CN111774108A - 一种壁面分离式螺旋微流控芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种壁面分离式螺旋微流控芯片，由盖板、内壁面板、外壁面板和底板自上而下堆叠而成，内壁面板中心设置有内壁螺旋流道入口，并通过螺旋流道内壁面与内壁螺旋流道出口相连，外壁面板中心设置有外壁螺旋流道入口，并通过螺旋流道外壁面与外壁螺旋流道第一出口相连，外壁螺旋流道第一出口旁还开有外壁螺旋流道第二出口，螺旋流道内壁面和螺旋流道外壁面构成完整的螺旋流道。该芯片将螺旋流道分解为内壁面板、外壁面板，内壁面板、外壁面板拼接形成螺旋流道，便于内壁面板、外壁面板的加工，使得螺旋流道结构更加精细，设计灵活、制备成本低、制备周期短。

Description

一种壁面分离式螺旋微流控芯片
技术领域
本发明涉及一种螺旋微流控芯片，更具体地，涉及一种壁面分离式螺旋微流控芯片。
背景技术
微流控芯片是一种微型分析平台，具有高度集中性，能够在一个芯片上实现采样、分离、稀释等功能，达到对样品的高通量快速分析，微流控技术已广泛应用到高效筛选、微生物观察、临床监测等领域中。螺旋微流控芯片是微流控芯片的一种，其基于生物粒子尺寸和变形性，实现不同尺寸粒子非标记分选，结构简单，芯片通量大，被广泛用于各种生物粒子的分选与富集，但是，常见的螺旋微流控芯片制造方法为软光刻工艺，通过制模-倒模-键合的方法直接设计与加工出螺旋通道，其设计周期长，制备工艺复杂，还会导致螺旋通道加工精度不够，同时，由于常见倒模材料PDMS硬度不高，流道结构在芯片进样压力下导致变形，影响芯片的分选效果，且制备方法也无法满足大规模和稳定的商业生产需求；同时传统螺旋微流控芯片一般截面为矩形，粒子分选和富集效果较差。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种流道加工品质高、加工便捷、设计灵活、制备成本低、制备周期短、粒子分选和富集效果好的壁面分离式螺旋微流控芯片。
技术方案：本发明所述一种壁面分离式螺旋微流控芯片，由盖板、内壁面板、外壁面板和底板自上而下堆叠而成，内壁面板中心设置有内壁螺旋流道入口，并通过螺旋流道内壁面与内壁螺旋流道出口相连，外壁面板中心设置有外壁螺旋流道入口，并通过螺旋流道外壁面与外壁螺旋流道第一出口相连，外壁螺旋流道第一出口旁还开有外壁螺旋流道第二出口，螺旋流道内壁面和螺旋流道外壁面构成完整的螺旋流道，外壁螺旋流道第一出口与内壁螺旋流道出口拼接形成螺旋流道出口，内壁螺旋流道入口与外壁螺旋流道入口拼接形成螺旋流道入口。
其中，内壁面板厚度为40～60μm，外壁面板厚度为100～200μm，螺旋流道宽度为500～600μm，螺旋流道截面为梯形，梯形截面的螺旋流道是具有特殊二次涡流的流道结构，能够大大提高生物粒子分选和富集效果；盖板上中心设置有与螺旋流道入口相通的样品入口、与螺旋流道出口相通的样品第一出口以及与外壁螺旋流道第二出口相通的样品第二出口，底板四角上设置有底板定位孔，盖板、外壁面板四角上分别设置有与底板定位孔相匹配的盖板定位孔、内壁面板定位孔和外壁面板定位孔，盖板和底板为无色透明的PET板，厚度分别为40～60μm和80-120μm，内壁面板、外壁面板为半透明的硅胶板，PET硅胶薄膜和硅胶板具有极佳的键合效果，且材质较硬，能够保护流道结构不受压力变形，同时能够直接观察到样品流动分离状态；盖板、内壁面板、外壁面板和底板通过激光切割或软光刻工艺制备，能够使得部件制备更加精确。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、将螺旋流道分解为内壁面板、外壁面板，内壁面板、外壁面板拼接形成螺旋流道，便于内壁面板、外壁面板的激光或光刻加工，使得加工出的螺旋流道结构更加精细，设计灵活、制备成本低、制备周期短；2、螺旋流道截面为梯形，粒子分选和富集效果好。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是盖板的结构示意图；
图3是内壁面板的结构示意图；
图4是外壁面板的结构示意图；
图5是底板的机构示意图；
图6是内壁面板和外壁面板的组装示意图；
图7是本发明组装工艺流程图；
图8是实施例1实物截面图；
图9是外周血在螺旋流道中的流动示意图；
图10是本发明分选外周血中的循环肿瘤细胞的实验效果图；
图11是实施例2实物截面图；
图12是实施例3实物截面图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，壁面分离式螺旋微流控芯片由盖板1、内壁面板2、外壁面板3和底板4自上而下堆叠而成，如图3所示，内壁面板2中心设置有内壁螺旋流道入口21，并通过螺旋流道内壁面23与内壁螺旋流道出口22相连，内壁面板2是利用激光切割技术在硅胶板上加工而成的，硅胶板附在PET衬底上，PET衬底上设置有装配用的内壁面板定位孔24，在装配时，内壁面板定位孔24与底板定位孔41配合，将硅胶层与底板4键合，然后将PET衬底去除；如图4所示，外壁面板3是利用激光切割技术在硅胶板上加工而成的，硅胶板附在PET衬底上，外壁面板3中心设置有内壁螺旋流道入口31，并通过螺旋流道外壁面33与外壁螺旋流道第一出口32相连，外壁螺旋流道第一出口32旁还开有外壁螺旋流道第二出口33，四角还设有外壁面板定位孔35，内壁面板2和外壁面板3的拼接结构如图6所示，外壁螺旋流道第一出口32与内壁螺旋流道出口22拼接形成螺旋流道出口，内壁螺旋流道入口21与外壁螺旋流道入口31拼接形成螺旋流道入口，螺旋流道内壁面23和螺旋流道外壁面33构成完整的螺旋流道，内壁面板2厚度为60μm，外壁面板3厚度为150μm，螺旋流道宽度为500μm，构成的螺旋流道截面为梯形，如图2所示，盖板1上中心设置有与螺旋流道入口相通的样品入口11、与螺旋流道出口相通的样品第一出口12以及与外壁螺旋流道第二出口33相通的样品第二出口13，四角设有盖板定位孔14，如图5所示，底板4四角上设置有底板定位孔41，盖板1和底板4为无色透明的PET板，厚度分别为60μm和120μm。
壁面分离式螺旋微流控芯片的组装过程如图7所示，
S1：利用激光切割技术在PET板上制作盖板1、底板4，利用激光切割技术加工附着在PET衬底上的硅胶板，制备出内壁面板2、外壁面板3，并将底板4置于工装中；
S2：将内壁面板定位孔24与底板定位孔41配合，内壁面板2键合到底板4上，去除内壁面板2上的PET衬底，其中内壁面板2构成梯形截面的上底，而底板4构成梯形截面的高；
S3：将外壁面板定位孔35与内壁面板定位孔24配合，外壁面板3键合到底板4上，去除外壁面板3上的PET衬底，其中外壁面板3构成梯形截面的下底，且设置在内壁面2上的螺旋流道内壁面23与设置在外壁面板3的螺旋流道外壁面34构成完整的螺旋流道，此时内壁面板2、外壁面板3和底板4共同构成具有梯形截面的螺旋开放流道。
S4：利用盖板1与内壁面板2、外壁面板3键合，完成芯片封装。
使用时，将含有循环肿瘤细胞的外周血样品滴入盖板1中心的样品入口11，样品通过样品入口11进入外壁螺旋流道入口31和内壁螺旋流道入口21组合而成的螺旋流道入口，螺旋流道截图如图8所示，样品通过梯形的螺旋流道，如图9所示，细胞在流道内主要受惯性升力FL和迪恩拽力FD的作用，其中惯性升力FL方向指向螺旋流道内壁面23，迪恩拽力FD指向迪恩流，即二次流的中心，靠近螺旋流道外壁面33，在惯性升力FL和迪恩拽力FD的共同作用下，尺寸较大的肿瘤细胞由于受惯性升力FL主导迁移到螺旋流道内壁面23，尺寸较小的血细胞受迪恩拽力FD主导迁移到迪恩流中心，如图10所示，肿瘤细胞与血细胞通过流道末端的Y形出口实现分选。
实施例2
本实施例与实施例1的不同是：外壁面板3厚度为100μm，截面图如图11所示。
实施例3
本实施例与实施例1的不同是：外壁面板3厚度为200μm，截面图如图12所示。

Claims (8)

1.一种壁面分离式螺旋微流控芯片，其特征在于，由盖板(1)、内壁面板(2)、外壁面板(3)和底板(4)自上而下堆叠而成，所述内壁面板(2)中心设置有内壁螺旋流道入口(21)，并通过螺旋流道内壁面(23)与内壁螺旋流道出口(22)相连，所述外壁面板(3)中心设置有外壁螺旋流道入口(31)，并通过螺旋流道外壁面(33)与外壁螺旋流道第一出口(32)相连，所述外壁螺旋流道第一出口(32)旁还开有外壁螺旋流道第二出口(33)，所述螺旋流道内壁面(23)和螺旋流道外壁面(33)构成完整的螺旋流道，所述外壁螺旋流道第一出口(32)与内壁螺旋流道出口(22)拼接形成螺旋流道出口，所述内壁螺旋流道入口(21)与外壁螺旋流道入口(31)拼接形成螺旋流道入口。
2.根据权利要求1所述的壁面分离式螺旋微流控芯片，其特征在于，所述内壁面板(2)厚度为40～60μm，所述外壁面板(3)厚度为100～200μm，所述螺旋流道宽度为500～600μm。
3.根据权利要求1或2所述的壁面分离式螺旋微流控芯片，其特征在于，螺旋流道截面为梯形。
4.根据权利要求1所述的壁面分离式螺旋微流控芯片，其特征在于，所述盖板(1)上中心设置有与螺旋流道入口相通的样品入口(11)、与螺旋流道出口相通的样品第一出口(12)以及与外壁螺旋流道第二出口(33)相通的样品第二出口(13)。
5.根据权利要求1所述的壁面分离式螺旋微流控芯片，其特征在于，所述底板(4)四角上设置有底板定位孔(41)。
6.根据权利要求5所述的壁面分离式螺旋微流控芯片，其特征在于，所述盖板(1)、外壁面板(3)四角上分别设置有与底板定位孔(41)相匹配的盖板定位孔(14)和外壁面板定位孔(35)。
7.根据权利要求1所述的壁面分离式螺旋微流控芯片，其特征在于，所述盖板(1)和底板(4)为无色透明的PET板，厚度分别为40～60μm和80-120μm，所述内壁面板(2)、外壁面板(3)为半透明的硅胶板。
8.根据权利要求1所述的壁面分离式螺旋微流控芯片，其特征在于，所述盖板(1)、内壁面板(2)、外壁面板(3)和底板(4)通过激光切割或软光刻工艺制备。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112755935A (zh) * 2021-01-13 2021-05-07 广东工业大学 一种微流道结构、微流控芯片以及非均相反应方法
CN112755934A (zh) * 2021-01-13 2021-05-07 广东工业大学 一种微流道结构、微流控芯片以及非均相反应方法
WO2021253956A1 (zh) * 2020-06-19 2021-12-23 东南大学 一种壁面分离式螺旋微流控芯片
WO2022088588A1 (zh) * 2020-10-26 2022-05-05 深圳亘流科技有限公司 阶跃式惯性聚焦微流控芯片
CN115651807A (zh) * 2022-11-18 2023-01-31 北京理工大学 核酸检测芯片和核酸检测方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114534809B (zh) * 2022-02-25 2023-12-01 河海大学常州校区 一种截面形状可调的微流控微粒操控器件及微粒操控方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004059316A1 (en) * 2002-12-17 2004-07-15 The Regents Of The University Of Michigan Device for the determination of blood clotting by capacitance or resistance
CN204039383U (zh) * 2014-07-31 2014-12-24 苏州大学 一种细胞位姿调节芯片和装置
WO2017003380A1 (en) * 2015-07-02 2017-01-05 Nanyang Technological University Leukocyte and microparticles fractionation using microfluidics
WO2018017022A1 (en) * 2016-07-21 2018-01-25 Agency For Science, Technology And Research Apparatus for outer wall focusing for high volume fraction particle microfiltration and method for manufacture thereof
WO2018088856A2 (ko) * 2016-11-10 2018-05-17 재단법인 아산사회복지재단 마이크로유체칩, 삼차원 채널 구조물, 이를 이용한 세포 배양 방법 및 이를 이용한 생리활성 물질의 활성평가 방법
CN109967150A (zh) * 2019-04-24 2019-07-05 河海大学常州校区 一种用于操控微纳米颗粒的惯性微流控芯片

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106994369A (zh) * 2017-05-22 2017-08-01 东南大学 通量可调控的微流控集成器件及其制作方法
CN111774108B (zh) * 2020-06-19 2021-11-12 东南大学 一种壁面分离式螺旋微流控芯片

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004059316A1 (en) * 2002-12-17 2004-07-15 The Regents Of The University Of Michigan Device for the determination of blood clotting by capacitance or resistance
CN204039383U (zh) * 2014-07-31 2014-12-24 苏州大学 一种细胞位姿调节芯片和装置
WO2017003380A1 (en) * 2015-07-02 2017-01-05 Nanyang Technological University Leukocyte and microparticles fractionation using microfluidics
WO2018017022A1 (en) * 2016-07-21 2018-01-25 Agency For Science, Technology And Research Apparatus for outer wall focusing for high volume fraction particle microfiltration and method for manufacture thereof
WO2018088856A2 (ko) * 2016-11-10 2018-05-17 재단법인 아산사회복지재단 마이크로유체칩, 삼차원 채널 구조물, 이를 이용한 세포 배양 방법 및 이를 이용한 생리활성 물질의 활성평가 방법
CN109967150A (zh) * 2019-04-24 2019-07-05 河海大学常州校区 一种用于操控微纳米颗粒的惯性微流控芯片

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021253956A1 (zh) * 2020-06-19 2021-12-23 东南大学 一种壁面分离式螺旋微流控芯片
WO2022088588A1 (zh) * 2020-10-26 2022-05-05 深圳亘流科技有限公司 阶跃式惯性聚焦微流控芯片
CN112755935A (zh) * 2021-01-13 2021-05-07 广东工业大学 一种微流道结构、微流控芯片以及非均相反应方法
CN112755934A (zh) * 2021-01-13 2021-05-07 广东工业大学 一种微流道结构、微流控芯片以及非均相反应方法
CN112755935B (zh) * 2021-01-13 2023-11-24 广东工业大学 一种微流道结构、微流控芯片以及非均相反应方法
CN112755934B (zh) * 2021-01-13 2023-12-19 广东工业大学 一种微流道结构、微流控芯片以及非均相反应方法
CN115651807A (zh) * 2022-11-18 2023-01-31 北京理工大学 核酸检测芯片和核酸检测方法

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