陣列向一側(cè)管道壁移動，最終與液流中較小的無核紅細胞分開，從而實現(xiàn)對不同大小細胞的分離。但是，在該芯片中起到過濾作用的微柱排列于液流管道內(nèi)，整體結(jié)構(gòu)固定，當微柱上或微柱間發(fā)生細胞粘附，堵塞過濾縫隙時，難以清洗疏通，會導致后續(xù)直徑較小的細胞無法通過微柱間隙，細胞分離功能失效，使用壽命短。另外，因該芯片中微柱陣列形制固定，僅對特定直徑的細胞產(chǎn)生阻攔作用，無法對微柱間隙進行調(diào)整，當分離細胞直徑改變時，需要另行采用其他微柱間隙的芯片，細胞直徑適用范圍受限較多；又及，利用該芯片僅可分離不同直徑的細胞，無法同時對細胞進行富集，且制作微柱陣列需要較為精確的微加工技術(shù)，并嚴格控制微柱直徑與間隙，制作難度較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種能夠同時實現(xiàn)不同粒徑的顆粒物的分離和富集，且易于加工的微流控芯片。
[0005]為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案包括:
一種微流控芯片，包括:
液流層，包含液流通道，用以使包含不同直徑的顆粒物的懸液和載液同時于所述芯片內(nèi)流通，并且，所述懸液和載液在所述液流通道內(nèi)沿與液流流動方向垂直的方向分層分布；
彈性膜層，包含覆蓋在所述液流通道上的彈性膜；
氣動控制層，包含一條以上氣動控制管道，用以驅(qū)使所述彈性膜的局部區(qū)域產(chǎn)生趨向所述液流通道的形變和/或位移，從而在所述液流通道的第一區(qū)域內(nèi)于所述彈性膜和液流通道底端面之間形成能夠阻擋粒徑大于一設(shè)定值的較大顆粒物、而使粒徑小于該設(shè)定值的較小顆粒物和液體通過的間隙，同時在所述液流通道內(nèi)形成能夠?qū)⒈凰鲩g隙阻擋的較大顆粒物導入所述液流通道的第二區(qū)域的導引結(jié)構(gòu)，
所述第一區(qū)域和第二區(qū)域分別分布在所述懸液和載液流經(jīng)的區(qū)域內(nèi)。
[0006]作為較為優(yōu)選的方式，所述懸液和載液在所述液流通道內(nèi)沿同一方向流動。
[0007]進一步的，所述氣動控制管道包括管徑大于一選定值的較粗氣動控制管道和管徑小于所述選定值的較細氣動控制管道，所述較粗氣動控制管道和較細氣動控制管道分別與所述液流通道的第一區(qū)域和第二區(qū)域交叉。
[0008]進一步的，所述較粗氣動控制管道自一第一點向一第二點逐漸傾斜，并且，在所述液流通道內(nèi)的懸液流動方向上，所述第一點分布于第二點的上游，且所述第一點分布在第一區(qū)域內(nèi)，第二點分布在第一區(qū)域與第二區(qū)域的交界處，
當向所述較粗氣動控制管道內(nèi)注入設(shè)定壓力的流體時，所述較粗氣動控制管道驅(qū)使所述彈性膜產(chǎn)生趨向所述液流通道底端面的形變和/或位移，從而在所述第一區(qū)域內(nèi)于所述彈性膜和所述液流通道之間同時形成所述間隙和所述導弓丨結(jié)構(gòu)。
[0009]進一步的，所述較粗氣動控制管道與所述較細氣動控制管道相互連通。
[0010]進一步的，所述較粗氣動控制管道與所述較細氣動控制管道連續(xù)連接。
[0011]進一步的，所述較粗氣動控制管道上與所述液流通道交叉的部分具有弧線形或直線形輪廓。
[0012]進一步的，所述氣動控制管道包括相互連通且連續(xù)連接的一較粗氣動控制管道和一較細氣動控制管道，所述較粗氣動控制管道從所述液流通道內(nèi)的第一區(qū)域上方通過，而所述較細氣動控制管道從所述液流通道內(nèi)的第二區(qū)域上方通過。
[0013]進一步的，所述氣動控制管道包括相互連通且依次連接的一第一較粗氣動控制管道、一較細氣動控制管道和一第二較粗氣動控制管道，所述第一、第二較粗氣動控制管道分別從所述液流通道內(nèi)的兩個第一區(qū)域上方通過，而所述較細氣動控制管道從所述液流通道內(nèi)的一第二區(qū)域上方通過，所述第二區(qū)域分布于該兩個第一區(qū)域之間。
[0014]進一步的，所述氣動控制管道包括相互連通且依次連接的一第一較細氣動控制管道、一較粗氣動控制管道和一第二較細氣動控制管道，所述第一、第二較細氣動控制管道分別從所述液流通道內(nèi)的兩個第二區(qū)域上方通過，而所述較粗氣動控制管道從所述液流通道內(nèi)的一第一區(qū)域上方通過，所述第一區(qū)域分布于該兩個第二區(qū)域之間。
[0015]相對于現(xiàn)有技術(shù)中的方案，本發(fā)明的優(yōu)點包括:通過在液流管道上方設(shè)置氣動控制管道(驅(qū)動管道)與彈性膜，驅(qū)動管道與彈性膜對液流管道中在液流方向的垂直方向上對不同直徑的顆粒物，例如細胞顆粒有不同程度的截止效果，從而改變大直徑顆粒物在與液流方向垂直的方向上的分布，實現(xiàn)大直徑顆粒物的分離；同時，還可在一定時間內(nèi)將較大直徑的顆粒物截留富集在液流管道的一特定區(qū)域內(nèi)，然后局部或完全釋放，提高液流管道內(nèi)的特定液流區(qū)段中，大直徑顆粒物的濃度，同時實現(xiàn)對大直徑顆粒物的分離與富集。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點包括:通過在液流管道上方設(shè)置不同管徑的氣動控制管道(驅(qū)動管道)與彈性膜，利用不同管徑的驅(qū)動管道與彈性膜配合，可以對液流管道中在液流方向的垂直方向上對不同直徑的顆粒物，例如細胞顆粒產(chǎn)生不同程度的截止效果，從而改變不同直徑顆粒物在與液流方向垂直的方向上的分布，實現(xiàn)不同直徑顆粒物的分離；同時，通過采用較大管徑的驅(qū)動管道(即，較寬驅(qū)動管道)與液體流向有一定角度交叉的設(shè)計，使得直徑大的顆粒物能夠沿著較寬驅(qū)動管道的輪廓在與液流方向的垂直方向上產(chǎn)生位移，而與直徑較小的顆粒物分開，進而可在一定時間內(nèi)將較大直徑的顆粒物截留富集在液流管道的特定液流區(qū)段中，實現(xiàn)大直徑顆粒物的富集，然后通過控制氣動控制管道的加壓時序，還可將該特定區(qū)域內(nèi)的大直徑顆粒物的局部或完全釋放，即，同時實現(xiàn)對大直徑顆粒物的分離與富集功能。而且，如有顆粒物在過濾的間隙上發(fā)生堵塞時，僅需撤去驅(qū)動管道中氣壓，彈性膜與液流管道壁的間隙即可擴大，將堵塞的顆粒物沖出，因此不易因堵塞失效；再者，由于阻擋顆粒物的直徑取決于氣動控制管道內(nèi)的壓力，因此通過調(diào)節(jié)壓力即可實現(xiàn)對不同直徑顆粒物的阻擋，適用的顆粒物范圍更廣；又及，由于本發(fā)明的芯片內(nèi)無需微柱結(jié)構(gòu)，還可避免較為精細的微加工技術(shù)要求，降低芯片制作難度。
【附圖說明】