CN219079450U - 一种微流控芯片的拦截结构及微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种微流控芯片的拦截结构及微流控芯片，微流控芯片包括液路层，所述液路层设有液路通道，所述液路通道设有坝体，所述坝体用于拦截试剂和/或细胞。本实用新型的有益效果是：本实用新型通过坝体的结构对细胞进行拦截，并且将坝体与气动微阀的配合，能够实现对试剂流动以及细胞行程的有效控制。

Description

一种微流控芯片的拦截结构及微流控芯片

技术领域

本实用新型涉及细胞处理技术领域，尤其涉及一种微流控芯片的拦截结构及微流控芯片。

背景技术

在细胞冷冻处理技术，尤其是对人类卵细胞的冷冻保存技术中，现有技术已能够实现细胞的冷冻保存，例如，当前的微流控芯片中，虽然也有在液路层中设置流体控制阀实现对流体导通控制的方式，如附图4所述的方案，韩国三星电子等公司的在微流控芯片的设计中提出的，通过气流与膜的配合来控制微流控通道中的开闭等。

又如申请号为201810598384.X的专利公开了理化处理单个细胞的微流控芯片、微流控装置及使用其理化处理单个细胞的方法，该专利虽然已经在细胞捕获、液流速度精密调控、处理程序方面有一定的效果，但是现有技术中缺少对试剂流动、以及细胞行程的有效控制。

实用新型内容

本实用新型提供了一种微流控芯片的拦截结构，所述拦截结构为坝体，坝体设置在微流控芯片的液路层中，所述坝体设置在微流控芯片液路层中的液路通道的底端，坝体的上端高度不超过微流控芯片液路通道的高度，该坝体用于拦截试剂和/或细胞。

作为本实用新型的进一步改进，坝体为大致长条形状。

作为本实用新型的进一步改进，坝体材质为PDMS。

作为本实用新型的进一步改进，所述坝体的高度占微流控芯片液路通道高度的50％以上。

作为本实用新型的进一步改进，所述坝体的高度占微流控芯片液路通道高度的85-95％。

作为本实用新型的进一步改进，所述坝体为大致长条形状；所述坝体材质为PDMS；所述坝体的高度占微流控芯片液路通道高度的50％以上；所述坝体的高度占微流控芯片液路通道高度的85-95％。

本实用新型还提供了一种微流控芯片，包括液路层，所述液路层设有液路通道，所述液路通道设有前述的坝体。

作为本实用新型的进一步改进，坝体与微流控芯片的液路通道是一体成型的方式形成。

作为本实用新型的进一步改进，坝体与微流控芯片的液路通道是通过粘接的方式设置在液路通道底端。

作为本实用新型的进一步改进，坝体与微流控芯片的材质相同。

作为本实用新型的进一步改进，微流控芯片的材质为PDMS。

作为本实用新型的进一步改进，所述坝体与微流控芯片的液路通道是一体结构；所述坝体与微流控芯片的液路通道是通过粘接的方式设置在液路通道底端；所述坝体与微流控芯片的材质相同；微流控芯片的材质为PDMS。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中，发明人经过研究，采用了全新的思路，通过在微流控芯片的液路层中设置具有特殊作用的坝体，可以实现对试剂、细胞的流动的追踪、控制，本实用新型的另一方面，还可以利用气动微阀与坝体的配合，利用气动微阀中施加负压的方式，可以实现对试剂流动量增加、细胞的坝体通过，进而，能够更好的实现对试剂流动以及细胞行程的有效控制。

附图说明

图1是液路层结构示意图；

图2是弹性薄膜结构示意图；

图3是微流控芯片原理示意图；

图4是现有技术中的液体流量控制阀。

具体实施方式

本实用新型公开了一种对微流控芯片中试剂流动控制的方法，试剂经由相应的输入端口输入后，在微流控芯片的液路通道18流动；液路通道18设有拦截结构，所述拦截结构为坝体17，所述坝体能够对试剂拦截，实现对微流控芯片中试剂流动的控制，在实际使用中，试剂可以被坝体17拦截，不能进入液路通道18；在某些场景下，试剂可以从坝体17上方越过，继续进入液路通道18。

在本实用新型中，坝体17可以对微流控芯片的通道中液体(如各种试剂)或固体(如待处理的细胞)起到拦截作用的物理结构，由于在通道中设置了坝体17给液体或固体通过造成了一定的阻力或是阻挡，坝体17可以是各种形状，也可以是其他能起到拦截作用的其他相关形态的部件或机构。

当坝体17较矮时，试剂的大部分被坝体17拦截，只有少部分的试剂能够进入液路通道18；当坝体17较高时，试剂的少部分被坝体17拦截，大部分的试剂能够进入液路通道18；通过调整坝体17的高度，能够控制试剂流入液路通道18的速度及总量，进而实现对试剂流动的控制。

坝体17为大致长条形状，坝体17设置在液路通道18的底端。

坝体17的上端高度不超过液路通道18的高度，例如，所述坝体17的高度占液路通道18高度的50％以上，这样才便于坝体与微流控芯片的制造，同时较明显的实现拦截作用。优选为所述坝体17的高度占液路通道18高度的85-95％，因为坝体的拦截效果与空间大小成负相关，因此坝体越高，其与通道上壁之间的空间就越狭窄，拦截效果越好，但是过高的坝体又会使得液体的通过效率大大降低，处于85-95％才能兼顾各种性能，既能方便通过效率提高，也能够方便制造，又具有明显的拦截效果。

坝体17与微流控芯片的液路通道18是一体成型的方式形成，或者，坝体17与微流控芯片的液路通道18是通过粘接的方式设置在液路通道18底端。优选的，所述坝体17与微流控芯片的液路通道18是一体结构；所述坝体17与微流控芯片的液路通道18是通过粘接的方式设置在液路通道18底端；优选的，所述坝体17与微流控芯片的材质相同；微流控芯片的材质为PDMS。PDMS的中文名称是聚二甲基硅氧烷。

微流控芯片上还设置有弹性薄膜7，弹性薄膜7设置在微流控芯片的液路通道18开口一侧的端面上；所述弹性薄膜7与坝体17之间有间隙。

弹性薄膜7可以仅覆盖坝体17处，或者，液路通道18有多个，弹性薄膜7覆盖所有的液路通道18；或者，弹性薄膜7覆盖整个微流控芯片的范围。

弹性薄膜7太薄易破，弹性薄膜7太厚则弹性不足，所以，弹性薄膜7的厚度优选为50～250微米，既便于制造，也能够具有更好的弹性，在控制中响应灵敏度更高,弹性薄膜7的材质为PDMS。

使弹性薄膜7向上发生弯曲时，坝体17与弹性薄膜7的通路变大，从而使更多的试剂越过坝体17进入液路通道18。

使弹性薄膜7向下发生弯曲时，使得弹性薄膜7与坝体17接触，从而实现对液路通道18的隔断。

微流控芯片还包括气路层6，气路层6具有与外部气源连接的气路通道，气路层6和弹性薄膜7配合形成气动微阀。

气路层6在坝体17处对应的区域设置有凹部，在该凹部连接外部气源。气路层6的凹部面积不小于坝体17处的区域面积。气路层6的凹部形状与坝体17的形状一致。气路层6的凹部形状优选为矩形或圆形。

所述气动微阀位置与所述坝体17位置对应。

向气路层6中的气路通道内施加负压，气路通道下的弹性薄膜7向上发生弯曲，使得坝体17与弹性薄膜7的通路变大，从而使更多的试剂越过坝体17进入液路通道18。

向气路层6中的气路通道内施加正压，气路通道下的弹性薄膜7向下发生弯曲，使得弹性薄膜7与坝体17接触，从而实现对液路通道18的隔断。

本实用新型还公开了一种基于微流控芯片的细胞行程控制方法，细胞经由相应的输入端口输入后，在微流控芯片的液路层1中沿液路层1的液路通道18移动；液路通道18设有坝体17，细胞被坝体17阻挡，使细胞不能进入液路通道18；在微流控芯片的液路通道18开口一侧设有弹性薄膜7(弹性薄膜7和微流控芯片的中液路通道18的开口方向有关，液路通道18开口既可以是上方也可以是下方，因此弹性薄膜7既可以设置在微流控芯片的上方也可以是设置在下方，作为优选方案，微流控芯片的上方设有弹性薄膜7)，弹性薄膜7位置与坝体17位置对应，当弹性薄膜7发生变形时(例如，当弹性薄膜7向上发生弯曲时；弹性薄膜7发生变形，既可以是外力驱使弹性薄膜7发生的变形，也可以是控制弹性薄膜7自身发生的变形。)，坝体17与弹性薄膜7的通路变大，从而使细胞越过坝体17继续沿液路通道18移动。

由于坝体17能够阻拦细胞，并且通过坝体17与弹性薄膜7的配合，能够解除对细胞的阻拦，实现了对细胞行程的有效控制。

弹性薄膜7与坝体17之间具有间隙，当弹性薄膜7保持平面状态，即弹性薄膜7没有向上发生弯曲时，试剂能够从坝体17上方越过进入液路通道18，细胞被坝体17阻挡，使细胞不能进入液路通道18。

坝体17为大致长条形状，坝体17设置在液路通道18的底端。

坝体17的上端高度不超过液路通道18的高度，例如，所述坝体17的高度占液路通道18高度的50％以上，优选为所述坝体17的高度占液路通道18高度的85-95％。

坝体17与微流控芯片的液路通道18是一体成型的方式形成，或者，坝体17与微流控芯片的液路通道18是通过粘接的方式设置在液路通道18底端。

坝体17与微流控芯片的材质可以相同，或者坝体17材质为PDMS。

弹性薄膜7设置在微流控芯片的液路通道18开口一侧的端面上；所述弹性薄膜7与坝体17之间有间隙。

弹性薄膜7可以仅覆盖坝体17处，或者，液路通道18有多个，弹性薄膜7覆盖所有的液路通道18；或者，弹性薄膜7覆盖整个微流控芯片的范围。

弹性薄膜7的厚度为50～250微米，弹性薄膜7的材质为PDMS材料。

使弹性薄膜7向上发生弯曲时，坝体17与弹性薄膜7的通路变大，从而使细胞越过坝体17进入液路通道18。

使弹性薄膜7向下发生弯曲时，使得弹性薄膜7与坝体17接触，从而实现对液路通道18的隔断。

微流控芯片还包括气路层6，气路层6具有与外部气源连接的气路通道，气路层6和弹性薄膜7配合形成气动微阀。

气路层6在坝体17处对应的区域设置有凹部，在该凹部连接外部气源。气路层6的凹部面积不小于坝体17处的区域面积。气路层6的凹部形状与坝体17的形状一致。气路层6的凹部形状优选为矩形或圆形。

所述气动微阀位置与所述坝体17位置对应。

使坝体17与弹性薄膜7的通路变大的第一个实施例：向气路层6中的气路通道内施加负压，气路通道下的弹性薄膜7向上发生弯曲，使得坝体17与弹性薄膜7的通路变大，从而使细胞越过坝体17进入液路通道18。

使坝体17与弹性薄膜7的通路变大的第二个实施例：控制液路层中液体的压力变大而使弹性薄膜7发生弯曲，使得坝体17与弹性薄膜7的通路变大，从而使细胞越过坝体17。

使坝体17与弹性薄膜7的通路变大的第三个实施例：控制弹性薄膜7自身发生弯曲，使得坝体17与弹性薄膜7的通路变大，从而使细胞越过坝体17。

向气路层6中的气路通道内施加正压，气路通道下的弹性薄膜7向下发生弯曲，使得弹性薄膜7与坝体17接触，从而实现对液路通道18的隔断。

本实用新型还公开了一种微流控芯片的拦截结构，所述拦截结构为坝体17，坝体17设置在微流控芯片的液路层1中，所述坝体17设置在微流控芯片液路层1中的液路通道18的底端，坝体17的上端高度不超过微流控芯片液路通道18的高度，该坝体17用于拦截试剂和/或细胞，如图1或图3所示，所述坝体17为大致长条形状。所述坝体17材质为PDMS。所述坝体17的高度占微流控芯片液路通道18高度的50％以上，优选为，所述坝体17的高度占微流控芯片液路通道18高度的85-95％。

本实用新型还公开了一种微控流芯片，用于玻璃化冷冻处理，包括液路层1，所述液路层1设有液路通道18，所述液路通道18设有拦截结构，所述拦截结构为坝体17，所述坝体17用于拦截试剂和/或细胞。如图1所示，所述坝体17为大致长条形状，坝体17设置在液路通道18的底端。所述坝体17的上端高度不超过液路通道18的高度，例如，所述坝体17的高度占液路通道18高度的50％以上，优选为所述坝体17的高度占液路通道18高度的85-95％。

坝体17与微流控芯片的液路通道18是一体成型的方式形成，或者，坝体17与微流控芯片的液路通道18是通过粘接的方式设置在液路通道18底端。

坝体17与微流控芯片的材质可以相同，或者坝体17材质为PDMS。

微流控芯片上还设置有弹性薄膜7，弹性薄膜7设置在微流控芯片的液路通道18开口一侧的端面上；所述弹性薄膜7与坝体17之间有间隙。

弹性薄膜7可以仅覆盖坝体17处，或者，液路通道18有多个，弹性薄膜7覆盖所有的液路通道18；或者，弹性薄膜7覆盖整个微流控芯片的范围。

弹性薄膜7的厚度为50～250微米,弹性薄膜7的材质为PDMS材料。

当弹性薄膜7向上发生弯曲时，坝体17与弹性薄膜7的通路变大，从而使更多的试剂和/或细胞越过坝体17进入液路通道18。

当弹性薄膜7向下发生弯曲时，使得弹性薄膜7与坝体17接触，从而实现对液路通道18的隔断。

微流控芯片还包括气路层6，气路层6具有与外部气源连接的气路通道，气路层6和弹性薄膜7配合形成气动微阀。

气路层6在坝体17处对应的区域设置有凹部，在该凹部连接外部气源。气路层6的凹部面积不小于坝体17处的区域面积。气路层6的凹部形状与坝体17的形状一致。气路层6的凹部形状优选为矩形或圆形。

所述气动微阀位置与所述坝体17位置对应。

向气路层6中的气路通道内施加负压，气路通道下的弹性薄膜7向上发生弯曲，使得坝体17与弹性薄膜7的通路变大，从而使更多的试剂和/或细胞越过坝体17进入液路通道18。

向气路层6中的气路通道内施加正压，气路通道下的弹性薄膜7向下发生弯曲，使得弹性薄膜7与坝体17接触，从而实现对液路通道18的隔断。

如图2所示，该微流控芯片还包括有弹性薄膜7，由于坝体17高度不超过液路层1的液路通道18的高度，在不对弹性薄膜7施加外力的状态下，所述弹性薄膜7与所述坝体2之间具有一定间隙。当弹性薄膜7设置在液路层1上侧时，不会干扰液路层1中各个液路通道中试剂液体的流通。

如图3所示，该微流控芯片还包括气路层6，气路层6可以与外部的可控气源连接，以便向气路层6中提供一定压力，例如可以提供正压、负压；由气路层6和弹性薄膜7配合形成气动微阀，气动微阀用于控制液路层1各个液路通道18的开和关。

气动微阀的原理：当向气路层6中的气路通道内施加负压，气路通道下的弹性薄膜7向上发生弯曲，向气路层6中的气路通道空间方向收缩，可以使得液路层的坝体17与弹性薄膜7的通路变大，以便通过更多的流体以及方便处理的细胞通过；相应的，为了实现对液路通道18的完全阻隔，也可以向气路层6中的气路通道内施加正压，气路通道下的弹性薄膜7向下发生弯曲，使得弹性薄膜7与坝体17接触，从而可以实现对液路通道18的隔断；当撤去正压时，弹性薄膜7恢复，弹性薄膜7与坝体17之间恢复一定的间隙，弹性薄膜7可以在几种状态下来回切换，从而实现气动微阀控制。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种微流控芯片的拦截结构，其特征在于：所述拦截结构为坝体(17)，所述坝体(17)设置在微流控芯片的液路层(1)中，所述坝体(17)设置在微流控芯片液路层(1)中的液路通道(18)的底端，坝体(17)的上端高度不超过微流控芯片液路通道(18)的高度。

2.根据权利要求1所述的拦截结构，其特征在于：所述坝体(17)为大致长条形状。

3.根据权利要求1所述的拦截结构，其特征在于：所述坝体(17)材质为PDMS。

4.根据权利要求1所述的拦截结构，其特征在于：所述坝体(17)的高度占微流控芯片液路通道(18)高度的50％以上。

5.根据权利要求4所述的拦截结构，其特征在于：所述坝体(17)的高度占微流控芯片液路通道(18)高度的85-95％。

6.根据权利要求1所述的拦截结构，其特征在于：所述坝体(17)为大致长条形状；所述坝体(17)材质为PDMS；所述坝体(17)的高度占微流控芯片液路通道(18)高度的50％以上。

7.一种微流控芯片，其特征在于：包括液路层(1)，所述液路层(1)设有液路通道(18)，所述液路通道(18)设有权利要求1至6任一项所述的微流控芯片的拦截结构。

8.根据权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于：所述坝体(17)与微流控芯片的液路通道(18)是一体结构。

9.根据权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于：所述坝体(17)与微流控芯片的液路通道(18)是通过粘接的方式设置在液路通道(18)底端。

10.根据权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于：所述坝体(17)与微流控芯片的材质相同。

11.根据权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于：微流控芯片的材质为PDMS。

12.根据权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于：所述坝体(17)与微流控芯片的液路通道(18)是一体结构，或者，所述坝体(17)与微流控芯片的液路通道(18)是通过粘接的方式设置在液路通道(18)底端；所述坝体(17)与微流控芯片的材质相同；微流控芯片的材质为PDMS。

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