本技術(shù)涉及微流控，尤其涉及一種具有可操控陣列電極的基于介電泳力的細(xì)胞分選芯片。

背景技術(shù)：

1、隨著生物醫(yī)學(xué)與微芯片交叉的發(fā)展，微流控在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。依托微流控在微觀領(lǐng)域的多功能性和微流控芯片的低耗材、易加工、高效率、高穩(wěn)定性等特點，微芯片實驗室為細(xì)胞、蛋白質(zhì)等微觀物質(zhì)的研究提供了可靠的環(huán)境。而基于介電泳力的微流控芯片具有高通量、高速率、穩(wěn)定的性能以及對象的無創(chuàng)傷操作，被廣泛應(yīng)用于血細(xì)胞或者藻細(xì)胞等活性細(xì)胞的篩選，但介電泳微流控芯片也具有一定的局限性，微通道的尺寸以及電極的可施加電壓的幅值和頻率都受到局限，其金屬電極和非金屬通道的加工和鍵合難度很高。目前介電泳微流控芯片已經(jīng)得到廣泛研究，但介電泳微流控芯片在設(shè)計和加工上的問題亟待解決。

2、目前，一個完整的介電泳微流控芯片除了需要實現(xiàn)基本的細(xì)胞的驅(qū)動功能，還需要保證細(xì)胞的活性、分選性能以及芯片的加工難度，針對這一問題我們可以通過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計加工材料的選擇以及合適的加工方式來解決。結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，需要考慮到微通道的形狀、尺寸和電極的形狀、尺寸、排布以及電場分布等；在加工材料選擇方面，需要考慮其導(dǎo)電性、硬度、透明度以及成本等；在加工方式方面，需要考慮到加工精度、加工難度以及成本等。除此之外，還需要考慮電極分布是否能夠產(chǎn)生不均勻的電場分布，非均勻電場是否能使細(xì)胞極化現(xiàn)象，細(xì)胞在通道中運動的時間是否足夠使細(xì)胞發(fā)生極化現(xiàn)象。電極的使用產(chǎn)生的焦耳熱會使芯片和溶液的溫度升高，是對細(xì)胞活性的主要影響因素。芯片加工必須滿足密封，否則會導(dǎo)致通道內(nèi)壓力的變化，導(dǎo)致無法正常使用液壓驅(qū)動流體，也會導(dǎo)致通道內(nèi)流動特性發(fā)生變化形成湍流。

3、綜合以上，為了優(yōu)化傳統(tǒng)介電泳微流控芯片細(xì)胞分選精度和速率，解決傳統(tǒng)微流控芯片加工難度大、加工成本高的問題，實現(xiàn)混合細(xì)胞可以在芯片上穩(wěn)定地分離，在一定程度上，結(jié)合芯片性能的優(yōu)化需求提出一種新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且開發(fā)出相應(yīng)的加工方案是很有必要的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種具有可操控陣列電極的基于介電泳力的細(xì)胞分選芯片，為介電泳微流控芯片提供了穩(wěn)定的、可供調(diào)節(jié)的電極結(jié)構(gòu)，不僅實現(xiàn)了電場分布的改動功能，還提供了更簡單和低成本的加工方案，帶來了潛在的應(yīng)用前景。

2、為實現(xiàn)本實用新型目的而提供的一種具有可操控陣列電極的基于介電泳力的細(xì)胞分選芯片，包括有基板以及蓋板，所述蓋板背面設(shè)置有微通道凹槽，所述微通道凹槽由依次連通的微通道入口端、微通道主通道以及微通道出口端組成，所述微通道入口端分為兩條入口支路，其中，一條入口支路與微通道主通道共線，為細(xì)胞混合液的入口；另一條入口支路與微通道主通道呈45°夾角，為緩沖液的入口；所述微通道出口端分為三條出口支路，相鄰的兩條出口支路之間的夾角為45°，位于中部的出口支路與所述微通道主通道共線；所述基板上設(shè)置有金屬電極，所述金屬電極的電極端位于基板中心位置，并且與所述微通道主通道干涉，所述金屬電極的接口端設(shè)置為圓形，所述金屬電極并排設(shè)置有多組，同組金屬電極的長度相同，多組金屬電極的長度依次增加5微米，以排列組成階梯狀分布。所述金屬電極并排設(shè)置有33個，所有金屬電極的寬度以及間隔寬度都相同，長度每相鄰的三個相同，相同的三個為一組，共分為11組，每組金屬電極的長度增加5微米，最終呈現(xiàn)由33個矩形電極排列組成階梯狀分布由33個圓形并排分布于基板頂面的靠邊位置，所有電極之間沒有連接。

3、作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述入口支路的外端連通有圓形凹槽。

4、作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述出口支路的外端連通有圓形凹槽。

5、本實用新型的有益效果是：

6、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的一種具有可操控陣列電極的基于介電泳力的細(xì)胞分選芯片，通過制定化的結(jié)構(gòu)設(shè)計和選取具有特別屬性的材料，實現(xiàn)了在低頻率低幅值電壓下的混合細(xì)胞的分選，采用材質(zhì)透明且較硬的pmma制備基板和蓋板，使芯片在顯微鏡下可以觀測細(xì)胞運動軌跡，并且保證流體的壓力不會使通道產(chǎn)生形變，陣列電極的設(shè)計使細(xì)胞不僅能完成分選任務(wù)，還能通過外接電路調(diào)節(jié)每組矩形電極上的電壓，實現(xiàn)了分選位置和精度的手動調(diào)控，可以應(yīng)對不同混合細(xì)胞液的分選。提出的介電泳微流控芯片結(jié)構(gòu)極大地增加了該類芯片的使用壽命，同時擴(kuò)展了可應(yīng)用范圍，一個芯片可以不再局限于處理一種混合細(xì)胞液。

技術(shù)特征：

1.一種具有可操控陣列電極的基于介電泳力的細(xì)胞分選芯片，其特征在于：包括有基板以及蓋板，所述蓋板背面設(shè)置有微通道凹槽，所述微通道凹槽由依次連通的微通道入口端、微通道主通道以及微通道出口端組成，所述微通道入口端分為兩條入口支路，其中，一條入口支路與微通道主通道共線，為細(xì)胞混合液的入口；另一條入口支路與微通道主通道呈45°夾角，為緩沖液的入口；所述微通道出口端分為三條出口支路，相鄰的兩條出口支路之間的夾角為45°，位于中部的出口支路與所述微通道主通道共線；所述基板上設(shè)置有金屬電極，所述金屬電極的電極端位于基板中心位置，并且與所述微通道主通道干涉，所述金屬電極的接口端設(shè)置為圓形，所述金屬電極并排設(shè)置有多組，同組金屬電極的長度相同，多組金屬電極的長度依次增加5微米，以排列組成階梯狀分布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有可操控陣列電極的基于介電泳力的細(xì)胞分選芯片，其特征在于：所述入口支路的外端連通有圓形凹槽。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有可操控陣列電極的基于介電泳力的細(xì)胞分選芯片，其特征在于：所述出口支路的外端連通有圓形凹槽。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種具有可操控陣列電極的基于介電泳力的細(xì)胞分選芯片，包括有基板以及蓋板，所述蓋板背面設(shè)置有微通道凹槽，所述微通道凹槽由依次連通的微通道入口端、微通道主通道以及微通道出口端組成，所述微通道入口端分為兩條入口支路，所述微通道出口端分為三條出口支路，相鄰的兩條出口支路之間的夾角為45°，所述基板上設(shè)置有金屬電極，所述金屬電極的電極端位于基板中心位置，并且與所述微通道主通道干涉，所述金屬電極的接口端設(shè)置為圓形，所述金屬電極并排設(shè)置有多組，同組金屬電極的長度相同，多組金屬電極的長度依次增加5微米，以排列組成階梯狀分布。本技術(shù)提供了穩(wěn)定的、可供調(diào)節(jié)的電極結(jié)構(gòu)。

技術(shù)研發(fā)人員：南雪莉,張佳樂,康彤彤,王鑫,賈啟坤,曹鑫鑫,秦博林,郝晉晉,徐志寬,梅仕萱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山西大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240116
技術(shù)公布日：2024/10/21