CN212669647U - 一种磁标记细胞载磁量分析的微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种磁标记细胞载磁量分析的微流控芯片，通过外加磁场将所述磁分选区内的细胞悬浮液分别输送至不同的出口通道，实现了磁分选，结合设置在玻璃基板层上的电极对，当经过阻抗检测区时，磁标记细胞会改变阻抗检测区的阻抗，从而可以产生一个脉冲幅值，基于该脉冲幅值即可反应磁标记细胞的大小及数量。也就是说，该微流控芯片可连续高效的分选磁标记细胞，并分析评估磁标记细胞的载磁量和数量，分析分选后的高载磁细胞可以用于磁共振成像，并具有很好的成像效果。

Description

一种磁标记细胞载磁量分析的微流控芯片

技术领域

本实用新型涉及微流控技术领域，更具体地说，涉及一种磁标记细胞载磁量分析的微流控芯片。

背景技术

磁标记细胞在体内细胞失踪和细胞治疗中有着非常重要的作用，当前对细胞进行磁标记的方法包括：直接孵育法、电穿孔法和声穿孔法等。但是无论采用任何标记方法，磁标记细胞的载磁量都是影响失踪和治疗的重要指标，因此，需要有效的方法对不同载磁量的细胞进行分析和分选。

那么，如何提供一种同时实现磁标记细胞的分析和分选的微流控芯片是十分重要的。

实用新型内容

有鉴于此，为解决上述问题，本实用新型提供一种磁标记细胞载磁量分析的微流控芯片，技术方案如下：

一种磁标记细胞载磁量分析的微流控芯片，所述微流控芯片包括：微流控芯片层和玻璃基板层；

所述微流控芯片层上设置有细胞悬浮液入口、缓冲液入口、细胞悬浮液入口通道、缓冲液入口通道、磁分选区、多个出口通道和多个出口；

其中，细胞悬浮液通过所述细胞悬浮液入口和所述细胞悬浮液入口通道被输送至所述磁分选区；缓冲液通过所述缓冲液入口和所述缓冲液入口通道被输送至所述磁分选区；

通过外加磁场用于将所述磁分选区内的细胞悬浮液分别输送至不同的出口通道；

每个所述出口通道均具有阻抗检测区；

所述玻璃基板层上设置有多组电极对，每一组所述电极对均具有第一电极端、第二电极端、第三电极端和第四电极端；

所述第一电极端和所述第二电极端通过电极导线连接，所述第三电极端和所述第四电极端通过另一电极导线连接；

所述第一电极端和所述第四电极端构成外接电极，所述第二电极端和所述第三电极端之间存在间隙，所述间隙对应所述阻抗检测区。

优选的，在上述微流控芯片中，所述微流控芯片层为聚二甲基硅氧烷微流控芯片层。

优选的，在上述微流控芯片中，所述微流控芯片层的厚度为5mm-8mm；

所述玻璃基板层的厚度为1mm-2mm。

优选的，在上述微流控芯片中，所述微流控芯片层的长度为6cm-8cm，宽度为4cm-6cm；

所述玻璃基板层的长度为9cm-11cm，宽度为6cm-8cm。

优选的，在上述微流控芯片中，所述细胞悬浮液入口通道、所述缓冲液入口通道和所述磁分选区的高度为70μm-100μm。

优选的，在上述微流控芯片中，所述出口通道和所述阻抗检测区域的高度为15μm-20μm。

优选的，在上述微流控芯片中，所述微流控芯片还包括：

设置在所述磁分选区内的多个支撑圆柱体。

优选的，在上述微流控芯片中，所述支撑圆柱体的底面直径为100μm-150μm。

优选的，在上述微流控芯片中，所述微流控芯片还包括：

设置在所述微流控芯片层和所述玻璃基板层之间的PDMS混合甲苯薄膜；

其中，所述PDMS混合甲苯薄膜中，PDMS与甲苯的体积配比为1:3。

优选的，在上述微流控芯片中，所述第二电极端和所述第三电极端之间存在的间隙的宽度为1mm-2mm。

相较于现有技术，本实用新型实现的有益效果为：

本实用新型提供的一种磁标记细胞载磁量分析的微流控芯片，通过外加磁场将所述磁分选区内的细胞悬浮液分别输送至不同的出口通道，实现了磁分选，结合设置在玻璃基板层上的电极对，当经过阻抗检测区时，磁标记细胞会改变阻抗检测区的阻抗，从而可以产生一个脉冲幅值，基于该脉冲幅值即可反应磁标记细胞的大小及数量。

也就是说，该微流控芯片可连续高效的分选磁标记细胞，并分析评估磁标记细胞的载磁量和数量，分析分选后的高载磁细胞可以用于磁共振成像，并具有很好的成像效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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仅是本实用新型的实施例，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为本实用新型实施例提供的一种磁标记细胞载磁量分析的微流控芯片的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种微流控芯片层的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种微流控芯片层的截面示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种玻璃基板层的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本实用新型实施例提供的一种磁标记细胞载磁量分析的微流控芯片的结构示意图。

所述微流控芯片包括：微流控芯片层1和玻璃基板层3。

参考图2，图2为本实用新型实施例提供的一种微流控芯片层的结构示意图。

参考图3，图3为本实用新型实施例提供的一种微流控芯片层的截面示意图。

所述微流控芯片层1上设置有细胞悬浮液入口4、缓冲液入口5、细胞悬浮液入口通道6、缓冲液入口通道7、磁分选区8、多个出口通道11和多个出口12；

其中，细胞悬浮液通过所述细胞悬浮液入口4和所述细胞悬浮液入口通道6被输送至所述磁分选区8；缓冲液通过所述缓冲液入口5和所述缓冲液入口通道7被输送至所述磁分选区；

通过外加磁场用于将所述磁分选区8内的细胞悬浮液分别输送至不同的出口通道11；

每个所述出口通道11均具有阻抗检测区10。

其中，图3中19表示阻抗检测区10及出口通道11的剖面示意图；20表示磁分选区8和入口通道的剖面示意图。

参考图4，图4为本实用新型实施例提供的一种玻璃基板层的结构示意图。

所述玻璃基板层3上设置有多组电极对，每一组所述电极对均具有第一电极端13、第二电极端17、第三电极端18和第四电极端14；

所述第一电极端13和所述第二电极端17通过电极导线连接，所述第三电极端18和所述第四电极14端通过另一电极导线连接；

所述第一电极端13和所述第四电极14端构成外接电极，所述第二电极端17和所述第三电极端18之间存在间隙，如图1所示，所述间隙对应所述阻抗检测区10。

在该实施例中，通过外加磁场将所述磁分选区8内的细胞悬浮液分别输送至不同的出口通道11，实现了磁分选，结合设置在玻璃基板层3上的电极对，当经过阻抗检测区10时，磁标记细胞会改变阻抗检测区10的阻抗，从而可以产生一个脉冲幅值，基于该脉冲幅值即可反应磁标记细胞的大小及数量。即，细胞阻抗分析是可以实现细胞的数量和体积的评估，当细胞经过阻抗检测区的微通道时，细胞会代替原本的介质，从而引起阻抗的变化，变化的阻抗对应相应的脉冲幅值，根据脉冲幅值可以对细胞的数量和体积进行分析，这种微流控细胞阻抗分析可以应用在细胞计数、细胞亚型分析和细胞性能评估等领域中，其是实现磁标记细胞载磁量分析芯片的重要前提。

也就是说，该微流控芯片可连续高效的分选磁标记细胞，并分析评估磁标记细胞的载磁量和数量，分析分选后的高载磁细胞可以用于磁共振成像，并具有很好的成像效果。

该微流控芯片是一种同时实现磁标记细胞的分析和分选的功能集成微流控芯片，可连续运行，通过其磁分选功能可将不同载磁量的细胞分类，不同类别的细胞有对应的载磁量，分类后的细胞可以在阻抗检测区对其数量进行连续性统计，统计出数量并根据流量计算密度，已知细胞密度的高载磁量细胞将有更好的核磁共振成像效果。

进一步的，基于本实用新型上述实施例，如图1所示，所述微流控芯片还包括：

设置在所述微流控芯片层1和所述玻璃基板层3之间的PDMS混合甲苯薄膜2；

其中，所述PDMS混合甲苯薄膜2中，PDMS(聚二甲基硅氧烷)与甲苯的体积配比为1:3。

在该实施例中，所述PDMS混合甲苯薄膜2可以有效绝缘电极和细胞溶液，当薄膜厚度大于10μm时会影响采集信号，因此将薄膜的厚度设置为5μm-10μm。

进一步的，基于本实用新型上述实施例，所述微流控芯片层1为聚二甲基硅氧烷微流控芯片层。

所述玻璃基板层3采用普通的玻璃基板即可。

进一步的，基于本实用新型上述实施例，所述微流控芯片层1的厚度为5mm-8mm；

所述玻璃基板层的厚度为1mm-2mm。

在该实施例中，当所述微流控芯片层1的厚度小于5mm时，会使设置在微流控芯片层1上的部件连接稳定性降低，厚度大于8mm时则会造成材料浪费。

当所述玻璃基板层3的厚度小于1mm时，则会很容易造成损坏，当厚度大于2mm，则不利用显微镜观察。

进一步的，基于本实用新型上述实施例，所述微流控芯片层1的长度为6cm-8cm，宽度为4cm-6cm；

所述玻璃基板层3的长度为9cm-11cm，宽度为6cm-8cm。

在该实施例中，微流控芯片层1的长度和宽度根据通道尺寸决定，小于4cm会导致加工不便，大于6cm浪费材料；玻璃基板层3的长度和宽度根据微流控芯片层1的长度和宽度，对应部分大于微流控芯片层2～3cm最合适，过小不适合电极走线排布，过大浪费材料。

进一步的，基于本实用新型上述实施例，所述细胞悬浮液入口通道6、所述缓冲液入口通道7和所述磁分选区8的高度为70μm-100μm。

在该实施例中，磁分选区域8的微通道高度影响分选区域的流速，当流量固定时，磁分选区域8的微通道高度小于70μm或者大于100μm时，都会对芯片的分选效率造成比较大的影响。

进一步的，基于本实用新型上述实施例，所述出口通道11和所述阻抗检测区10的高度为15μm-20μm。

在该实施例中，阻抗检测区10及各个出口通道11的高度与细胞相匹配，大部分免疫细胞直径分布在10～20μm之间，通道的高度大于20μm会影响阻抗检测的准确性，小于15μm容易造成堵塞。

进一步的，基于本实用新型上述实施例，所述微流控芯片还包括：

设置在所述磁分选区8内的多个支撑圆柱体9。

可选的，所述支撑圆柱体9的底面直径为100μm-150μm。

在该实施例中，支撑圆柱体9的底面直接小于100μm起不到很好的支撑作用，大于150μm对于通道内流体又有过大的影响。

进一步的，基于本实用新型上述实施例，各个电极端的形状为矩形，长度为2mm-3.5mm，宽度为1.5mm-2.5mm，所述第二电极端和所述第三电极端之间存在的间隙的宽度为1mm-2mm。

基于本实用新型上述全部实施例，在本实用新型另一实施例中提供了一种最优实施例方式，

整个为微流控芯片层1的长为6cm，宽为4cm，厚度为5mm；其中微通道包括细胞及缓冲液入口，磁分选区域的高度为100μm，以确保流速不变的情况下尽可能提高流量；细胞及缓冲液入口通道的宽为300μm，磁分选区域的长为13mm，宽为3.3mm；6个出口通道及阻抗检测区的高度为20μm，以保证阻抗检测的精度，阻抗检测区边长为20μm，出口通道的宽为250μm。

玻璃基板层3由玻璃作为基底，通过激光刻蚀技术形成氧化铟锡电极，如图3所示。整个玻璃基板层的长为9cm，宽为6cm，厚度为1mm。其中由激光刻蚀的氧化铟锡电极对有6对，分别对应6个阻抗检测区，每个电极的长为2mm，宽为1.5mm。每个电极对两个电极之间的距离为1.5mm。与电极导通的电极走线宽250μm。

磁标记细胞和缓冲液分别从细胞入口和缓冲液入口进入磁分选区域，在永磁铁产生的磁场的作用下，不同载磁量的细胞将产生不同的偏转实现分类。当磁分选细胞进入不同出口通道的阻抗检测区域时，会引起阻抗检测区域介质的变化，从而引起阻抗变化，变化的电信号经过采集电路，采集板卡及计算机软件的处理，会分析出细胞的数量及大小。

以上对本实用新型所提供的一种磁标记细胞载磁量分析的微流控芯片进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种磁标记细胞载磁量分析的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括：微流控芯片层和玻璃基板层；

所述微流控芯片层上设置有细胞悬浮液入口、缓冲液入口、细胞悬浮液入口通道、缓冲液入口通道、磁分选区、多个出口通道和多个出口；

其中，细胞悬浮液通过所述细胞悬浮液入口和所述细胞悬浮液入口通道被输送至所述磁分选区；缓冲液通过所述缓冲液入口和所述缓冲液入口通道被输送至所述磁分选区；

通过外加磁场用于将所述磁分选区内的细胞悬浮液分别输送至不同的出口通道；

每个所述出口通道均具有阻抗检测区；

所述玻璃基板层上设置有多组电极对，每一组所述电极对均具有第一电极端、第二电极端、第三电极端和第四电极端；

所述第一电极端和所述第二电极端通过电极导线连接，所述第三电极端和所述第四电极端通过另一电极导线连接；

所述第一电极端和所述第四电极端构成外接电极，所述第二电极端和所述第三电极端之间存在间隙，所述间隙对应所述阻抗检测区。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片层为聚二甲基硅氧烷微流控芯片层。

3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片层的厚度为5mm-8mm；

所述玻璃基板层的厚度为1mm-2mm。

4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片层的长度为6cm-8cm，宽度为4cm-6cm；

所述玻璃基板层的长度为9cm-11cm，宽度为6cm-8cm。

5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述细胞悬浮液入口通道、所述缓冲液入口通道和所述磁分选区的高度为70μm-100μm。

6.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述出口通道和所述阻抗检测区域的高度为15μm-20μm。

7.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片还包括：

设置在所述磁分选区内的多个支撑圆柱体。

8.根据权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于，所述支撑圆柱体的底面直径为100μm-150μm。

9.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片还包括：

设置在所述微流控芯片层和所述玻璃基板层之间的PDMS混合甲苯薄膜。

10.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第二电极端和所述第三电极端之间存在的间隙的宽度为1mm-2mm。

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