[发明专利]一种细胞用多级分选微流控芯片

说明书

本发明公开了一种细胞用多级分选微流控芯片，由上盖板、过滤层、磁分选模块、螺旋分选层和下盖板堆叠而成，磁分选模块由磁分选层和导流层组成，磁分选层上设置有第三样品液入口、聚焦正弦流道、突扩结构、磁分选流道，磁分选流道上设置有磁珠出口和第一细胞出口，导流层上设置有导流层入口、导流层流道、导流层出口，螺旋分选层上设置有第四样品液入口、螺旋流道、第二细胞出口、第三细胞出口，导流层出口与第四样品液入口相通。该芯片集成了磁与惯性螺旋分选两级流道，充分利用惯性螺旋的高通量优势及磁力分选的高精度优势，实现了对不同细胞的高通量、高纯度分选；成本低、操作简单、易集成微型化。

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片，更具体地，涉及一种细胞用多级分选微流控芯片。

背景技术

微流控技术通过微米级流道精确操控微升、毫升级别样品，得益于其特征尺寸与细胞尺寸刚好匹配，这些微流控器件具有样品消耗量低、操控精度高的先天优势，在细胞分选应用方面潜力巨大。目前分选技术主要分为主动式和被动式，主动式细胞分选技术需要借助外加电、声、光、磁等物理场对细胞施加作用力来实现细胞分选，其分选精度高，但是其成本高，并且难以实现高通量分选；被动式细胞分选指不依靠外部物理场，仅凭借微流控芯片自身的物理结构或者流道中细胞之间的相互作用产生的流体动力，从而实现细胞在流道内位置的分异的分选方法，其主要基于粒子密度、形状、可变形性等物理性质实现分选，被动式分选满足高通量分选要求，结构简单、成本低廉，但其分选精度低，回收纯度低

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够实现高纯度、高回收率、高通量分离细胞的细胞用多级分选微流控芯片。

技术方案：本发明所述的细胞用多级分选微流控芯片，由上盖板、过滤层、磁分选模块、螺旋分选层和下盖板堆叠而成，磁分选模块由磁分选层和导流层组成，磁分选层上设置有第三样品液入口、聚焦正弦流道、突扩结构、磁分选流道，磁分选流道上设置有磁珠出口和第一细胞出口，导流层上设置有导流层入口、导流层流道、导流层出口，螺旋分选层上设置有第四样品液入口、螺旋流道、第二细胞出口、第三细胞出口，导流层出口与第四样品液入口相通。

其中，磁分选模块中的磁分选层层数N≥3，多层分选带有磁性的细胞，能够提高样品液从磁分选模块进入螺旋分选层的流速，提高细胞精准分选，并提高器件的通量；聚焦正弦流道截面为矩形，尺寸满足宽度与高度的比值为1：1～3，其高度为50～70μm，有利于样品液聚焦，聚焦正弦流道设置有2～8个V形单元，V形单元数量过多会导致流阻过大，2～8个V形单元能够使得细胞排列成一列便于后续的磁分选；磁分选流道入口处设有一突扩结构，突扩结构与流道壁夹角为45°～60°，便于带磁性细胞和其他细胞的分离和流动，螺旋流道尺寸满足：细胞直径和螺旋流道的截面高度之比为

0.07A_p/h0.3

其中A_p为细胞直径，h为螺旋流道的截面高度；螺旋流道的垂直截面为宽度大于高度的矩形或者两侧高度不相同的梯形，螺旋流道的垂直截面呈矩形时，其高度与宽度的比值为1/2～1/4，其高度为35-45μm，能够使得尺寸大小不同的细胞聚焦在流道宽度方向的不同位置，来实现细胞分选；上盖板上设置有第一样品液入口和第一磁珠通道，过滤层上设置有与第一样品液入口相通的第二样品液入口、过滤腔室、与第一磁珠通道和磁珠出口相通的第二磁珠通道以及与第三样品液入口相通的样品液出口，过滤腔室内设置有横截面为圆形或三角形的过滤微柱，使得较大尺寸的杂质流经微柱时被捕获，减少流道堵塞的风险；下盖板上设置有与螺旋分选层上的第二细胞出口、第三细胞出口相通的大细胞出口和小细胞出口；上盖板、过滤层和下盖板为塑料材质，磁分选模块和螺旋分选层为聚二甲基硅氧烷PDMS、硅胶、塑料或玻璃制成；上盖板、过滤层、磁分选模块、螺旋分选层和下盖板边缘设有定位安装孔，便于每层的对准安装。