[发明专利]一种细胞培养装置及其应用

权利要求书

1.一种细胞培养装置，包括微井芯片、三维平移台以及至少一块微流芯片，其特征在于：所述微流芯片包括至少一个微流层，每个微流层中具有至少一条微流通道并且微流芯片具有的微流通道的总数大于或等于2，所述微流通道在微流芯片上具有两个开口，其中一个开口作为微流入口，另外一个开口为微流出口，且除入口、出口外，微流通道的其他部分都在微流层内部；至少两条微流通道的出口之间的距离小于微井芯片上一个微井的尺寸，上述至少两条微流通道构成一个微流通道组，所述微流通道组中至少有一条微流通道中液体的流动方向与其他微流通道中液体的流动方向相反；每一个微流通道的入口都与一台液体驱动装置相连，通过所述液体驱动装置驱动液体在微流通道里流动；所述微井芯片具有至少两个微井，微井的尺寸大于微流通道组中所有微流通道截面尺寸之和。

2.根据权利要求1所述的细胞培养装置，其特征在于所述微流芯片具有两个微流层，两个微流层中微流通道的数目相同，每一个微流通道都与另外一个微流层中的一个微流通道构成一个微流通道组，所有的微流通道出口都分布在微流芯片的同一个侧边上。

3.根据权利要求1或2所述的细胞培养装置，其特征在于微流层的厚度小于或等于1mm，优选小于或等于500μm，更优选小于或等于300μm。

4.根据权利要求1-3的任一项所述的细胞培养装置，其特征在于微流芯片的微流通道出口处向外突起为楔形，微流通道的出口位于楔形的尖端上。

5.根据权利要求1-4的任一项所述的细胞培养装置，其特征在于微流通道出口表面为疏水材料，微井芯片的微井内表面为亲水材料。

6.根据权利要求1-5的任一项所述的细胞培养装置，其特征在于微流芯片最外面的两个微流层外面各设置一个不包括任何微流通道的厚层，所述厚层厚度的设定以容易制作以及容易固定在三维平移台上为宜，例如设定为大于或等于1mm，优选大于或等于5mm，更优选大于或等于10mm，所述厚层不覆盖到离微流出口Xmm的范围内，X的大小以厚层不影响到微流层的液体分配为宜，例如X＝1、2或5。

7.根据权利要求1-6的任一项所述的细胞培养装置，其特征在于同一个微流层中的微流通道的出口等间距排列，微井芯片上的微井数目大于或等于4，排列成至少两行，同一行中的微井等间距排列，且同一行中相邻微井之间的距离等于微流芯片上两个相邻微流通道出口之间的距离的1/n或n倍，n为大于或等于1的正整数。

8.根据权利要求7所述的细胞培养装置，其特征在于微井芯片上的微井数目大于或等于8，且任意两个相邻微井之间的距离都相等。

9.根据权利要求1-8的任一项所述的细胞培养装置，其特征在于微流通道的横截面积为1平方微米-2平方毫米，优选10平方微米-1平方毫米，更优选20平方微米-0.5平方毫米；每个微井的容积为10纳升-1000纳升，优选50纳升-500纳升，更优选100纳升-300纳升。

10.根据权利要求1-9的任一项所述的细胞培养装置，其特征在于微流芯片由聚合物材料构成，所述聚合物材料优选为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、环状聚烯烃共聚合物(Cyclic Olefin Copolymers；COC)、聚偏二氟乙烯、聚苯乙烯、聚砜、尼龙、苯乙烯-丙烯酸共聚物或者以上任意两种以上的混合物。

11.根据权利要求1-10的任一项所述的细胞培养装置，其特征在于微井芯片表面向下凹陷而形成所述微井。

12.根据权利要求1-10的任一项所述的细胞培养装置，其特征在于微井芯片由透明、平整的基底和附着在基底上的微环构成，所述微环及其包围起来的区域形成所述微井。

13.根据权利要求12所述的细胞培养装置，其特征在于基底由亲水材料构成，而微环由疏水材料构成。

14.根据权利要求13所述的细胞培养装置，其特征在于所述微环与基底之间形成一个薄层，所述薄层的材料与微环的材料相同，微环通过该薄层附着在基底上，所述薄层只覆盖在微环外部的基底表面上，所述薄层的厚度为5μm-60μm，优选10μm-30μm。