CN106434304B - 一种去除细胞低温保护剂的微装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种去除细胞低温保护剂的微装置，其包括：带有第一通道的上层芯片，所述第一通道位于上层芯片的下表面；带有第二通道的下层芯片，所述第二通道位于下层芯片的上表面；设置在所述上层芯片和下层芯片之间的多孔膜。首先，在所述第一通道中低、高渗盐溶液通过混合器和级联网络通道逐级形成变化浓度的稀释液，之后，通过稀释点与第二通道细胞悬浮液汇合，并逐级地进行稀释‑过滤，最终，实现连续、安全、和高效地去除低温保护剂的目的。采用这种微装置能够更有效地去除低温保护剂，减少细胞的机械损伤和渗透压损伤，提高清除率和细胞的存活率，该微装置还可用于清除细胞毒素或分离血浆。

Description

一种去除细胞低温保护剂的微装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种去除细胞悬浮液中低温保护剂、清除细胞毒素或分离血浆的装置及其使用方法。

背景技术

利用低温冷冻保存细胞是一种常见的方法，尤其对保存珍贵的细胞具有重大的意义。为减少冷冻过程中对细胞造成的低温损伤，常需要在保存的细胞悬浮液中加入一定浓度的低温保护剂。但低温保护剂的负效应(渗透压损伤和细胞毒性)，会对临床治疗以及基础研究的结果造成影响。因此，去除复温后细胞悬浮液中的低温保护剂非常重要。现有的去除低温保护剂的方法(比如传统的一步或多步离心法、透析法和分离-过滤法)主要用于大体积样品的清除，但是不适合处理少量样品。近年来，微流控技术已经被广泛地应用于处理小体积的生物样品，而且已有研究者利用此技术研究低温保护剂的添加过程，但是清除过程仍需进一步探索。

相比于添加低温保护剂的过程，清除过程更加容易导致细胞的损伤由于膜内外渗透压的变化。为了减少低温保护剂的清除过程中细胞损伤，基于扩散原理和膜透析法的微装置已经被建立，但是这些装置的清除效率不高，且细胞回收较低。除此之外，基于“稀释-分离”方法的宏观循环系统也已被用于研究去除的过程，此方法利用过滤作用理论上可以实现高效地去除低温保护剂，这种闭合的系统可减少去除过程中细胞污染，但是细胞会受到连续的疲劳损伤，进而造成细胞损失过大。同时，此宏观系统适合大体积细胞悬浮液中低温保护剂的去除，并不能用于临床和基础研究中的小体积样本(干细胞悬液、精子/卵子细胞悬液等)，便利性较差，需要向微型化方向发展。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于稀释-过滤法连续性去除细胞悬浮液中低温保护剂的微装置及方法，本发明提供的微装置能够安全高效地去除低温保护剂，减少细胞的机械损伤和渗透压损伤，提高清除率和细胞的存活率，该装置还可以用于清除细胞毒素或分离血浆。

本发明提供了一种去除细胞低温保护剂的微装置，所述微装置包括：

带有第一通道的上层芯片，所述第一通道的深度小于上层芯片的厚度，所述第一通道位于上层芯片的下表面；

所述上层芯片包括一个稀释液产生区、一个过滤液收集区和四个过滤单元，其中所述稀释液产生区设置有四个混合器和四个稀释点；

带有第二通道的下层芯片，所述第二通道的深度小于下层芯片的厚度，所述第二通道位于下层芯片的上表面；

所述下层芯片包括一个稀释-过滤执行区和四个稀释点，其中所述稀释-过滤执行区设置有四个混合器和四个过滤单元；所述上层芯片和下层芯片从上到下依次排列；

设置在所述上、下层芯片过滤单元间的多孔膜一面覆盖所述上层芯片的过滤单元，另一面覆盖所述下层芯片的过滤单元；

所述上层芯片的入口和出口与下层芯片的入口和出口相互之间独立。

优选的，所述上层芯片和下层芯片的材质独立地选自有机玻璃或者聚二甲基硅氧烷。

优选的，所述上层芯片和下层芯片的面积独立地在145平方厘米～300平方厘米的范围内。

优选的，所述上层芯片和下层芯片的厚度独立地在5毫米～10毫米的范围内。

优选的，所述第一通道和第二通道的设计方式独立地选自级联式网络。

所述上、下层芯片混合点与所述第一通道和第二通道的方向垂直。

优选的，所述第一通道和第二通道的形状独立地为矩形凹槽，所述凹槽的深度可变，宽度可变，装置尺寸可变。

优选的，所述第一通道和第二通道上的所述混合器独立地为改进的特斯拉混合器。

优选的，所述过滤单元的形状独立地选自中心有四个微型柱的矩形凹槽，所述微型柱支撑多孔膜，所述凹槽的宽度大于凹槽的深度，微型柱的深度与凹槽的深度相同。

优选的，所述多孔膜选自聚偏氟乙烯的微孔过滤膜。

优选的，所述去除过程是有限的级数。

本发明提供的用于分离的微装置可以用于去除细胞低温保护剂、清除细胞毒素或分离血浆。

以去除低温保护剂为例，在本发明提供地利用稀释-过滤去除低温保护剂的方法中，所述上层芯片的稀释液产生区中形成变化浓度的稀释溶液，与所述下层芯片的细胞悬浮液在所述下层芯片的混合器中实现物质跨膜传输，进而使细胞内的低温保护剂扩散到细胞外，之后通过覆盖在所述过滤执行单元的多孔膜的过滤作用实现高效地去除低温保护剂的目的。在多级去除低温保护剂的过程中，稀释液和细胞悬浮液之间的渗透压逐级变化，有效地降低了细胞的机械损伤和渗透压损伤，提高了细胞的回收率。此外，使这种去除细胞悬浮液中低温保护剂工作平台还具有清除细胞毒素、细胞稀释和浓缩等多种功能，具有较好的便利性。

附图说明

为了更清楚详细地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中提供的微装置的结构示意图，其中A为上板，B为下板，C为多孔膜，即过滤膜；1为第一通道低渗稀释溶液的入口，2为第一通道高渗稀释溶液的入口，3为位于第一通道细胞悬浮液的入口，4为第一通道细胞悬浮液的出口，5为第一通道过滤液的出口，6为第二通道细胞悬浮液的入口(与3重合)，7为细胞悬浮液的出口(与4重合)；

图2为本发明实施例中提供的微装置中上层芯片的结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的微装置中下层芯片的结构示意图。

图4为本发明实施例中提供的微装置中过滤单元的结构示意图，其中D是过滤单元的放大图，E是其主视剖面图并且F是其左视剖面图。

图5为本发明实施例中提供的微装置中上层芯片各区的结构示意图，其中G是上板稀释液产生区的示意图(包括a是混合器，b是稀释点)，c是过滤单元，H是上板过滤液收集区。

图6为本发明实施例中提供的微装置中下层芯片各区的结构示意图，其中d是下板的混合器，b是下板稀释点，c是下板的过滤单元，分别与所述上板的b和c完全重合。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，以去除细胞低温保护剂为例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种去除细胞低温保护剂的微装置，包括：

带有第一通道的上层芯片，所述第一通道的深度小于上层芯片的厚度，所述第一通道位于上层芯片的下表面；

带有第二通道的下层芯片，所述第二通道的深度小于下层芯片的厚度，所述第二通道位于下层芯片的上表面；

所述上层芯片和下层芯片从上到下依次排列；

设置在所述上、下层芯片的过滤单元间的多孔膜一面覆盖所述上层芯片的过滤单元，另一面覆盖所述下层芯片的过滤单元；

所述上层芯片的入口和出口与下层芯片的入口和出口相互之间独立。

本发明提供的微装置包括带有第一通道的上层芯片，所述第一通道的深度小于上层芯片的厚度，所述第一通道位于上层芯片的下表面。如图1、图2和图3所示，图1为本发明实施例中提供的工作平台的结构示意图，图2为本发明实施例中提供的工作平台中上层芯片的结构示意图，图3为本发明实施例中提供的工作平台中下层芯片的结构示意图。本发明对所述上层芯片的形状没有特殊的限制，满足实际操作条件即可。在本发明的实施例中，所述上层芯片的形状可以为方形或圆形；所述上层芯片的面积可以为145平方厘米～300平方厘米；所述上层芯片的厚度可以为5毫米～10毫米。本发明采用面积较小的上、下层芯片能够降低去除低温保护剂工作平台的整体大小，使本发明提供的去除低温保护剂的微装置具有较好的便携性。本发明的实施例中，所述上层芯片为方形，所述上层芯片的长可以为14厘米～20厘米，宽可以为9厘米～15厘米。可通过改变通道深度调节芯片的尺寸。

在本发明的实施例中，所述上层芯片的材质可以为有机玻璃(PMMA)大小为160mm×90mm×6mm；在其他的实施例中，所述上层芯片的材质可以为PDMS。本发明对所述有机玻璃和PDMS的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的有机玻璃和PDMS即可，可由市场购买获得；如在本发明的实施例中，可以采用苏州汶颢芯片科技有限公司提供的有机玻璃。

在本发明的实施例中，如图2和图5所示，所述上层芯片的下表面带有第一通道，所述第一通道的深度小于上层芯片的厚度；所述第一通道包括一个稀释液产生区、四个过滤执行单元和一个过滤液收集区，其中所述稀释液产生区中设置有四个混合器和四个稀释点。所述第一通道的稀释液产生区按照级联式网络分布，第一级的低渗溶液形成两股支流，其中一个支流与高渗溶液经所述混合器混合后再形成两个支干道稀释液：一个支干道稀释液与第二通道的细胞悬浮液混合，另一支干道稀释液与第一级低渗溶液另一股流体分流后的其中一股流体经混合器混合流入第二级。所述稀释液产生区以此分布方式逐级地产生变化浓度的稀释液。

在本发明的实施例中，如图5和图6所示，所述上、下层芯片的混合器均采用改进的特斯拉混合器，其长度均为70mm，深度为0.5㎜，相较于其他形式的混合器，如S-型混合器和正弦式混合器，改进的特斯拉混合器能够使流体更加快速地均匀的混合，确保低渗和高渗溶液能够充分的混合，进而能均匀的分配到稀释液产生区下一级和细胞悬液中，最终获得期望的稀释溶液比，从而使本发明提供的工作平台可以实现变化的稀释液浓度。所述特斯拉混合器设计了特殊形状的通道，每级一个，共四个，根据不同的实施目的可以改变混合器的类型。

在本发明的实施例中，所述上层的过滤单元与所述下层的过滤单元完全重合，其形状是中心有四个独立微型柱的矩形凹槽，尺寸为15mm×5mm×0.5mm，其中微型柱直径是1mm，两个柱的中心距离是2mm，微型柱的高度和凹槽的深度相同如图4所示；所述上层芯片的过滤单元和过滤液收集区区独立于上述通道的稀释液产生区的级联式通道，所述过滤单元的出口与所述上层芯片的过滤液收集区联通，如图5所示。所述上、下层芯片的过滤单元间会附上一层所述多孔膜，其尺寸略大于过滤单元的尺寸。

在本发明的实施例中，所述第一通道的形状为矩形凹槽，所述凹槽的宽度大于凹槽的深度。在本发明中，当所述凹槽的宽度大于凹槽的深度时，会增强传输物质流动的对流效果，提高传输物质的流动速度；而且所述凹槽的宽度较大还能够减少传输物质流动的阻力，从而减少传输物质流动的驱动力，使本发明提供的去除细胞悬浮液中低温保护剂的工作平台动力损耗小。在本发明的实施例中，所述矩形凹槽通道的宽度可以为1mm，深度可以为0.5mm；在其他的实施例中，所述通道的宽度可以为0.3mm～1.8mm，深度可以为0.1mm～0.5mm。本发明采用尺寸较小通道能够有利于自驱动传质，利用膜内外的压力差作为驱动力驱动物质进行流动，有利于细胞内低温保护剂的去除。

所述第二通道的深度小于下层芯片的厚度，所述第二通道位于下层芯片的上表面。

在本发明的实施例中，如图6所示，所述第二通道包括稀释-过滤执行区(四个混合器；四个过滤单元)和四个稀释点；所述纵向分布的混合器和过滤单元是为了减少通道占用空间。所述上层芯片产生的变化浓度的稀释液将在所述下层芯片的稀释点处与细胞悬浮液逐混合，随后混合液流向所述下层芯片的混合器，所述混合器是改进的特斯拉混合器，其长度是90mm，深度是0.5mm，与所述过滤单元连通。

在本发明中，所述下层芯片的材质种类与上述技术方案所述的上层芯片的材质种类一致，在此不再赘述。在本发明中，所述下层芯片的尺寸与上述技术方案所述的上层芯片的尺寸一致，在此不再赘述；所述下层芯片的过滤单元和所述上层芯片的过滤单元尺寸和大小一致，在此不再赘述，且能够完全重合。

本发明提供的微装置包括设置在所述上、下层芯片的过滤单元间的多孔膜，所述下层芯片在所述上层芯片的下方。在本发明中，所述多孔膜至少四片，如图1所示，其数量取决于过滤单元的数量，所述多孔膜的一面覆盖所述上层芯片的过滤单元，另一面覆盖所述下层芯片的过滤单元。在本发明中，所述第二通道中的细胞悬浮液与所述第一通道变化浓度的稀释液在所述上、下层芯片的稀释点处汇合，再进入所述第二通道混合器，此过程中细胞中的高浓度低温保护剂扩散至细胞外溶液中，之后进入所述过滤单元，并通过膜过滤去除细胞外大量的低温保护剂，达到安全高效地去除低温保护剂的效果。

在本发明的实施例中，所述多孔膜可以为聚醚砜膜(PES)或者聚偏氟乙烯(PVDF)的过滤膜；其中聚偏氟乙烯的微孔滤膜，分疏水或亲水性滤膜，具有系列的孔径，机械强度与坚韧度高，高耐磨性，高耐渗透性和耐PH值范围广，是良好气体、有机液体过滤的微孔滤膜。在本发明的优选实施例中，所述多孔膜可以为亲水性的PVDF膜，这种膜具有良好的亲水性和通量，具有很好的温度稳定性能，并能够保持良好的抗收缩性能，避免在滤器中发生膜的撕裂、流速的降低和整个过滤量的减少。其主要的用途可以清除大分子、细菌等物质。

此种膜的孔径一般为0.2微米、0.45微米、0.8微米、1.2微米和2.0微米等，同时也可以根据要求定制。在本发明的优选实施例中，所述多孔膜选择0.8微米的孔径；本发明对所述有亲水性的聚偏氟乙烯的种类和来源没有特殊的限制，采用具有亲水性的膜即可，可由市场购买获得；如在本发明的实施例中，可以采用上海海宁市中立过滤设备有限公司提供的。

在本发明中，所述第一通道的入口和第二通道的入口是互相独立的，所述第一通道中包括低渗稀释液的入口和高渗稀释液的入口，所述第二通道包括所述细胞悬浮液的入口，稀释溶液分别从第一通道的高渗稀释液通道入口和低渗稀释溶液入口流入，混合后分流经所述第一通道的稀释点进入所述第二通道的稀释点，之后与第二通道的细胞悬浮液汇合，在下板混合器中完成溶质跨膜传输，经过滤执行单元间的多孔膜实现去除的目的，在所述上层芯片的过滤液收集区实现过滤液的收集。

在本发明的优选实施例中，所述稀释点是第一通道变化浓度的稀释液流入第二通道的连接点，流动方向是垂直于所述第二通道的流动方向，形成了对流，提高了流体的充分混合，以及确保细胞内低温保护剂充分地扩散到细胞外。所述第一通道的过滤单元和所述第二通道的过滤单元的位置是完全匹配的，并与混合器形成连续地稀释-过滤，进而增强了去除的效率。

在本发明的实施例中，如图1所示，其中1为第一通道低渗稀释溶液的入口，2为第一通道高渗稀释溶液的入口；1和2处为通孔，通过这些通孔向第一通道的横向通道内分别注入低渗和高渗稀释液，两股流体混合后流入第一通道的特斯拉混合器中，随后分成两股流体，一股流经所述第一通道的稀释点进入所述第二通道的稀释点，与第二通道的细胞悬浮液汇合；另一股流体流入所述下一级的级联式网络通道。图1所示，3为第二通道细胞悬浮液的入口(与所述下层芯片的非通孔6重合)，细胞悬浮液从3处流入，流经所述第二通道的稀释点，与所述第一通道的稀释液汇合进入所述混合器和过滤单元，在过滤单元处由于膜过滤作用产生部分过滤溶液，其流向所述上层芯片的过滤液收集区，并最终在出口5处(通孔)回收过滤液；由此同时，所述下层芯片的细胞悬浮液继续流向下一级再次完成上述的过程，并最终在出口4(通孔，与所述下层芯片的非通孔7重合)流出去除细胞悬浮液中低温保护剂的工作平台。

在本发明的实施例中，所述去除细胞低温保护剂的微装置的制备方法可以为：

将上层芯片、多孔膜和下层芯片从上到下依次排列，所述上层芯片的下表面设置有第一通道；所述下层芯片的上表面设置有第二通道，多孔膜覆盖在过滤单元的上表面；

在本发明中，所述上层芯片、多孔膜、下层芯片、第一通道、过滤单元和第二通道与上述技术方案所述的上层芯片、多孔膜、下层芯片、第一通道、过滤单元和第二通道一致，在此不再赘述。在本发明的实施例中，可以通过螺丝钉将所述上层芯片和下层芯片紧固连接。

以下实施例均以去除低温保护剂为例进行描述。

实施例1

具有图1所示的去除低温保护剂的工作平台，包括：

长度为16.0cm、宽度为9.0cm的方形上、下层芯片，所述上层和下层芯片的材质为有机玻璃；

设置在所述上层芯片下表面的第一通道。所述第一通道的稀释液产生区按照级联式网络的方式流动，低渗溶液和高渗溶液经过混合器混合后在级联网络通道中形成变化浓度的稀释液，之后分别流经各级稀释点进入所述下层的第二通道，与第二通道中的细胞悬浮液汇合。所述第一通道的过滤单元是由相互独立的四个微型柱组成的长为12mm、深度为0.5mm的矩形凹槽，微型柱的直径为1mm、深度为0.5mm，中心间隔是2毫米；其出口与所述过滤液收集区的通道连通，5处为过滤液收集区的出口，孔1、2、3、4和5在上层芯片均是通孔；所述第一通道是深度为0.5mm，宽度变化的凹槽；

设置在所述上、下层芯片过滤单元的多孔膜，所述多孔膜的孔径为0.8μm，尺寸和所述过滤单元的尺寸一致，所述多孔膜的一面完全覆盖所述第一通道的过滤单元，另一面完全覆盖所述第二通道的过滤单元，所述上层芯片的过滤单元与所述下层芯片的过滤单元完全重合，利用过滤实现快速高效地去除低温保护剂的目的；

设置在所述下层芯片上表面的第二通道，所述第二通道包括细胞悬浮液主干道，细胞悬浮液在稀释点处与所述上层芯片的稀释液混合，流入混合器，之后流入过滤单元，所述过滤单元和所述第一通道过滤单元的尺寸、深度和形状一致；细胞悬浮液从所述上层芯片入口3(通孔，与所述下层芯片的非通孔6重合)流入，在所述稀释点与所述上层芯片的稀释液汇合，并最终在非通孔7(与所述上层芯片的通孔4重合)流出微装置；所述第二通道为宽度1mm、深度为0.5mm的凹槽；

所述上层芯片和下层芯片通过螺丝钉紧固。

实施例2

采用实施例1提供的一种去除细胞低温保护剂的微装置进行甘油的去除，具体过程为：

收集红细胞，将红细胞悬浮液与质量浓度为57％w/v的复方甘油溶液按体积比1:2逐滴滴入红细胞悬浮液中，快速地混合均匀，得到含有40％w/v甘油的细胞悬浮液，其压积比为6±5％～35±5％；实验中使用的条件为：甘油浓度10％～40％；压积比3％～24％；多孔膜的孔径0.45μm、0.8μm和1.2μm；

将所述细胞悬浮液从实施例1提供的去除细胞悬浮液中低温保护剂工作平台的所述第二通道入口3处灌入，细胞悬浮液沿着第二通道逐次流入四级过滤系统；

将去离子水溶液从所述第一通道的横向低渗通道入口1处泵入，同时将质量浓度为20％的NaCl溶液从所述第一通道的高渗通道入口2处泵入，去离子水和NaCl溶液到达混合器时汇合，实现均匀的混合，并沿着稀释液产生区级联式通道流动，和形成变化浓度的稀释溶液，并最终流入所述第二通道的稀释点处，与细胞悬浮液汇合；变化浓度的稀释液减少细胞的机械损伤，确保细胞体积在安全的范围内变化，为细胞存活和低温保护剂的去除提供了安全的微环境；

流至横向通道的末端4处的细胞悬浮液和5处的过滤液溶液通过医用橡胶软管经过通孔4和通孔5流出去除低温保护剂的工作平台。

将细胞悬浮液在本发明实施例1提供的去除低温保护剂工作平台中运行稳定后，在出口4处用EP管取出样品，用全自动生化分析仪分析血红蛋白和甘油的浓度，分别测试红细胞的存活率和去除甘油的效率；测试结果为，采用本发明实施例1提供的去除低温保护剂的微装置进行细胞悬浮液中低温保护剂的去除，细胞存活率为95％以上和去除甘油的效率为90％以上。

由以上实施例可知，本发明提供了一种去除细胞低温保护剂的微装置，包括：带有第一通道的上层芯片，所述第一通道的深度小于上层芯片的厚度，所述第一通道位于上层芯片的下表面，包括一个稀释液产生区、一个过滤液收集区和四个过滤单元，其中所述稀释液产生区中设置有四个混合器和四个稀释点；带有第二通道的下层芯片，所述第二通道的深度小于上层芯片的厚度，所述第二通道位于下层芯片的上表面，包括一个稀释-过滤执行单元和四个稀释点，所述稀释-过滤执行区设置有四个混合器和四个过滤单元；设置在所述上层芯片的四个过滤单元和下层芯片的四个过滤单元之间的多孔膜。所述混合器，可以使得流体更加快速地均匀的混合，确保流体能够充分混合，同时使得细胞内的低温保护剂扩散到细胞外；最后通过所述过滤单元的多孔膜使细胞外含有低温保护剂的溶液流入所述过滤液收集区；从而确保本发明提供的微装置可以实现连续、高效、和安全地清除低温保护剂。

本发明提供的一种去除细胞低温保护剂的微装置，在所述第一通道的上层芯片中通过稀释液产生区形成变化浓度的稀释液，之后和所述第二通道细胞悬浮液混合，经过所述过滤执行单元实现高效安全地去除低温保护剂的目的，采用这种逐级变化浓度的稀释液洗涤细胞悬浮液能够更有效地去除低温保护剂，减少细胞的机械损伤和渗透压损伤，提高细胞的存活率和回收率。使这种去除细胞低温保护剂的微装置也具有去除细胞毒素和分离血浆等多种功能，具有较好的便利性。

Claims (10)

1.一种去除细胞低温保护剂的微装置，所述微装置包括：

带有第一通道的上层芯片，所述第一通道的深度小于上层芯片的厚度，所述第一通道位于上层芯片的下表面，所述上层芯片包括一个稀释液产生区、一个过滤液收集区和四个过滤单元，其中所述稀释液产生区设置有四个混合器和四个稀释点；

带有第二通道的下层芯片，所述第二通道的深度小于下层芯片的厚度，所述第二通道位于下层芯片的上表面，所述下层芯片包括一个稀释-过滤执行区和四个稀释点，其中所述稀释-过滤执行区设置有四个混合器和四个过滤单元；

所述上层芯片和下层芯片从上到下依次排列；

设置在所述上、下层芯片过滤单元间的多孔膜一面覆盖所述上层芯片的过滤单元，另一面覆盖所述下层芯片的过滤单元；

设置在所述上层芯片的稀释点和所述下层芯片的稀释点能够完全重合，使所述第一通道的稀释溶液可以通过稀释点进入所述下层芯片的第二通道；

所述上层芯片的入口和出口与下层芯片的入口和出口相互之间独立；

所述上层芯片中，低渗溶液经第一通道的第一入口(1)进入并形成两股支流，一股支流与第一通道的第二入口(2)进入的高渗溶液经所述第一通道的混合器混合后再形成两个支干道稀释液，一个支干道稀释液与第二通道进入的细胞悬浮液汇合，另一支干道稀释液与低渗溶液的另一股支流经第一通道的混合器混合后流入下一级，所述稀释液产生区按照级联式网络分布逐级地产生变化浓度的稀释液；

所述下层芯片中，细胞悬浮液经第二通道入口(6)以一定的流量进入，与变化浓度的稀释液在第二通道的四级的稀释点汇合且在所述第二通道的混合器均匀混合，此过程中细胞中的高浓度低温保护剂扩散至细胞外溶液中，之后稀释的细胞液在四级的过滤单元中通过膜过滤逐级去除细胞外大量的低温保护剂；

所述第一通道中产生的稀释液与第二通道入口(6)进入的细胞悬液进入过滤单元逐级地实现膜过滤，过滤液经第一通道的过滤液收集区并最终经第一出口(5)流出去除细胞悬浮液中低温保护剂的工作平台，细胞悬浮液最终经第二出口(4和7)流出去除细胞悬浮液中低温保护剂的工作平台。

2.根据权利要求1所述的微装置，其特征在于，所述上层芯片和下层芯片的材质各自独立地选自有机玻璃或聚二甲基硅氧烷。

3.根据权利要求1所述的微装置，其特征在于，所述上层芯片和下层芯片的面积各自独立地在145平方厘米～200平方厘米的范围内，所述上层芯片和下层芯片的厚度各自独立地在5毫米～10毫米的范围内。

4.根据权利要求1所述的微装置，其特征在于，所述上层芯片的设计方式为级联式网络。

5.根据权利要求1所述的微装置，其特征在于，所述第一通道和第二通道的方向平行；所述上、下层芯片的稀释点与所述第一通道和第二通道的方向垂直。

6.根据权利要求1所述的微装置，其特征在于，所述第一通道和第二通道各自独立地为矩形凹槽。

7.根据权利要求1所述的微装置，其特征在于，所述第一通道和第二通道上的所述混合器独立地为改进的特斯拉混合器。

8.根据权利要求1所述的微装置，其特征在于，所述过滤单元的形状是中心带有四个微型柱的矩形凹槽，所述微型柱支撑多孔膜，所述凹槽的宽度大于凹槽的深度，微型柱的深度与凹槽深度相同。

9.根据权利要求1所述的微装置，其特征在于，所述多孔膜选自聚偏氟乙烯的微孔过滤膜。

10.根据权利要求1所述的微装置，其特征在于，在所述稀释-过滤执行区，混合器和过滤单元是有限的四级，进而使溶液进行有限的稀释-过滤过程。