用于高通量微流控細(xì)胞芯片的除氣泡裝置及其操作方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及高通量微流控細(xì)胞芯片的技術(shù)領(lǐng)域，公開了用于芯片的除氣泡裝置及其操作方法，芯片的入口及開口處分別連接有注滿液體的tip頭，除氣泡裝置包括底座以及座體，底座上端設(shè)有用于放置芯片的凹槽，座體封閉所述凹槽，且下端設(shè)有凹腔，座體上端封閉，且側(cè)壁設(shè)有兩分別對應(yīng)連通兩凹腔且供外部惰性氣體進(jìn)入凹腔中的通孔。本發(fā)明專利技術(shù)中的除氣泡裝置不是針對某種芯片而設(shè)計，其適用性強(qiáng)，只需要將芯片放置在底座的凹槽中則可，其制作簡單，結(jié)構(gòu)也簡單，其利用正壓達(dá)到除氣泡的效果，除氣泡效率高，不影響和中斷進(jìn)入微流控細(xì)胞芯片內(nèi)的液流，保證了細(xì)胞生長的正常狀態(tài)和功能，操作簡單，不會出現(xiàn)液流中斷現(xiàn)象，保證實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行，不會對實(shí)驗(yàn)存在潛在影響。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及高通量微流控細(xì)胞芯片的
，尤其涉及。
技術(shù)介紹
微流控芯片技術(shù)能夠在微小的面積上集成成千上萬個體積僅在納升或皮升量級的篩選單元，是一種高度平行化、自動化的集成微型芯片，具有發(fā)展成為試劑消耗少，篩選成本低的超高通量藥物篩選技術(shù)的巨大潛力。目前報道的大多數(shù)微流控細(xì)胞芯片的通量還很低，甚至還沒有超出微孔板技術(shù)常用的通量，這是因?yàn)樵诎l(fā)展大規(guī)模、高通量微流控細(xì)胞芯片過程中遇到了很多挑戰(zhàn)，包括微培養(yǎng)單元陣列內(nèi)細(xì)胞均勻分布、懸浮細(xì)胞培養(yǎng)、溶液輸送等技術(shù)挑戰(zhàn)。目前，針對上述的挑戰(zhàn)，采用正光刻膠和負(fù)光刻膠配合套刻的方式，分別制作出微流控道層(含有微流控道網(wǎng)絡(luò)和包含有微結(jié)構(gòu)的細(xì)胞培養(yǎng)微單元陣列)，微閥控制層和微泵擠壓流道層的三維立體模具，再通過高分子聚合物聚二甲基硅氧烷(PDMS)模塑方法制作出大規(guī)模集成微泵微閥的高通量微流控細(xì)胞芯片，其適合于多種細(xì)胞模型和藥物篩選模式。高通量微流控細(xì)胞芯片的材料是PDMS和玻片，PDMS具有較好的光學(xué)透光性、較高的生物相容性以及對氣體和氧氣的高通透性，其已經(jīng)被廣泛用于細(xì)胞培養(yǎng)。但是由于固化后的PDMS的表面具有疏水作用，水溶性的溶液在其表面的固液接觸角大于90°，這樣，使得溶液流經(jīng)PDMS微流控道層時很容易產(chǎn)生氣泡，這些氣泡不僅使得流體分配不均，甚至?xí)钄嗳芤毫鲃印?微流控道層里的氣泡不但可以引起微流控道的層流紊亂，甚至阻斷液流，而且具有很強(qiáng)的細(xì)胞毒性。氣泡界面的巨大張力差可以破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)、嚴(yán)重影響細(xì)胞的功能，并且能把粘附在微流控道基底的細(xì)胞徹底沖走，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。因此，氣泡的形成和累積是微流控細(xì)胞芯片實(shí)際操作應(yīng)用中的一個巨大的瓶頸。現(xiàn)有技術(shù)中，使用氧等離子體或者酒精對PDMS表面進(jìn)行親水處理，其只能維持幾個小時作用，并且仍然會形成氣泡。另外，高通量微流控細(xì)胞芯片與單通道的芯片不一樣，其灌流培養(yǎng)室表面面積很大，氣泡很容易在微流控道層里面產(chǎn)生并累積。目前，國內(nèi)外的一些研究小組針對氣泡的移除提出了相應(yīng)的解決方案，許多集成于高通量微流控細(xì)胞芯片的氣泡捕捉系統(tǒng)和移除裝置相繼出現(xiàn)。蔣興宇等(專利號201010256931.X)專利技術(shù)的一種用于微流控通道的除氣泡裝置，其包括位于微流控通道溶液入口處的腔體和與腔體上部開口相連的氣泡引流旁路，腔體用于緩沖溶液和捕捉氣泡，氣泡引流旁路用于排除腔體捕捉的氣泡，氣泡引流旁路包括:兩個旁路管和一條旁路通道。此排氣泡裝置結(jié)構(gòu)簡單，高度整合，無需外部裝置支持。Lochovsky 等(Lab Chip, 2012, 12, 595-601)設(shè)計了一個面積為的氣泡捕捉裝置，其集成在高通量微流控細(xì)胞芯片的灌流培養(yǎng)入口處，24小時能連續(xù)移除4000個氣泡。此裝置的原理是含有氣泡的液流從微通道進(jìn)入半徑為Imm的圓柱形捕捉室，氣泡被一系列間隙為50um的立柱阻擋后滲透到一個真空流道內(nèi)從而被移除。Yong Wang 等(Biomed.Microdevices, 2012,14,419 — 426)設(shè)計的氣泡捕捉和移除裝置利用靜脈滴注原理和PDMS表面改性的方法有效地防止在灌流過程中氣泡的形成和累積，完成了在芯片內(nèi)進(jìn)行小鼠胰島的長期培養(yǎng)。該裝置由三層PDMS模塊組成，頂層模塊有兩個氣體的出口和旁路的聚乙烯管連接，末端由0.22um孔徑的濾器封閉，中間模塊體積為195uL并有兩個灌流溶液的進(jìn)口用于捕捉液流中的氣泡，底層模塊有兩個出口并連接捕捉模塊和微流控芯片灌流的入口。上述的氣泡捕捉和排除裝置存在很大的局限性:1、氣泡捕捉和移除裝置與針對某個應(yīng)用的高通量微流控細(xì)胞芯片相集成，其結(jié)構(gòu)受限于某種高通量微流控細(xì)胞芯片的結(jié)構(gòu)，不能應(yīng)用于其他類型的微流控芯片，在使用上不具有廣泛性，適用性差；2、這些氣泡捕捉和排除裝置內(nèi)置于高通量微流控細(xì)胞芯片，在材料(PDMS和玻片)和制作方式(軟光刻技術(shù))上必須與高通量微流控細(xì)胞芯片相一致，因此，制作方式比較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；3、上述的這些氣泡捕捉和移除裝置在不影響液流的情況下將氣泡排出，需要額外的壓力或者外接抽真空設(shè)備，操作比較困難，加上裝置的正常運(yùn)行中會導(dǎo)致短時間的實(shí)驗(yàn)中斷，從而對細(xì)胞和實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生潛在的不良影響，難以保證實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供用于高通量微流控細(xì)胞芯片的除氣泡裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中用于高通量微流控細(xì)胞芯片的除氣泡裝置適用性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作復(fù)雜以及對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生潛在的不良影響的問題。本專利技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的，用于高通量微流控細(xì)胞芯片的除氣泡裝置，所述高通量微流控細(xì)胞芯片的入口及開口處分別連接有注滿液體的tip頭，所述除氣泡裝置包括底座以及置于所述底座上的座體，所述底座上端設(shè)有用于放置所述高通量微流控細(xì)胞芯片的凹槽，所述座體封閉所述凹槽，且下端設(shè)有兩分別對應(yīng)用于放置所述高通量微流控細(xì)胞芯片入口及出口處的tip頭的凹腔，所述凹腔連通所述凹槽，所述座體上端封閉，且側(cè)壁設(shè)有兩分別對應(yīng)連通兩所述凹腔且供外部惰性氣體進(jìn)入所述凹腔中的通孔。本專利技術(shù)還提供了用于高通量微流控細(xì)胞芯片的除氣泡裝置的操作方法，其包括以下操作步驟:I)、將入口及出口處分別連接有注滿液體的tip頭的高通量微流控細(xì)胞芯片置于所述底座的凹槽中，且入口及出口處的tip頭分別對應(yīng)置于所述座體的兩凹腔中；2)、使所述底座與所述座體連接，使所述座體封閉所述凹槽，所述座體中的凹腔連通所述凹槽；3)、將所述座體上的通孔通過管道連通惰性氣體，且于所述連接管道上連接減壓閥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù) 中的除氣泡裝置不是針對某種高通量微流控細(xì)胞芯片而設(shè)計，其適用性強(qiáng)，只需要將高通量微流控細(xì)胞芯片放置在底座的凹槽中則可，其制作簡單，結(jié)構(gòu)也簡單，其利用正壓達(dá)到除氣泡的效果，除氣泡效率高，不影響和中斷進(jìn)入微流控細(xì)胞芯片內(nèi)的液流，保證了細(xì)胞生長的正常狀態(tài)和功能，操作簡單，不會出現(xiàn)中斷現(xiàn)象，保證實(shí)驗(yàn)的正操進(jìn)行，不會對實(shí)驗(yàn)存在潛在影響。附圖說明圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的用于高通量微流控細(xì)胞芯片的除氣泡裝置的剖切示意圖；圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的底座的首I]切不意圖；圖3是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的底座的立體不意圖；圖4是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的中間塊的立體示意圖；圖5是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的上蓋的立體示意圖。具體實(shí)施例方式為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。以下結(jié)合具體附圖對本專利技術(shù)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的描述。·如圖1飛所示，為本專利技術(shù)提供的一較佳實(shí)施例。本實(shí)施例提供的除氣泡裝置1，用于高通量微流控細(xì)胞芯片2，用于移除高通量微流控細(xì)胞芯片2的微流控道中的氣泡。本實(shí)施例提供的除氣泡裝置I包括底座11以及置于底座11上的座體，底座11上端設(shè)有向下凹的凹槽111，需要進(jìn)行除氣泡的高通量微流控細(xì)胞芯片2可以直接放置該凹槽111中，高通量微流控細(xì)胞芯片2的入口及出口分別接設(shè)有tip頭，且tip頭注滿溶液，例如磷酸鹽緩沖液(PBS)等；座體上端封閉，下端連接在底座11的上端上，且封閉了底座11的凹槽111 ;座體的下端分別設(shè)有兩個向上凹的凹腔121，該兩個凹腔121分別相間布置，且分別連通凹槽111 ;座體上還設(shè)有兩個分別連通上述凹腔121的通孔124，該通孔124分別通過管道本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
用于高通量微流控細(xì)胞芯片的除氣泡裝置，所述高通量微流控細(xì)胞芯片的入口及開口處分別連接有注滿液體的tip頭，其特征在于，所述除氣泡裝置包括底座以及置于所述底座上的座體，所述底座上端設(shè)有用于放置所述高通量微流控細(xì)胞芯片的凹槽，所述座體封閉所述凹槽，且下端設(shè)有兩分別對應(yīng)用于放置所述高通量微流控細(xì)胞芯片入口及出口處的tip頭的凹腔，所述凹腔連通所述凹槽，所述座體上端封閉，且側(cè)壁設(shè)有兩分別對應(yīng)連通兩所述凹腔且供外部惰性氣體進(jìn)入所述凹腔中的通孔。

【技術(shù)特征摘要】
1.關(guān)于高通量微流控細(xì)胞芯片的除氣泡裝置，所述高通量微流控細(xì)胞芯片的入口及開口處分別連接有注滿液體的tip頭，其特征在于，所述除氣泡裝置包括底座以及置于所述底座上的座體，所述底座上端設(shè)有用于放置所述高通量微流控細(xì)胞芯片的凹槽，所述座體封閉所述凹槽，且下端設(shè)有兩分別對應(yīng)用于放置所述高通量微流控細(xì)胞芯片入口及出口處的tip頭的凹腔，所述凹腔連通所述凹槽，所述座體上端封閉，且側(cè)壁設(shè)有兩分別對應(yīng)連通兩所述凹腔且供外部惰性氣體進(jìn)入所述凹腔中的通孔。2.按權(quán)利要求1所述的用于高通量微流控細(xì)胞芯片的除氣泡裝置，其特征在于，所述座體包括置于所述底座上的中間塊以及置于所述中間塊上的上蓋，所述凹腔貫穿所述中間塊上下端，所述中間塊封閉所述凹槽，所述上蓋封蓋所述中間塊凹腔的上端。3.按權(quán)利要求2所述的用于高通量微流控細(xì)胞芯片的除氣泡裝置，其特征在于，所述中間塊包括置于所述底座上的連接板以及凸設(shè)于所述連接板上的臺階塊，所述凹腔分別貫穿所述連接板及所述臺階塊，所述上蓋置于所述臺階塊上。4.按權(quán)利要求3所述的用于高通量微流控細(xì)胞芯片的除氣泡裝置，其特征在于，兩所述通孔分別設(shè)于所述臺階塊側(cè)壁。5.按權(quán)利要求3所述的用于高通量微流控細(xì)胞芯片的除氣泡裝置，其特征在于，所述連接板與所述底座...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋惠雪，彭紹鐵，王戰(zhàn)會，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：