CN116571287A - 一种基于微纳结构的过滤芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种基于微纳结构的过滤芯片，其特征在于，包括金属网以及若干过滤孔；所述金属网包括若干第一金属线以及若干第二金属线，所述第一金属线与所述第二金属线相交设置；所述过滤孔由所述第一金属线与所述第二金属线围成；其中，所述金属网任意两点处厚度之差绝对值不大于3微米。本发明提供一种基于微纳结构的过滤芯片，该过滤芯片的整面的厚度均匀，而且构成所述金属网的第一金属线与第二金属线的线宽也比较均匀，这样可以很好的提高细胞、精子、卵子等体液筛查的准确率，再者在所述芯片的周围有一体结构的密封圈，避免了现有编织网不可密封的缺点，且适合大规模的批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及细胞等体液、生物检测技术领域，尤其涉及一种基于微纳结构的过滤体液的芯片。
背景技术
循环肿瘤细胞(CTC)是一类存在血液中稀有细胞，可为肿瘤的诊断和预后提供重要信息，目前有多种技术和平台，但各有优缺点，CTC富集是难点，微流控滤过芯片被认为是比较有前景的技术，但该技术也存在一些痛点，其核心就是由于微尺度结构，分离过程中血细胞堆积堵塞芯片导致环境高压，细胞及芯片变形，影响分离结果。
再者，微孔板/微阵列技术也是生物芯片用于超高通量检测与筛选的重要发展方向，而单细胞高通量筛选、细胞测序和快速监督在生物学、高通量药物筛选、疾病诊断、肿瘤治疗、生物学机理研究等众多领域中有广阔的应用前景。虽然近几年来单细胞微流控、单细胞阵列等取得长足发展，但仍有诸多不足；例如现有技术中(参照图1a～1b)的过滤芯片200基本上采用编织状的金属网，包括第一金属线201以及第二金属线202，图中的该种金属网厚度不一，金属网厚度的变化范围在20-40微米之间；金属网形成的孔径差异大，影响细胞筛选的准确率；由于现有的金属网采用整面的生产工艺，然后在冲切成小的芯片，这样冲切成小片后边缘无法密封。所以亟需提出一种新型的过滤芯片来解决现有技术中的技术问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种基于微纳结构的过滤芯片以解决上述的技术问题。
本发明一个技术方案是：
一种基于微纳结构的过滤芯片，其特征在于，包括金属网以及若干过滤孔；所述金属网包括若干第一金属线以及若干第二金属线，所述第一金属线与所述第二金属线相交设置；所述过滤孔由所述第一金属线与所述第二金属线围成；其中，所述金属网任意两点处厚度之差绝对值不大于3微米。
在其中一实施例中，若干所述过滤孔中任意两个完整的所述过滤孔的孔径之差的绝对值不大于2微米。
在其中一实施例中，任意两条所述第一金属线的平均线宽之差的绝对值不大于2微米；或者任意两条所述第二金属线的平均线宽之差的绝对值不大于2微米；或者任意一条所述第一金属线平均线宽与任意一条所述第二金属线的平均线宽之差的绝对值不大于2微米。
在其中一实施例中，所述若干第一金属线之间相互平行，所述若干第二金属线之间相互平行。
在其中一实施例中，所述过滤孔在所述金属网平面的投影形状为正方形、矩形、圆形或者菱形中一种。
在其中一实施例中，所述过滤孔的一端开口的宽度大于所述过滤孔另一端开口的宽度，且所述过滤孔呈喇叭状。
在其中一实施例中，所述过滤孔的一端开口的宽度与所述过滤孔另一端开口的宽度之差的绝对值不大于2微米，且不等于0。
在其中一实施例中，所述金属网边缘设有密封圈，所述密封圈将所述金属网包围在内部，且所述密封圈与所述金属网为一体结构。
在其中一实施例中，所有所述过滤孔的面积之和与所述金属网的整面面积之比不小于50％。
在其中一实施例中，所述金属网至少由一层金属构成。
在其中一实施例中，所述金属网的两个面其中一个面为镜面，另一个面为雾面。。
本发明的有益效果：本发明提供一种基于微纳结构的过滤芯片，该过滤芯片的整面的厚度均匀，而且构成所述金属网的第一金属线与第二金属线的线宽也比较均匀，这样可以很好的提高筛查的准确率，这样可以很好的提高细胞、精子、卵子等体液筛查的准确率，再者在所述芯片的周围有一体结构的密封圈，避免了现有编织网不可密封的缺点
附图说明
图1a～1b为现有技术一种生物过滤芯片的结构示意图；
图2为本发明一种基于微纳结构的过滤芯片的平面结构示意图；
图3为本发明一种基于微纳结构的过滤芯片的截面结构示意图；
图4为本发明一种基于微纳结构的过滤芯片的另一截面结构示意图；
图5为本发明一种基于微纳结构的过滤芯片的另一截面结构示意图；
图6本发明一种基于微纳结构的过滤芯片的另一平面结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于下面所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一种基于微纳结构的过滤芯片，包括金属网以及若干过滤孔；所述金属网包括若干第一金属线以及若干第二金属线，所述第一金属线与所述第二金属线相交设置，所述第一金属线与所述第二金属线相交设置，但是不同于现有技术中的相交设置，这里所述第一金属线与所述第二金属线为一体结构，没有第一金属线第二金属线叠加的情况，为一整体的平整结构，不存在因为高度不一的起伏状，当然所述金属网也不一定由所述第一金属线与第二金属线构成，可为金属线构成，这样所述过滤孔就由金属线围成；所述过滤孔由所述第一金属线与所述第二金属线围成；其中，所述金属网任意两点处厚度之差绝对值不大于2微米，这里就是所述第一金属线和所述第二金属线的金属厚度，由于金属网是一个整体结构，这样的金属网的平整度比较好，正常金属网的平整度相差在±2微米，以此确保金属网的过滤性能稳定；所述金属网包括第一表面以及相对第二表面，其中第一表面为镜面结构，第二表面为雾面结构，或者相反，这里的第一、第二只是为了更好的描述，并不是特指位置关系，其中，所述金属网为雾面的一表面的粗糙度不大于0.8。
在其中一实施例中，若干所述过滤孔中任意两个完整的所述过滤孔的孔径之差的绝对值不大于2微米，这里所述过滤孔的孔径指的是完整的过滤孔，不包括在金属网的边缘处的部分过滤孔，因为不完整的过滤孔的孔径可能会不满足该条件要求，例如所述过滤孔的孔径范围为5微米～180微米，更进一步所述孔径的范围为15微米～60微米，可以更加筛选的目标物的大小来设置孔径的大小，以满足筛选的目的。
在其中一实施例中，任意两条所述第一金属线的平均线宽之差的绝对值不大于2微米；或者任意两条所述第二金属线的平均线宽之差的绝对值不大于XX微米；或者任意一条所述第一金属线平均线宽与任意一条所述第二金属线的平均线宽之差的绝对值不大于MM微米，所述金属网由若干第一金属线和第二金属线构成，每一根的第一金属线或第二金属线的宽度可能也会存在差异，所以这里要求每根经第二金属线的平均线宽，或者每根第一金属线或者第二金属线的线宽的均匀性也在±1微米，例如所述第一金属线或者第二金属线的线宽不大于15微米，再或者线宽为10微米，更进一步线宽为5微米。
在其中一实施例中，所述若干第一金属线之间相互平行，所述若干第二金属线之间相互平行，这是其中的一种实施方式，所述第一金属线之间可以呈一种大致的平行的状态，所述第二金属线之间也可以是一种大致平行的状态，例如两个第二金属线或者第一金属线的延长线夹角小于5度，可以称之为这里所谓的平行状态。
在其中一实施例中，所述过滤孔在所述金属网平面的投影形状为正方形或者矩形，这里的过滤孔的形状优选正方形或者矩形，其中矩形的两个边长的长度之差不大于5微米，相当于近似正方形；当然所述过滤孔还可以是三角形或者其他多边形，例如正多边形等形状，所述过滤孔还可以是圆形，菱形，带有倒角的四边形或多边形等。
在其中一实施例中，所述过滤孔的一端开口的宽度大于所述过滤孔另一端开口的宽度，且所述过滤孔呈喇叭状，由于所述过滤孔是一种通孔的状态，所述过滤孔的截面可以是个矩形或者正方形，还可以是一个呈喇叭状的倒梯形，即一端开口大，另一端开口小的。
在其中一实施例中，所述过滤孔的一端开口的宽度与所述过滤孔另一端开口的宽度之差的绝对值不大于2微米，且不等于0；所述过滤孔呈喇叭状的时候，并不是没有要求限制，需要所述过滤孔的上下孔径之间的差值需要在一定的数值以内，以此保证过滤芯片的筛查性能。
在其中一实施例中，所述金属网边缘设有密封圈，所述密封圈将所述金属网包围在内部，且所述密封圈与所述金属网为一体结构，所述密封圈与所述金属网可以是通过同一工艺同时形成的，两者为一整体结构，所述密封圈防止检测筛查样品从边缘区域渗漏。
在其中一实施例中，所有所述过滤孔的面积之和与所述金属网的整面面积之比不小于50％；为了满足较好的筛查性能，要求所述过滤孔的占有比例相对要高，保证在一定的占有比例，这样能够更好进行筛查或筛选。
在其中一实施例中，所述金属网至少由一层金属叠加构成，所述金属网可以只有一层结构，该层结构是可以金属单质，也可以是合金，例如镍钴合金；当然也可以是多层的结构，例如是一层为镍钴合金层，然后在其镍钴合金层的表面在设有一层金属层，该层金属层为金金属层，当然可以根据检测的不同设置不同的金属材料制备不同的金属网结构。
请参阅图2以及图3，一种基于微纳结构的过滤芯片，所述过滤芯片100包括密封圈20、金属网30以及过滤孔40，所述金属网30包括第一金属线和第二金属线，所述第一金属线与所述第二金属线交叉设置，其中所述第一金属线之间相互平行，所述第二金属线之间相互平行，所述第一金属线与第二金属线围成过滤孔40，所述金属网30周围设有密封圈20，所述密封圈将所述金属网围在中间，所述金属网30与所述密封圈20为一体结构，图2中的过滤芯片100为圆形，当然，所述过滤芯片100也可以是其他的形状，例如正方形、矩形、圆形、椭圆形、多边形、方形带四个倒角等。
再一次参阅图3，构成所述金属网30的其中一第一金属线或第二金属线的线宽为b，另一第一金属线或者第二金属线的线宽为b+y，其中，这里的y不大于1微米，所述第一金属线或者所述第二金属线的线宽不大于15微米；所述一过滤孔40的孔径a，另一过滤孔40的孔径为a+x，其中这里的x不大于1微米，所述过滤孔的孔径范围为5微米～18微米，更进一步所述孔径的范围为10微米～15微米；所述金属网的厚度为h，其中，所述金属网任意两点处的厚度之差不小于5微米，更进一步不小于1微米。
请参阅图4，所述过滤芯片包括金属网31、密封圈21以及过滤孔41，其中该实施例中所述过滤孔呈喇叭状或者为倒梯形形状，所述过滤孔的一端开口宽度为d，另一端开口的宽度为c，其中d大于c，且d与c之差不大于2微米，且不等于0。
请参阅图5，所述过滤芯片包括金属网、密封圈以及过滤孔42，所述金属网为两层结构分别为上金属网32以及下金属网33，所述密封圈包括上密封圈22以及下密封圈23，这里的上下只是为了更好的描述，其实上下结构为叠加结构，上下结构使用的材料可以相同，也可以不同，例如上金属网32以及上密封圈22为金金属层，下金属网33与下密封圈23为镍钴合金材料。
其中，图5中的过滤芯片结构同样可以使用在图2～图4的结构中，本申请中的不同实施例的结构之间可以相互的搭配使用，可以替换相对应的结构。
请参阅图6，一种基于微纳结构的过滤芯片，所述过滤芯片包括密封圈24、金属网34以及过滤孔43，所述过滤孔43由第一金属线以及第二金属线围成的圆形，所述第一金属线以及所述第二金属线相交设置形成所述金属网34，所述金属网34周围设有密封圈24，所述密封圈24将所述金属网34围在中间，所述金属网34与所述密封圈24为一体结构；其中，该实施例中的过滤孔43为圆形，所述过滤孔还可以是菱形，带有倒角的四边形或多边形等。
本发明提供一种基于微纳结构的过滤芯片，该过滤芯片的整面的厚度均匀，而且构成所述金属网的第一金属线与第二金属线的线宽也比较均匀，这样可以很好的提高筛查的准确率，再者在所述芯片的周围有一体结构的密封圈，避免了不可密封的缺点，且适合大规模的批量生产。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，上面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于上面描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。并且，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种基于微纳结构的过滤芯片，其特征在于，包括金属网以及若干过滤孔；所述金属网包括若干第一金属线以及若干第二金属线，所述第一金属线与所述第二金属线相交设置；所述过滤孔由所述第一金属线与所述第二金属线围成；其中，所述金属网任意两点处厚度之差绝对值不大于3微米。
2.根据权利要求1所述的一种基于微纳结构的过滤芯片，其特征在于，若干所述过滤孔中任意两个完整的所述过滤孔的孔径之差的绝对值不大于2微米。
3.根据权利要求1所述的一种基于微纳结构的过滤芯片，其特征在于，任意两条所述第一金属线的平均线宽之差的绝对值不大于2微米；或者任意两条所述第二金属线的平均线宽之差的绝对值不大于2微米；或者任意一条所述第一金属线平均线宽与任意一条所述第二金属线的平均线宽之差的绝对值不大于2微米。
4.根据权利要求3所述的一种基于微纳结构的过滤芯片，其特征在于，所述若干第一金属线之间相互平行，所述若干第二金属线之间相互平行。
5.根据权利要求3所述的一种基于微纳结构的过滤芯片，其特征在于，所述过滤孔在所述金属网平面的投影形状为正方形、矩形、圆形或者菱形中一种。
6.根据权利要求1所述的一种基于微纳结构的过滤芯片，其特征在于，所述过滤孔的一端开口的宽度大于所述过滤孔另一端开口的宽度，且所述过滤孔呈喇叭状。
7.根据权利要求6所述的一种基于微纳结构的过滤芯片，其特征在于，所述过滤孔的一端开口的宽度与所述过滤孔另一端开口的宽度之差的绝对值不大于2微米，且不等于0。
8.根据权利要求1所述的一种基于微纳结构的过滤芯片，其特征在于，所述金属网边缘设有密封圈，所述密封圈将所述金属网包围在内部，且所述密封圈与所述金属网为一体结构。
9.根据权利要求1所述的一种基于微纳结构的过滤芯片，其特征在于，所有所述过滤孔的面积之和与所述金属网的整面面积之比不小于50％。
10.根据权利要求1～9任意所述的一种基于微纳结构的过滤芯片，其特征在于，所述金属网至少由一层金属构成。
11.根据权利要求1～9任意所述的一种基于微纳结构的过滤芯片，其特征在于，所述金属网的两个面其中一个面为镜面，另一个面为雾面，其中所述雾面的粗糙度不大于0.8。
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