CN104549587A - 一种三通道微球筛选芯片及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三通道微球筛选芯片，其特征在于：矩形芯片体有一条30mm长，2.0mm宽的筛选通道，在每条筛选通道的两侧各有一条收集通道，筛选通道通过筛选栅栏口与收集通道相连通；筛选栅栏口内有3个栅栏，口外有防堵塞柱。发明还提供了该芯片体的操作方法。本发明有益效果是专业性更强，可以直接与生产线的毛细管相连接使用，几种不同规格的芯片，能够随意组合使用，提高了筛选效率，制作方便简单，成本低廉。

Description

一种三通道微球筛选芯片及使用方法

技术领域

本发明涉及一种新型微球筛选芯片，从使用上讲，是一种材料学、医学方面使用的一种三通道微球筛选芯片及使用方法。

背景技术

目前，大规模地使用油水O/W双相技术生产微粒技术，已在生产中广泛使用，但是微粒材料的尺寸筛选，大多还用的是过滤或干微粒筛分的传统方法，传统方法对于用使用液体制备出的微球，筛选不是很方便，特别是对于微米级粒径容易使过滤失效，或过滤时间很长；如把微球烘干再采用筛分方法，同样存在上述问题，而且还增加了因超标微粒的烘干制作成本。微流控芯片是近些年发展起来的新技术，对于微米液滴微粒，具有速度快，筛选尺寸分散度低的特点。当前，生物工程、医学靶向药物治疗的发展，越来越多地应用了微流控芯片技术，在纳微级别的微粒材料的研究与应用日益广泛的今天，如何将微流控芯片技术应用到材料科学发展中，开发一种微球筛选的微流控芯片是需要研究解决的问题。

因此，需要一种更加专业的一种微流控微球筛选芯片及使用方法，用于溶液中微米级微粒的筛选。

发明内容

本发明的技术方案为：一种三通道微球筛选芯片，其主要由芯片体，筛选通道和进出样口三部分组成，其特征在于：矩形芯片体的一端加工有一个进样口，进样口朝向矩形芯片体的另一端连接长度为10mm、平行于矩形芯片体的长边的大通道。设计保证流体通道压差，和合理排布通道。大通道的末端分叉，分出3条分路通道，每条进样分路通道连通一条30mm长，2.0mm宽的筛选通道。设计保证流体通道压差，利于流体的筛选工作的进行。同时，分出3条通道增加筛选效率。筛选通道的末端连通10mm长的出样通道和出样通道另一端的出样口。设计简单便捷。在每条筛选通道的两侧各有一条收集通道，筛选通道通过筛选栅栏口与收集通道相连通；3条筛选通道共6条收集通道均平行于出样通道，在超过出样通道端头的出样孔后，6条收集通道分别有一个筛选出口；或者6条收集通道依据在筛选通道两侧的为一组，两两一组共同进入3个圆形的收集池，在每个收集池靠近矩形芯片体的一端处，连接有一个筛选出口。设计了2种芯片通道形式。与收集通道相连通的筛选栅栏口宽度统一为0.5mm，筛选栅栏口内有3个栅栏，口外有防阻塞柱。芯片体的所有通道的深度均相等一致。部分尺寸统一的设计，是考虑了模块化加工，便于批量生产。

上述技术方案中，所述筛选通道，沿着筛选通道内部的收集腔的两个侧壁上对称交叉分布交错挡板A和交错挡板B；交错挡板A和交错挡板B与收集腔侧壁90°垂直，高度与筛选通道的深度相等。设计将收集腔分割，是流体呈蛇形流动，目的是扰流。交错挡板A和交错挡板B交叉间隔分布，交错挡板A和交错挡板B之间的相互间隔距离是2mm，保证流体流速和压差，保证筛选效率。交错挡板A和交错挡板B的里侧端头位置超过收集腔的通道中心线，占到收集腔宽度的2/3。增加扰流作用。在每条筛选通道中的交错挡板A和交错挡板B与收集腔侧壁连接的根部、朝向进样口的方向加工有筛选栅栏口；筛选栅栏口内接筛选通道，外接收集通道。设计目的在根部产生的扰流，将筛选的微球，引入筛选栅栏口中。

上述技术方案中，所述筛选栅栏口的栅栏之间的通道宽度在2μm~100μm之间，每个芯片体的3条筛选通道中的栅栏宽度尺寸一致，栅栏之间的通道宽度尺寸一致。这样保证了模块化生产的便利，以及芯片规格的确定。例如：芯片规格一栅栏之间的通道宽度是2μm、芯片规格二栅栏之间的通道宽度是5μm、芯片规格三栅栏之间的通道宽度是10μm、芯片规格四栅栏之间的通道宽度是15μm、芯片规格十栅栏之间的通道宽度是100μm，等。所述防堵塞柱分为圆形防堵塞柱和三角形防堵塞柱两种样式，成群分布在收集腔的每个筛选栅栏口前的45°角，直角边小于0.8mm的三角区域里。三角形防堵塞柱两两成对，两个三角形的长斜边对称向内侧相对，大钝角对称向外侧，两个最小的锐角朝向筛选栅栏口呈燕尾状。两种样式防堵塞柱设计和排布，目的是相互混合排布，在沿45°角的斜边一线上不出现大的凹角，防止微球的堆积和堵塞通道。三角形防堵塞柱的2个大角成对向外形成大的钝角，旁边是圆形防堵塞柱，大钝角和圆弧不容易收留流过的大尺寸微粒。大尺寸微粒会被大钝角顶出，被圆弧面顶出。

在的每个芯片体的圆形防堵塞柱与三角形防堵塞柱之间、成对三角形防堵塞柱之间、防堵塞柱与收集腔侧壁和交错挡板A或交错挡板B之间，相互之间的最小距离全在三角区域的沿45°角的斜边一线上，即在筛选栅栏口的最前沿，最小距离尺寸等于该芯片体的栅栏之间的通道宽度尺寸。此设计，将使大于栅栏之间的通道宽度尺寸的微球，不能在筛选栅栏口签堆积和堵塞通道。防堵塞柱的设计目的，一是为了防止发生堵塞，二是增加扰流筛选作用，其实筛选工作是栅栏和防阻塞柱共同完成的。防堵塞柱的高度与筛选通道的深度相等，便于芯片加工和防止堵塞。

上述技术方案中，所述的一种三通道微球筛选芯片的使用方法，其特征在于，操作步骤如下：

第一步，准备好用大规格芯片预处理过的，接近筛选微球直径的样品溶液；根据筛选粒径目标，选取不同规格的芯片，同规格的选3-4片，进行组合；

第二步，将选取的所有芯片，关闭所有筛选出口，将去离子水从进样口注入，待出样口流出去离子水后，打开所有筛选出口，适当在筛选出口负压，引流去离子水，待全部筛选出口都有去离子水流出后，关闭全部筛选出口和进样口、出样口，待用；

第三步，首先使用规格大的芯片，将此规格芯片的3-4片的进样口和出样口，用毛细管首尾先连在一起；立即在为首的芯片进样口更换去离子水，注入样品溶液，保持流速，直至样品溶液从最后一片芯片的出样口流完，再用去离子水冲洗3分钟；

第四步，上一规格二芯片的筛选出口收集的的筛选样品，按照上述操作第三步，在下一规格芯片上筛选，收集下一规格芯片的筛选出口收集的的筛选样品，得到不同目标粒径Ø的微球。

本发明技术特点是专业性强。

与现有的传统微球筛选相比，本发明有下列有益效果：（1）专业性更强，可以直接与生产线的毛细管相连接使用；（2）几种不同规格的芯片，能够随意组合使用，提高了筛选效率；（2）制作方便简单，成本低廉。

附图说明

图1为本发明的一种9出口芯片示意图。

图2为本发明的一种6出口芯片示意图。

图3为本发明的筛选通道的局部放大示意图。

图4为本发明的交错挡板A和交错挡板B的局部放大示意图。

图5为本发明的筛选栅栏口的局部放大示意图。

图中：1.芯片体；2.进样口；3.大通道；4.分路通道；5.筛选通道；6.收集通道；7.出样通道；8.出样口；9.筛选出口；10.收集池；11.收集腔；12.交错挡板A；13.交错挡板B；14.筛选栅栏口；15.栅栏；16.防堵塞柱；16a.圆形防毒塞柱；16b.三角形防堵塞柱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步对本发明加以说明。

实施例一

参照图1至图5中的形状结构，芯片规格一3片，栅栏之间的通道宽度是2μm；芯片规格二3片，栅栏之间的通道宽度是5μm。

操作步骤如下：第一步，准备好用大规格芯片预处理过的，微球直径在5μm左右的样品溶液。

第二步，将2规格的芯片，共6片芯片，关闭所有筛选出口9，将去离子水从进样口2注入，待出样口8流出去离子水后，打开所有筛选出口9，适当在筛选出口9负压，引流去离子水，待全部筛选出口9都有去离子水流出后，关闭全部筛选出口9和进样口2、出样口8，待用。

第三步，首先使用规格大的规格二芯片。将3片规格二芯片的进样口2和出样口8，用毛细管首尾先连在一起。立即在为首的芯片进样口2更换去离子水，注入样品溶液，保持流速，直至样品溶液从最后一片芯片的出样口8流完。再用去离子水冲洗3分钟。

第四步，将3片规格二芯片的筛选出口9收集的的筛选样品，按照上述操作第三步，在规格一芯片上筛选。收集3片规格一芯片的筛选出口9收集的的筛选样品，得到粒径Ø在Ø2μm ~ Ø5μm之间的微球。

实施例二

参照图1至图5中的形状结构，3片芯片规格五，栅栏之间的通道宽度是20μm；2片芯片规格十一，栅栏之间的通道宽度是50μm。

2片芯片规格二十一，栅栏之间的通道宽度是100μm。

按实施例一操作方法，由大到小，最后收集3片规格十一芯片的筛选出口9收集的的筛选样品，得到粒径Ø在Ø50μm ~ Ø100μm之间的微球。

最后收集3片规格五芯片的筛选出口9收集的的筛选样品，得到粒径Ø在Ø20μm ~ Ø50μm之间的微球。

实施例三

参照图1至图5中的形状结构，4片芯片规格六，栅栏之间的通道宽度是25μm；3片芯片规格七，栅栏之间的通道宽度是30μm。

3片芯片规格八，栅栏之间的通道宽度是35μm。

按实施例一操作方法，由大到小，最后收集3片规格七芯片的筛选出口9收集的的筛选样品，得到粒径Ø在Ø30μm ~ Ø35μm之间的微球。

最后收集3片规格六芯片的筛选出口9收集的的筛选样品，得到粒径Ø在Ø25μm ~ Ø30μm之间的微球。

Claims (4)

1.一种三通道微球筛选芯片，其主要由芯片体（1），筛选通道（5）和进出样口三部分组成，其特征在于：矩形芯片体（1）的一端加工有一个进样口（2），进样口（2）朝向矩形芯片体（1）的另一端连接长度为10mm、平行于矩形芯片体（1）长边的大通道（3），大通道（3）的末端分叉，分出3条分路通道（4），每条进样分路通道（4）连通一条30mm长，2.0mm宽的筛选通道（5），筛选通道（5）的末端连通10mm长的出样通道（7）和出样通道（7）另一端的出样口（8）；在每条筛选通道（5）的两侧各有一条收集通道（6），筛选通道（5）通过筛选栅栏口（14）与收集通道（6）相连通；3条筛选通道（5）共6条收集通道（6）均平行于出样通道（7），在超过出样通道（7）端头的出样孔（8）后，6条收集通道（6）分别有一个筛选出口（9）；或者6条收集通道（6）依据在筛选通道（5）两侧的为一组，两两一组共同进入3个圆形的收集池（10），在每个收集池（10）靠近矩形芯片体（1）的一端处，连接有一个筛选出口（9）；与收集通道（6）相连通的筛选栅栏口（14）宽度统一为0.5mm，筛选栅栏口（14）内有3个栅栏（15），口外有防堵塞柱（16）；芯片体（1）的所有通道的深度均相等一致。

2.根据权利要求1所述的一种三通道微球筛选芯片，其特征在于：所述筛选通道（5），沿着其内部的收集腔（11）的两个侧壁上对称交叉分布交错挡板A（12）和交错挡板B（13）；交错挡板A（12）和交错挡板B（13）与收集腔（11）侧壁90°垂直，高度与筛选通道（5）的深度相等；交错挡板A（12）和交错挡板B（13）交叉间隔分布，交错挡板A（12）和交错挡板B（13）之间的相互间隔距离是2mm，交错挡板A（12）和交错挡板B（13）的里侧端头位置超过收集腔（11）的通道中心线，占到收集腔（11）宽度的2/3；在每条筛选通道（5）中的交错挡板A（12）和交错挡板B（13）与收集腔（11）侧壁连接的根部、朝向进样口（2）的方向加工有筛选栅栏口（14）；筛选栅栏口（14）内接筛选通道（5），外接收集通道（6）。

3.根据权利要求1所述的一种三通道微球筛选芯片，其特征在于：所述筛选栅栏口（14）的栅栏（15）之间的通道宽度在2μm~100μm之间，每个芯片体（1）的3条筛选通道（5）中的栅栏（15）宽度尺寸一致，栅栏（15）之间的通道宽度尺寸一致；所述防堵塞柱（16）分为圆形防堵塞柱（16a）和三角形防堵塞柱（16b）两种样式，成群分布在收集腔（11）的每个筛选栅栏口（14）前的45°角，直角边小于0.8mm的三角区域里；三角形防堵塞柱（16b）两两成对，两个三角形的长斜边对称向内侧相对，大钝角对称向外侧，两个最小的锐角朝向筛选栅栏口（14）呈燕尾状；每个芯片体（1）的圆形防堵塞柱（16a）与三角形防堵塞柱（16b）之间、成对三角形防堵塞柱（16b）之间、防堵塞柱（16）与收集腔（11）侧壁和交错挡板A（12）或交错挡板B（13）之间，相互之间的最小距离全在三角区域的沿45°角的斜边一线上，最小距离尺寸等于该芯片体（1）的栅栏（15）之间的通道宽度尺寸；防堵塞柱（16）的高度与筛选通道（5）的深度相等。

4.根据权利要求1- 3所述的一种三通道微球筛选芯片的使用方法，其特征在于，操作步骤如下：

第一步，准备好用大规格芯片预处理过的，接近筛选微球直径的样品溶液；根据筛选粒径目标，选取不同规格的芯片，同规格的选3-4片，进行组合；

第二步，将选取的所有芯片，关闭所有筛选出口（9），将去离子水从进样口（2）注入，待出样口（8）流出去离子水后，打开所有筛选出口（9），适当在筛选出口（9）负压，引流去离子水，待全部筛选出口（9）都有去离子水流出后，关闭全部筛选出口（9）和进样口（2）、出样口（8），待用；

第三步，首先使用规格大的芯片，将此规格芯片的3-4片的进样口（2）和出样口（8），用毛细管首尾先连在一起；立即在为首的芯片进样口（2）更换去离子水，注入样品溶液，保持流速，直至样品溶液从最后一片芯片的出样口（8）流完，再用去离子水冲洗3分钟；

第四步，上一规格二芯片的筛选出口（9）收集的的筛选样品，按照上述操作第三步，在下一规格芯片上筛选，收集下一规格芯片的筛选出口（9）收集的的筛选样品，得到不同目标粒径Ø的微球。