一种制造组织工程微模块的微流控芯片的制作方法_3

文档序号:10277391阅读:来源:国知局
14在所述腔体51处的入口口径,所述第一通道14上的第一段通道111的轴线和所述第三通道23上的第一段通道111的轴线重合,所述第一通道14、第二通道13、第三通道23的均为恒径通道,即单个通道的横截面面积保持不变,所述第一通道14、第二通道13、第三通道23分别的第一段通道111的轴线均位于同一平面内。
[0080]如图7,所述第一通道14、第二通道13均分为第一段通道111和第二段通道112,所述第一段通道111均为恒径段,且轴线为直线,第二通道112上均设置有弯曲部,所述第一通道14/第二通道13的第一段通道111的一端分别连接所述腔体;所述第一通道14/第二通道13的第一段通道111的另一端分别对应相连所述第一通道14/第二通道13的第二段通道112。
[0081]本实施例中,所述第二通道13的第一段通道111与所述第一通道14上的第一段通道111夹角大于0°,小于90°,为锐角,如图1。
[0082]如图1、6、7,所述第二通道13数量等于或大于两个(本实施例中为两个),对称地分布在所述第一通道14的第一段通道111的两侧。
[0083]如图5,所述第一通道14、第二通道13、第三通道23的横截面均为矩形,由两块芯片键合而成(如图7,具体应用时的示意图),单独的芯片上设置有对应所述第一通道14、第二通道13、第三通道23、腔体51的矩形槽(即前述的组合槽),两块所述芯片键合后,所述矩形槽配合构成所述第一通道14、第二通道13、第三通道23、腔体51,单个的所述芯片上,对应所述第一通道14的矩形槽深度小于对应所述腔体51的矩形槽深度。
[0084]如图4、7,所述第一通道14、第二通道13的第二段通道112上设置有弯曲部,所述第三通道23的第二段通道112为恒径段,且轴线和第三通道23的第一段通道111轴线重合。
[0085]本实施例中,所述第二通道13输送的鞘液为凝胶溶液,具体的,采用海藻酸钠溶液。本实例中,微流控芯片的材料为PDMS,鞘液为海藻酸钠溶液,油相为矿物油,液体采用可编程注射栗来提供压力。
[0086]实施例2
[0087]如图11,虚线部分即是我们所述的腔体51,图中可以看到,本实施例中,腔体51和第一通道14的出口是平滑过渡的,实际工作中,鞘液是先被注入,待腔体被充满后,细胞溶液再被注入,在本实施例中,由于腔体51和第一通道14的出口是平滑过渡的,对应地,第三通道23的口径和第一通道14的口径是相同的,所以细胞溶液注入后会被鞘液压缩得更细一点,才能在腔体内被鞘液包裹形成预处理液,形成的预处理液从第三通道23流出,相比实施例I中的结构,预处理液的层流结构需在一段时间调整后才能保持稳定,形成更细的预处理液结构,满足不同的需求,最终形成更小的微模块。
[0088]所述单独的芯片上也设置有对应所述微液滴制造模块的组合槽,两块所述芯片键合后,所述组合槽配合构成所述微液滴制造模块。
[0089]如图7、8,具体的,所述微液滴制造模块包括:
[0090]连续相输入通道22,用于输入所述连续相;
[0091]微液滴产生区(图7中的B处),所述微液滴产生区一侧连通所述第三通道的出口,另一侧设置微液滴输出通道24,所述连续相输入通道22连接所述微液滴产生区,用于向所述微液滴产生区内输入断裂所述预处理液的连续相,形成的微液滴221从所述微液滴输出通道24排出。
[0092]实施例3
[0093]如图5中的第一个横截面示意图,本实施例中,除和实施例1中相同的结构外,所述第一通道14、第二通道13、第三通道23的横截面均为圆形;
[0094]所述第一通道14、第二通道13、第三通道23的横截面不一定采用一样的形状,可以是不同形状的组合,比如图5,不同形状的组合依然可以形成海藻酸钠溶液包裹细胞溶液的预处理液的结构,只是横截面不同,图5依次为:
[0095]第三通道23横截面为方形,第一通道14横截面为方形;
[0096]第三通道23横截面为方形,第一通道14横截面为圆形;
[0097]第三通道23横截面为圆形,第一通道14横截面为方形;
[0098]第三通道23横截面为圆形,第一通道14横截面为圆形。
[0099]这些结构依然能够满足后续的微液滴的生产工序,以及固化工序,也可以产生符合要求的微模块,可根据加工需求进行截面的选择,即选择单个的芯片上,所开槽的形状。
[0100]—般来说,采用光刻或者蚀刻工艺加工这种开槽,为矩形,但是不排除可以加工出圆形的另一些方式,当然,也不仅限于本实施例中所公开的圆形、方形或者组合的形式。
[0101]如图12,虚线部分即是我们所述的腔体51,图中可以看到,本实施例中,从第一通道14的出口开始,腔体51是逐渐变小的,实际工作中,鞘液是先被注入,待腔体被充满后,细胞溶液再被注入,在本实施例中,由于从第一通道14的出口开始,腔体51是逐渐变小的,对应地,第三通道23的口径比第一通道14的口径小,所以细胞溶液注入后会被鞘液压缩得比以前细很多,才能在腔体内被鞘液包裹形成预处理液,形成的预处理液从第三通道23流出,相比实施例2中的结构,预处理液的层流结构需在更长一段时间调整后才能保持稳定,形成更细的预处理液结构,满足不同的需求,最终形成更小的微模块。
[0102]具体的应用如图6、7,产生符合要求的预处理液后,由连续油相把预处理液挤压为一系列微液滴221,然后后续再对微液滴221的外部的海藻酸钠溶液进行固化(通过钙离子),固化后就形成了所需的微模块223;
[0103]实现这个过程的装置如图7,除了产生预处理液的结构外(图中A处),还有形成微液滴221的部分(B处)以及其他部分(其他部分图7中没有显示,具体在图9中,详情在下一个实施例描述),而键合后的整个芯片上开有第一注入口 11、第二注入口 12、第三注入口 21、输出口 41、第四注入口 31,如图7,对应的,第一注入口 11、第二注入口 12、第三注入口 21分别注入海藻酸钠溶液、细胞溶液、连续油相(即所述连续相,在本实施例中为连续油相,其也可为连续气相,为气相时,采用惰性气体),所述连续相为惰性气体时,最终微液滴221从输出口41输出,将微液滴滴入钙离子水溶液或者含钙离子的水溶液中,使钙离子和细胞溶液外部的海藻酸钠发生反应使其固化,形成我们所需要的微模块。一般我们可以选择在输出口 41连接一根橡胶管(图中未画出),橡胶管的另一端浸没在氯化钠溶液中。产生的微液滴在压力作用下直接进入氯化钠溶液中进行固化。如采用气体作为连续相,液体的压力源可采用由可编程注射栗精确控制,气体连续相压力可采用电磁阀控制大小。
[0104]实施例4
[0105]本实施例中除了实施例3的结构以外,如图9,所述微液滴制造模块还包括固化模块,所述固化模块连接所述微液滴输出通道24,用于对所述微液滴221外部鞘液的固化,所述固化模块包括:
[0106]固化相输入通道32,用于输入固化相,本实施例中为含钙离子的油相,固化相输入通道32—端设置有第四注入口 31,用于输入所述含钙离子的油相。采用含钙离子的油相作为固化相有利于钙离子与微液滴之间融合产生反应,使固化效果更优。
[0107]固化腔,如图9中的C处(原理如图6),一侧连接所述微液滴输出通道24,另一侧设置微模块输出通道42,所述固化相输入通道32连接至所述固化腔,固化所述微液滴输出通道24输入固化腔的微液滴221,形成微模块223,然后从微模块输出通道42排出,本实施例中,相对实施例3中的输出口 41,位置则相对改变(对比图7和
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