CN114426922B - 宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片及应用 - Google Patents
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Abstract
宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片及应用，其属于细胞力学的技术领域。该高通量微流芯片利用微吸管阵列，大幅提高测量单细胞力学参数的通量；并实现了在宽范围压强下测定细胞力学参数，同时也保证了细胞所受压强的稳定性。芯片中的阀门结构使捕获测量区能够在宽范围压强下测定细胞力学参数。并联的设置保证了被不同微吸管捕获的细胞所受压强相等；捕获测量区侧通道与微吸管阵列流阻比例的设计也保证了微吸管处细胞所受压强受捕获细胞数量的影响很小；除此之外，上述阀门结构为捕获测量区提供了两档压强范围，实现了在宽范围压强下测定细胞力学参数。
Description
技术领域
本申请涉及细胞力学领域，具体涉及一种宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片结构、使用方法与应用。
背景技术
细胞的力学性质在细胞分离、疾病诊断、免疫状态分析和药物筛选等领域都有重要应用，因此单细胞力学参数的测量引起了学术界和工业界的极大兴趣。细胞力学参数主要体现为细胞的杨氏模量和粘滞系数。细胞的力学参数在细胞生长、分化、衰老、凋亡和病变等过程中会发生显著改变。比如正常膀胱细胞的杨氏模量约为10 kPa，而膀胱癌细胞的杨氏模量仅约为1 kPa；又如人的骨髓干细胞分化为成骨细胞和成脂细胞，它们的杨氏模量也可以相差一倍。对于不同类型的细胞，它们的力学参数差异很大。因此，精确、可靠和灵敏地测量单细胞力学参数的方法是很有必要的。
自从上个世纪五十年代，Swann和Mitchison（J. M. Mitchison and M. M.Swann. “The Mechanical Properties of the Cell Surface : I. The CellElastimeter” [J]. Journal of Experimental Biology, 1954-09, 31(3): 443–460.）利用微吸管的方法测量海胆卵细胞力学参数以来，单细胞力学参数的测量技术已经有了极大的发展。当前主流的测量细胞力学参数的实验技术有原子力显微镜（AFM），光镊（OT），单层细胞旋转流变仪（CMR），平行板流变仪（PPT），颗粒追踪微流变仪（PTM）和磁力扭转计（MTC）等等。这些方法或者通量低，或者操作繁琐，而且设备成本昂贵且结构复杂。除此以外，这些测量方法本身对细胞的性质也会有影响，比如OT和PPT会对细胞产生热效应，从而对细胞的力学参数产生影响。
微吸管作为一种传统的测量方法，与这些方法相比，仍然具有一些优点。首先，微吸管的原理和操作方法都很简单。此外，微吸管测量整个细胞而非局部的力学参数，它既可以测悬浮的细胞也可以测贴壁的细胞，测量的精度非常高，甚至与AFM相当，而且这种方法不会对细胞的力学参数产生太大影响。微吸管的直径和施加力的范围也可以很灵活地调整，所以能对各种各样的细胞进行测量。然而，由于一次只能对一个细胞进行测量，传统的微吸管方法也面临着通量低的问题。
在疾病诊断和其它临床应用中，尤其是当样本中包含了成千上万个细胞的时候，高通量是测量细胞力学参数的技术所必须要拥有的能力。高通量处理使得我们能够在短时间内进行大量细胞的筛选和测定，这可以降低测量过程中细胞发生物理变化的可能性，从而提高测试的准确性。在测量细胞力学参数的过程中，随着时间的推移，细胞的性质也可能会发生改变，比如原本悬浮的细胞发生贴壁，或者细胞离开了适宜的营养环境，从而发生衰老和凋亡等等。因此提高测量的速度（即提高通量）是有必要的。高通量也使我们能在短时间内获得大量细胞力学参数的数据，从而帮助我们在统计学意义上对其获得更准确的认识。
目前芯片设计存在可施加压强范围窄（0.1–4 kPa），不同位置的细胞所受压强不同，以及细胞所受压强不稳定（捕获细胞数量会影响被捕获细胞所受的压强）等问题。如此窄的可调压强范围使微吸管的优势（即通过灵活地调整施加压强，来对各种细胞的力学参数进行测量）无法充分发挥出来。并且不同位置的细胞所受压强不同，以及细胞所受压强不稳定这些问题使得测量结果不够可靠，而且也会降低实验的成功率。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片结构及使用方法，以发挥微吸管的优势，即通过灵活地调整施加压强，来对各种细胞的力学参数进行测量。并且使得不同位置的细胞所受压强稳定，进而保证测量结果可靠，提高实验的成功率。
本发明采用的技术方案为：一种宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片，它包括通道层芯片和玻片，所述通道层芯片中进液口与微柱阵列过滤结构连通，微柱阵列过滤结构在依次经过阀门控制主通道、进液通道、树状分支上分配通道连通至微吸管阵列，微吸管阵列再经过树状分支下分配通道、出液通道连通至出液口；
所述阀门控制主通道上并联设置阀门控制侧通道；所述阀门控制主通道上还设有流阻调节通道；所述进液通道与出液通道之间设置两条并联的捕获测量区侧通道；
该微流芯片在通道层芯片与玻片之间还设有阀门层芯片；阀门层芯片上设有进水口和储水通道；进水口和储水通道连通设置；
所述通道层芯片上的阀门控制主通道与阀门层芯片上的储水通道接触设置；
所述微柱阵列过滤结构、阀门控制主通道、流阻调节通道、树状分支上分配通道、微吸管阵列和树状分支下分配通道的高度小于通道层芯片的厚度。
具体而言，在通道层芯片上设有进液口、微柱阵列过滤结构、阀门控制主通道、流阻调节通道、阀门控制侧通道、树状分支上分配通道、微吸管阵列、树状分支下分配通道、捕获测量区侧通道和出液口；其中，进液口与微柱阵列过滤结构连通设置；阀门控制主通道与阀门控制侧通道并联设置，阀门控制主通道上还设有流阻调节通道，它们共同组成阀门控制通道；阀门控制通道与微吸管阵列通过树状分支上分配通道连通设置；微吸管阵列与出液口通过树状分支下分配通道连通设置；捕获测量区侧通道设置在微吸管阵列和两组树状分支分配通道的周围，且与两组树状分支分配通道连通，组成捕获测量区；微柱阵列过滤结构、阀门控制通道和捕获测量区的高度小于通道层芯片的厚度；在阀门层芯片上设有进水口和储水通道；进水口和储水通道连通设置；所述通道层芯片上的阀门控制主通道与阀门层芯片上的储水通道接触设置，且通道层芯片设置在阀门层芯片的上方，组成阀门结构。
作为优选，所述通道层芯片和所述阀门层芯片的材料为聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）。
作为优选，所述微吸管阵列由128-512个微吸管并联而成，每个微吸管均为高度和宽度2-10微米（小于细胞直径）的细通道。
作为优选，所述树状分支上分配通道和树状分支下分配通道的高度为20-100微米。
作为优选，所述树状分支上分配通道和树状分支下分配通道的任一级分支处，通道都等长地向两侧分支。这种设置保证在所述微吸管阵列的每一微吸管处的压强都相等。
作为优选，所述捕获测量区侧通道的高度为20-200微米，其总流阻与微吸管阵列的总流阻的比例小于1:20。这种设置有利于降低微吸管阵列处因捕获细胞数量不同而导致的压强变化。
作为优选，所述阀门控制通道的高度为20-100微米，所述阀门控制主通道的宽度为100-500微米，所述阀门控制主通道的高度与宽度比小于1:5，这种设置有利于关闭阀门时，阀门控制主通道被完全关闭。所述阀门控制主通道上还设有流阻调节通道，其高度与所述阀门控制主通道相同，宽度与长度可自由设计，以提供不同大小的流阻。所述阀门控制侧通道的宽度为20-500微米，所述阀门控制主通道与所述流阻调节通道的总流阻与所述阀门控制侧通道的流阻的比例为1:5-20。这种设置通过阀门不同的开闭状态实现了对捕获测量区施加不同档位的压强。
作为优选，所述储水通道的宽度为100-500微米，高度为10-50微米，分支个数为1-4个。
作为优选，所述微柱阵列过滤结构中微柱的俯视形状为方形、圆形、三角形或者其他多边形，微柱之间最短距离为20-30微米。微柱用于过滤液体中的杂质，避免堵塞芯片测试通道。
作为优选，所述微柱阵列过滤结构整体宽度为2000-4000微米，长度为200-500微米。这种设置有利于防止因过滤结构被细胞簇或杂质堵塞而导致捕获测量区压强变化以致偏离预期。
作为优选，所述宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片还包括：
一个玻片，其固定设置在阀门层芯片的下方，且覆盖所述阀门层芯片的底面。
本申请中所提到的“上方”、“下方”是相对而言的，其朝向的判断标准是以通道层芯片无通道的一面的朝向为上。在实际方案中，可根据其他朝向判断标准（比如通道层芯片有通道的一面的朝向为上），对“上方”、“下方”的说法进行调整，其均属于本申请的保护范围。
本领域人员可对上述方案进行组合，得到本申请的较优实施例。
本申请进一步提供所述的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的制备方法，包括：
分别制备通道层芯片和阀门芯片的模具；
将制备材料涂布在模具上并进行固化处理；
将模具上通道层芯片与阀门层芯片一起等离子处理后对位粘合烘烤；
将粘合后的芯片与玻片一起等离子处理后粘合烘烤。
为了能够顺利地将细胞样品送入微吸管阵列中，优选对宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的结构进行抽真空处理后密封包装。
本申请还提供所述的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片在测定细胞力学参数中的应用，优选为在测定细胞的杨氏模量和粘滞系数中的应用。
本申请还提供所述的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的使用方法，包括：
将任意液体通过阀门层芯片上的进水口导入阀门层芯片；将细胞培养液或磷酸缓冲液通过所述通道层芯片上的进液口导入通道层芯片，浸润通道；
将细胞悬液通过所述通道层芯片上的进液口导入通道层芯片，使细胞进入捕获测量区被微吸管阵列捕获；
调整通道层芯片进液口所通液体的液柱高度，使芯片内的细胞不做定向运动；
根据实际需要控制阀门开闭状态，若需要使用高压强档位，则保持阀门打开；若需要使用低压强档位，则为阀门层进水口施加压强关闭阀门；
为通道层进液口施加压强，在显微镜下观察并记录微吸管阵列处各细胞的伸长量，用于计算细胞的力学参数；在测量过程中也可以根据需要，随时打开或关闭阀门，以改变细胞所受压强。
若宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片并非真空包装，或拆封时间较久，优选在进样前对所述宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片进行抽真空处理。更优选在拆开真空包装或抽真空处理后的30min内完成进样，以进一步改善进样效果。
基于上述技术方案，本申请的有益效果如下：
本申请提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片利用微吸管阵列，大幅提高测量单细胞力学参数的通量。该芯片的结构设计实现了在宽范围压强下测定细胞力学参数，同时也保证了细胞所受压强的稳定性。该芯片通过并联大量的微吸管，大幅提高了微吸管方法的通量。同时，阀门结构使捕获测量区能够在宽范围压强下测定细胞力学参数。并联的设置保证了被不同微吸管捕获的细胞所受压强相等；捕获测量区侧通道与微吸管阵列流阻比例的设计也保证了微吸管处细胞所受压强受捕获细胞数量的影响很小；除此之外，上述阀门结构为捕获测量区提供了两档压强范围，实现了在宽范围压强下测定细胞力学参数。
附图说明
图1是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的结构示意图。
图2是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的结构示意图。
图3是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的制作方法的流程示意图。
图4是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的制作方法的示意图。
图5是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的使用方法的流程示意图。
图6是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的使用方法的示意图。
图7是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的阀门打开状态图。
图8是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的阀门关闭状态图。
图9是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的实物图。
图10是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的单细胞伸长时序图。
图11是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的单细胞力学参数计算图。
图12是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的细胞杨氏模量及粘滞系数分布图。
图13是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的不同细胞杨氏模量及粘滞系数条形图。
附图标记：1、通道层芯片，2、阀门层芯片，3、玻片，11、进液口，12、微柱阵列过滤结构，13、阀门控制主通道，13a、流阻调节通道，14、阀门控制侧通道，15、树状分支上分配通道，15a、树状分支下分配通道，15b、进液通道，15c、出液通道，16、微吸管阵列，17、捕获测量区侧通道，18、出液口，21、进水口，22、储水通道。
具体实施方式
以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。
实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
实施例1
本实施例提供宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片，其结构如图1、图2所示，包括：
一个通道层芯片1、一个阀门层芯片2和一个玻片3；
在通道层芯片1上设有进液口11、微柱阵列过滤结构12、阀门控制主通道13、流阻调节通道13a、阀门控制侧通道14、树状分支上分配通道15、树状分支下分配通道15a、进液通道15b、出液通道15c、微吸管阵列16、捕获测量区侧通道17和出液口18；其中，进液口11与微柱阵列过滤结构12连通设置；阀门控制主通道13与阀门控制侧通道14并联设置，阀门控制主通道13上还设有流阻调节通道13a，它们共同组成阀门控制通道；阀门控制通道与微吸管阵列16通过树状分支上分配通道15和进液通道15b连通设置；微吸管阵列16与出液口18通过树状分支下分配通道15a和出液通道15c连通设置；捕获测量区侧通道17设置在两组树状分支分配通道15和微吸管阵列16周围，且与树状分支上分配通道15通过进液通道15b连通，与树状分支下分配通道15a通过出液通道15c连通，组成捕获测量区；微柱阵列过滤结构12、阀门控制通道和捕获测量区的高度小于通道层芯片的厚度；
具体而言，微吸管阵列16中的微吸管均为高5微米，宽5微米，长150微米的细通道，共128条细通道；树状分支上分配通道15和树状分支下分配通道15a的高度为20微米，共128条分支，树状分支上分配通道15和树状分支下分配通道15a的具体尺寸、分支数以及微吸管数量均可根据实验需求调整；
在阀门层芯片上设有进水口21和储水通道22；进水口21和储水通道22连通设置；
储水通道22的高度为25微米，宽度为300微米，相邻两个储水通道22间间隔为1700微米；
通道层芯片上的阀门控制主通道13与阀门层芯片上的储水通道22接触设置，且通道层芯片设置在阀门层芯片的上方，组成阀门结构；
玻片3固定设置在在阀门层芯片2的下方，且覆盖阀门层芯片2的底面；
通道层芯片1和阀门层芯片2的材料均为聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）。
实施例2
本实施例提供宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的制备方法，如图3、图4所示，步骤如下：
（1）模具的制备。用L-Edit绘图，将其打印在塑料胶片或光学掩膜上，作为曝光掩模，用于后续实验。总共需要四块硅片模具，三块用于制作通道层芯片，一块用于制作阀门层芯片。四块模具制备过程基本一致，只是掩膜有差异，使用SU-8光刻胶，匀胶时以500 rpm的转速预甩10 s，再根据不同高度要求设置不同转速甩30 s。在95度电热板上烘15 min后，放入曝光机进行曝光，曝光时间需要参照曝光机的帮助文档以及实际光强来确定。之后再在95度电热板上烘15min，显影就可以得到模具。
（2）芯片的注模与固化处理。通道层芯片及阀门层芯片都是通过PDMS注模得到的，通道层芯片需要A胶（单体）与B胶（交联剂）的配比为5:1，混合均匀，抽真空去除气泡后，厚度在3 mm以上。阀门层芯片需要A胶（单体）与B胶（交联剂）20:1混合，抽真空去除气泡后，通过匀胶机（4500 rpm，30 s）将PDMS旋涂在模具上，可以得到厚度约为40微米的PDMS薄膜。固化时先将两块模具放入70度烘箱中烘60 min，之后取出两层芯片，此时PDMS已经固化。
（3）芯片的粘合。将通道层PDMS芯片从模具上揭下，利用打孔器分别在进液口和出液口处打孔，与带阀门层PDMS芯片的模具一同进行表面等离子体处理，对位（阀门层储水通道与通道层阀门控制主通道大致垂直，且阀门层储水通道与通道层其它任意通道不重叠）后粘合，放入70度烘箱中烘至少8 h。此时两层芯片已经完全粘合，将粘合后的芯片从模具上揭下，利用打孔器在阀门层进水口处打孔，并与洁净的玻璃片一同进行表面等离子体处理，粘合，放入70度烘箱中烘至少2 h。封装。
（4）芯片改性。在向芯片导入细胞培养液或磷酸缓冲液前，首先需要进行20 min左右的抽真空处理，从而能够顺利地将液体充满芯片所有通道。
需要注意的是真空处理后，芯片内部会慢慢和外界气压平衡，所以进液操作需要在真空处理后30 min内完成。
实施例3
本实施例提供宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的使用方法，如图5、图6所示，步骤如下：
（1）通液体浸润芯片。使用两个1 ml注射器吸取磷酸缓冲液，用手轻弹注射器管壁去除管内气泡，连接软管。将软管口分别插入通道层进液口和阀门层进水口，通过为两个注射器同时加压，将磷酸缓冲液推入通道层和阀门层，保证所有通道均被磷酸缓冲液充满。另将一与废液管连接的软管插入通道层出液口以收集废液。
（2）进样。将细胞样本用磷酸缓冲液稀释到106个/ml，取下与插入通道层进液口的软管相连接的注射器，吸取细胞悬液，用手轻弹注射器管壁去除管内气泡，重新与插入通道层进液口的软管连接。在显微镜下观察通道层内微吸管阵列处是否已有细胞，若无，则轻推或轻弹注射器，使所有微吸管都捕获细胞。
（3）压强设置。迅速拔掉与通道层相连接的注射器的活塞，并将其与气泵连接，调整该注射器高度，使通道层阀门控制主通道内的细胞都不做定向运动。根据实际实验需要，设置气泵输出的压强。
（4）阀门控制。将与阀门层相连接的注射器安装在注射泵上。根据实际实验需要，控制阀门的开闭状态。若需要使用高压强档位，则无需对阀门进行操作，保持阀门打开，如图7所示；若发现储水通道与阀门控制主通道存在粘连的情况，可使用注射泵抽动注射器，使通道达到图7所示状态。若需要使用低压强档位，或从高压强档位转换为低压强档位，则使用注射泵推动注射器，使储水通道变形以贴合阀门控制主通道，如图8所示，即关闭阀门；储水通道变形程度应至少与图8中变形程度一致，以保证阀门完全关闭，同时可设置注射泵推速为20-50微升/小时，以防止阀门控制主通道中的压强过大导致阀门被打开。若需要从低压强档位转换为高压强档位，则使用注射泵抽动注射器，使通道达到图7所示状态，即打开阀门。
（5）结果拍摄及处理。利用Ti-E显微镜进行明场或相差扫描拍摄所有微吸管处细胞的伸长状态；利用图像处理的方法统计各细胞伸长量随时间的变化；通过细胞伸长量与结构尺寸、细胞力学参数的关系计算该种细胞的力学参数。
得到的实验图像如图9、图10、图11、图12和图13所示。图9是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的实物图。图10是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的单细胞伸长时序图，在该实验中从通道层进液口施加的压强随时间变化。当提供压强时，细胞伸长量增加；当停止提供压强时，细胞伸长量降低。图11是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的单细胞力学参数计算图，其中细胞伸长量数据来自于图10。通过在某压强下，细胞伸长量的最后三个点线性拟合得到的斜率可以通过公式/>计算得到细胞的粘滞系数/>；将该压强下的伸长量减掉粘度的影响，得到细胞因弹性而伸长的伸长量/>，通过公式/>可以计算得到细胞的杨氏模量/>。图12是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的细胞杨氏模量及粘滞系数分布图，其中所有数据来自同种细胞的不同单细胞个体，图中标注的数值为中位数，括号中的数分别为下四分位数和上四分位数。图13是本申请实施例提供的宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的不同细胞杨氏模量及粘滞系数条形图，图中细胞为经过不同浓度的多聚甲醛（PFA）固定处理之后的MCF7细胞。显然，经过多聚甲醛固定处理之后，MCF7细胞的杨氏模量和粘滞系数都升高，且多聚甲醛浓度越高，升高的越多。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本申请作了详尽的描述，但在本申请基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本申请精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本申请要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片，它包括通道层芯片（1）和玻片（3），其特征在于：
所述通道层芯片（1）中进液口（11）与微柱阵列过滤结构（12）连通，微柱阵列过滤结构（12）在依次经过阀门控制主通道（13）、进液通道（15b）树状分支上分配通道（15）连通至微吸管阵列（16），微吸管阵列（16）再经过树状分支下分配通道（15a）、出液通道（15c）连通至出液口（18）；
所述阀门控制主通道（13）上并联设置阀门控制侧通道（14），阀门控制主通道（13）上还设有流阻调节通道（13a）；所述进液通道（15b）与出液通道（15c）之间设置两条并联的捕获测量区侧通道（17）；
该微流芯片在通道层芯片（1）与玻片（3）之间还设有阀门层芯片（2）；阀门层芯片（2）上设有进水口（21）和储水通道（22）；进水口（21）和储水通道（22）连通设置；
所述通道层芯片（1）上的阀门控制主通道（13）与阀门层芯片（2）上的储水通道（22）接触设置；
所述微柱阵列过滤结构（12）、阀门控制主通道（13）、流阻调节通道（13a）、树状分支上分配通道（15）、微吸管阵列（16）和树状分支下分配通道（15a）的高度小于通道层芯片（1）的厚度；
所述微吸管阵列中每个微吸管均为高度和宽度分别为3-10微米的通道；
所述树状分支上分配通道（15）和树状分支下分配通道（15a）的高度分别为20-100微米；
所述捕获测量区侧通道（17）的高度为20-200微米；
所述阀门控制主通道（13）的高度为20-100微米，宽度为100-500微米，其高度与宽度比小于1:5；
所述阀门控制侧通道（14）的高度为20-100微米，宽度为20-500微米；
所述储水通道（22）的宽度为100-500微米，高度为10-50微米，分支个数为1-4个；
所述微柱阵列过滤结构（12）整体宽度为2000-4000微米，长度为200-500微米。
2.根据权利要求1所述的一种宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片，其特征在于：所述通道层芯片（1）和阀门层芯片（2）的材料为聚二甲基硅氧烷。
3.根据权利要求1所述的一种宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片，其特征在于：所述微吸管阵列（16）采用128-512个微吸管并联。
4.根据权利要求1所述的一种宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片，其特征在于：所述树状分支上分配通道（15）和树状分支下分配通道（15a）的任一级分支处，通道都等长地向两侧分支。
5.根据权利要求1所述的一种宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片，其特征在于：所述捕获测量区侧通道（17）总流阻与微吸管阵列的总流阻的比例小于1:20。
6.根据权利要求1所述的一种宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片，其特征在于：所述阀门控制主通道（13）上还设有流阻调节通道（13a），其高度与所述阀门控制主通道（13）相同，宽度与长度可自由设计，以提供不同大小的流阻；所述阀门控制主通道（13）与所述流阻调节通道（13a）的总流阻与阀门控制侧通道（14）的流阻的比例为1:5-20。
7.根据权利要求1所述的一种宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片，其特征在于：所述微柱阵列过滤结构（12）中微柱的俯视形状为圆形或多边形，微柱之间最短距离为20-30微米。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的应用，其特征在于：该芯片应用于在测定细胞力学参数中，具体为测定细胞的杨氏模量和粘滞系数中的应用。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的一种宽压强范围测定细胞力学参数的高通量微流芯片的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将液体通过阀门层芯片上的进水口导入阀门层芯片；将细胞培养液或磷酸缓冲液通过通道层芯片上的进液口导入通道层芯片，浸润通道；
（2）将细胞悬液通过通道层芯片上的进液口导入通道层芯片，使细胞进入捕获测量区被微吸管阵列捕获；
（3）调整通道层芯片进液口所通液体的液柱高度，使芯片内的细胞不做定向运动；
（4）根据实际需要控制阀门开闭状态，若需要使用高压强档位，则保持阀门打开；若需要使用低压强档位，则为阀门层进水口施加压强关闭阀门；
（5）为通道层进液口施加压强，在显微镜下观察并记录微吸管阵列处各细胞的伸长量，用于计算细胞的力学参数；在测量过程中根据需要打开或关闭阀门，以改变细胞所受压强。
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