[发明专利]一种集成式微流控芯片装置及其使用方法

权利要求书

1.一种集成式微流控芯片装置，其特征在于：它包括上层的微管道层和下层的微坑阵列层，且所述微管道层紧密连接在所述微坑阵列层上部；所述微管道层下部设置有与所述微坑阵列层相通的微管道，且所述微管道的高度大于流经所述微管道的卵细胞直径；所述微管道层上还设置有与所述微管道连通的管道入口和管道出口；所述微坑阵列层上设置有一个以上用来定位所述卵细胞的微坑，且所述微坑沿流体流动方向和垂直流体流动方向呈阵列排布。

2.如权利要求1所述的一种集成式微流控芯片装置，其特征在于：微坑阵列区域覆盖所述微管道的整个宽度，微坑之间的间距小于微坑的宽度，微坑深度大于卵细胞直径，并且在沿流体流动方向上的每一行所述微坑与其上一行的错位距离小于所述微坑宽度的一半。

3.如权利要求1所述的一种集成式微流控芯片装置，其特征在于：所述微坑的形状为方形、圆形或其他形状；所述微坑的宽度约为所述卵细胞直径的2倍左右，且深度大于所述卵细胞直径的1.5倍。

4.如权利要求2所述的一种集成式微流控芯片装置，其特征在于：所述微坑的形状为方形、圆形或其他形状；所述微坑的宽度约为所述卵细胞直径的2倍左右，且深度大于所述卵细胞直径的1.5倍。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种集成式微流控芯片装置，其特征在于：所述微管道层和微坑阵列层采用聚二甲基硅氧烷作为制作材料。

6.如权利要求5所述的一种集成式微流控芯片装置，其特征在于：在所述微坑阵列层底部贴设一层反射材料，并在所述微管道层上方增设一干涉仪。

7.一种如权利要求1～6之一所述的集成式微流控芯片装置的使用方法，其包括以下步骤：

1)单卵细胞定位过程：通过培养液辅助将卵细胞沿微管道层的微管道运送到微坑阵列层的某一个微坑上方，使卵细胞由于重力而落入微坑实现定位；

2)体外受精过程：当卵细胞完成定位之后，再将精子加入微管道的管道入口处；

3)快速换液过程：在受精完成之后，将新培养液从管道入口通入，替换旧的培养液，并清除微管道的多余精子和细胞碎片，以支持受精卵进行后续的胚胎发育；

4)胚胎培养过程：在进行受精过程及胚胎培养过程时，将微流控芯片放入常规二氧化碳培养箱中或其他培养装置中，以提供适宜的培养环境；

5)胚胎回收过程：当对微坑中的胚胎行回收时，可以将上层的微管道层向上掀开，使下层的微坑阵列层暴露在外面，并使用移液管直接从微坑中将需要的胚胎吸出。

8.如权利要求7的一种集成式微流控芯片装置的使用方法，其特征在于：在上述步骤2)中，受精过程可以采用以下两种方式：

1)保持微管道中流体静止，让精子凭自身活力从管道入口游到微坑阵列区域，并进而游入微坑与卵细胞相遇；

2)在微管道中产生流体运动，将精子推动到卵细胞所在微坑上方，使其更容易与卵细胞相遇。

9.如权利要求7所述的一种集成式微流控芯片装置的使用方法，其特征在于：在上述步骤3)中，换液过程可以采用以下两种换液方法：

1)用移液管在管道入口加入新培养液，使管道入口和管道出口之间形成液面差，从而驱动微管道中的流体运动，以使微管道内的旧培养液被新培养液更换，同时去除微管道中多余的精子和细胞碎片；

2)将管道入口通过管道与注射泵或其他进样装置相连，进而通过正压进样将新培养液送入微管道；或者将注射泵或其他进样装置与管道出口相连，而通过负压进样将管道入口中的新培养液送入微管道。

10.如权利要求7所述的一种微流控芯片装置的使用方法，其特征在于：在上述步骤4)的胚胎发育过程中，使微管道中的培养液保持静止，或使其持续流动，或是间歇式流动。

11.如权利要求7～10所述的一种微流控芯片装置的使用方法，其特征在于：将精子和卵细胞包封在微液滴内完成受精过程：

①在完成卵细胞定位并将精子加入到卵细胞周围之后，将微管道中注入空气，排出微管道中的培养液，即可在每一个微坑中形成微液滴，从而将卵细胞和其周围的精子包封在微液滴之中；

②为了防止微液滴挥发，再将微管道中通入矿物油或其他油相液体，对微液滴上方进行密封。

12.如权利要求7～11所述的一种微流控芯片装置的使用方法，其特征在于：将受精卵或某一发育时期的胚胎包封在微液滴内完成胚胎培养过程：

①在受精卵或某一发育时期的胚胎定位在微坑中之后，将微管道中注入空气，排出微管道中的培养液，即可在每一个微坑中形成微液滴，从而将受精卵或某一发育时期的胚胎包封在微液滴之中；

②为了防止微液滴挥发，再将微管道中通入矿物油或其他油相液体，对微液滴上方进行密封。