專利名稱：微流控生物芯片的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及醫療檢測儀器領域，特別是涉及一種微流控生物芯片。
背景技術：
現代男性不孕不育的程度大幅 上升，已經到了一種前所未有的地步。由于心理、工作、環境等各種因素，影響男性的生殖系統，尤其是嚴重損害生精細胞，導致精子數量和質量下降更甚者可造成不孕不育。精液檢查是評價男性生育力的重要指標，是不育癥的必查項目。檢查內容包括色、量、液化時間、酸堿度、精子計數、活力、存活率及形態等，其中精子活力檢測是不可或缺的檢測手段之一。目前應用于精子體外分選的方法有上游法、密度梯度離心法、王氏管法、流式細胞術、玻璃纖維過濾法、泳動沉淀法等。但上述方法均存在不同程度的缺點，如上游法在處理過程中會丟失較多的精子量，密度梯度離心法產生較多的死精子及異物，王氏管法采用王氏管系統且費用較高，流式細胞術分離過程中損傷精子細胞膜，降低精子質量且裝置價格較高，玻璃纖維過濾法存在精子被破壞及玻璃纖維破碎的潛在可能，泳動沉淀法操作過程復雜且需要特殊的設備。如何解決上述問題，成為亟待解決的難題。自20世紀90年代初Manz等提出微全分析概念以來，微流控芯片技術已得了廣泛的應用，如免疫檢測、蛋白組分離、細胞分析等。微流控生物芯片在疾病診斷方面表現出巨大的應用潛力，是精子細胞評價及篩選的新的理想平臺。一般的，利用微流體分離芯片進行精子細胞篩選的方法，利用層流原理，即流體在管內流動時，其質點彼此互不混雜且沿著與管軸平行的方向呈有條不紊的線狀形態的流動。不同的流體在微納尺寸的管道中，在一定條件下互不相溶而保持層流狀態。高活性精子可以從原流體中穿越層流流線界面游動到另一個流體中，而活動力弱和死的精子細胞、白細胞、上皮細胞以及其他雜質則會順著原流體方向繼續流動，從而實現高活性精子的篩選。這種方法雖然能實現活性精子的分離，但不能對不同速度區段的精子分別捕獲及篩選。
實用新型內容基于此，有必要提供一種能夠實現對不同速度區段的精子分別捕獲及篩選的微流控生物芯片。—種微流控生物芯片，用于精子的分級篩選，包括基片以及設置在所述基片上的處理液池、樣本池和三條微流體通道，所述處理液池通過所述微流體通道和所述樣本池連通，處理液從所述處理液池流出經過所述微流體通道流入所述樣本池，所述處理液在所述微流體通道內的流速不同。在一個實施例中，每條所述微流體通道的橫截面積相同。在一個實施例中，所述處理液池的數量和所述微流體通道的數量相同。在一個實施例中，每條所述微流體通道的橫截面積不相同。 在一個實施例中，所述處理液池的數量和所述微流體通道的數量相同。[0012]在一個實施例中，每條所述微流體通道包括第一級微流體通道和與所述第一級微流體通道連通的第二級微流體通道，所述第二級微流體通道的數量是第一級微流體通道的二倍以上，所述第一級微流體通道和所述處理液池連通，所述第二級微流體通道與所述樣本池連通。在一個實施例中，所述 第一級微流體通道、所述第二級微流體通道和所述第三級微流體通道的橫截面積相同。在一個實施例中，所述處理液池的數量和所述微流體通道的數量相同。在一個實施例中，所述微流體通道的寬度為10 μ πΓ ΟΟΟ μ ,長度為1000 μ m 50000 μ m,高度為 10 μ m 1000 μ m。在一個實施例中，所述樣本池的數量為一個。這種微流控生物芯片在使用時，處理液從處理液池流出，經微流體通道流入樣本池。待處理液流速穩定后，將精液進樣到樣本池，在微流體通道內，高活性精子逆流而上，停留在微流體通道內相應的位置，或者游入處理液池中，而活動力弱和死的精子則留在樣本池中。處理液在微流體通道中的流速不同，從而實現對不同速度區段的精子的分別捕獲及篩選。
圖I為實施例I的微流控生物芯片的結構示意圖；圖2為實施例2的微流控生物芯片的結構示意圖；圖3為實施例3的微流控生物芯片的結構示意圖；圖4為如圖3所示的微流控生物芯片的局部結構放大圖。
具體實施方式
一種微流控生物芯片，用于精子的分級篩選，包括基片以及設置在基片上的處理液池、樣本池和三條微流體通道，處理液池通過微流體通道和樣本池連通，處理液從處理液池流出經過微流體通道流入樣本池，處理液在微流體通道內的流速不同。這種微流控生物芯片在使用時，將微流體通道內壁以及處理液池、樣本池做適當的預處理之后，處理液進樣到處理液池，處理液從處理液池流出，經微流體通道流入樣本池。在處理液流速穩定后，將精液進樣到樣本池，在微流體通道內，高活性精子逆流而上，停留在微流體通道內相應的位置，或者游入處理液池中，而活動力弱和死的精子、白細胞、上皮細胞以及其他雜質則留在樣本池中。處理液在微流體通道中的流速不同，從而實現對不同速度區段的精子的分別捕獲及篩選。對于人類精子，處理液流速可設定在100 μ m/s以內；對于畜牧養殖業中的動物精子，處理液流速可設定在500 μ m/s以內。可以通過優化處理液流速以及時間，分別捕獲及篩選不同速度區段的精子。分別吸取微流體通道內捕獲及篩選的精子，以及處理液池中的收集液，借助顯微鏡或計算機輔助精子分析軟件等分析手段對收集的精子進行活力分析、形態分析以及功能評價。這種精子分級篩選方法可以避免常規方法造成的精子量丟失、精子質量降低、DNA破壞、裝置昂貴、費用較高、應用范圍小以及安全性低等問題。微流體通道的寬度為10 μ πΓ ΟΟΟ μ m,長度為1000 μ πΓδΟΟΟΟ μ m,高度為IOym^lOOOym0在實際應用中，可以根據需要調整微流體通道的寬度、長度和高度等條件制備出符合要求的微流控生物芯片。微流控生物芯片可以由石英、玻璃、單晶硅、高分子聚合材料如聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯等適合精子分析的材料制作。微流控生物芯片的各通道內表面可以經特定方式改性，或者將微流控生物芯片材料改性，或者在處理液中加入適宜的添加劑，可以減輕或避免微流控生物芯片各通道表面對精子的吸附。在進行精子分級篩選操作中，可采用流體靜壓力進樣、毛細作用進樣、注射泵進樣、電動進樣、正向壓力驅動進樣、負壓進樣、電滲進樣等適合精子的進樣方式。下面結合具體的實施例對本實用新型進行說明。實施例I如圖I所示的微流控生物芯片包括基片10以及設置在基片10上的三個處理液池110、三條微流體通道120和樣本池130，三條微流體通道120的橫截面積相同。樣本池130通過三條微流體通道120分別與相應的處理液池110連通，三條微流體通道120在樣本池130周圍成輻射狀分布。由于處理液具有不可壓縮性，通過在不同微流體通道120內設置不同的處理液靜壓力，三條微流體通道120內的處理液流速各不相同。將微流體通道120內壁以及處理液池110、樣本池130做適當的預處理之后，處理液分別進樣到處理液池110，使處理液池110中的處理液以不同的流速流入微流體通道120，待流速穩定后，將精液進樣到樣本池130。高活性精子逆流而上，當處理液的流速與精子的向前運動速度相等時，即有效速度為零時，此速度的精子就被捕獲在微流體通道120內相應的位置，而向前運動速度大于處理液流速的精子繼續前行游入處理液池110。經過一段時間，不同速度的精子會被捕獲在微流體通道120的不同位置或處理液池110中。而活動力弱和死的精子細胞、白細胞、上皮細胞以及其他雜質則停留在樣本池130中，從而實現不同速度區段的精子的分別捕獲及篩選。在其他實施方式中，微流體通道120的數量可以是四條、五條或者更多，處理液池110的數量可以是四個、五個或者更多，處理液池110和微流體通道120的數量相等。在實際應用中，可以根據需要設計數量合適的微流體通道120和處理液池110，實現更多速度區段的精子的分別捕獲、篩選以及評價。實施例2如圖2所示，微流控生物芯片包括基片20以及設置在基片20上的三個處理液池210、三條微流體通道220和樣本池230，樣本池230通過三條微流體通道220與相應的處理液池210連通，三條微流體通道220在樣本池230周圍成輻射狀分布。該微流控生物芯片和如圖I所示的微流控生物芯片基本相同，不同之處在于該微流控生物芯片的三條微流體通道220的橫截面積各不相同。因為三條微流體通道220的橫截面積各不相同，通過在不同微流體通道220內設置相同的處理液靜壓力，三條微流體通道220內的處理液流速各不相同。在其他實施方式中，微流體通道220的數量可以是四條、五條或者更多，處理液池210的數量可以是四個、五個或者更多，處理液池210和微流體通道220的數量相等。在實際應用中，可以根據需要設計數量合適的微流體通道220和處理液池210，實現更多速度區段的精子的分別捕獲、篩選以及評價。微流體通道220橫截面積的改變可以通過單一改變微流體通道220的寬、高或二者同時改變，或者通過在微流體通道220內添加阻礙物等多種方式實現。實施例3如圖3所示的微流控生物芯片包括基片30以及設置在基片30上的四個處理液池310、四條微流體通道320和樣本池330。如圖4所示，微流體通道320包括一條第一級微流體通道第一級微流體通道321 ;二條第二級微流體通道第二級微流體通道322和第二級微流體通道323 ;四條第三級微流體通道第三級微流體通道324、第三級微流體通道325、第三級微流體通道326和第三級微流體通道327。第一級微流體通道、第二級微流體通道和第三級微流體通道的橫截面積相同。·[0043]第一級微流體通道321的一端和處理液池310連通，第二級微流體通道322的一端和第二級微流體通道323的一端同時與第一級微流體通道321的另一端連通，第三級微流體通道324的一端和第三級微流體通道325的一端同時和第二級微流體通道322的另一端連通，第三級微流體通道326的一端和第三級微流體通道327的一端同時和第二級微流體通道323的另一端連通。第三級微流體通道324的另一端、第三級微流體通道325的另一端、第三級微流體通道326的另一端和第三級微流體通道327的另一端同時與樣本池330連通。由于處理液具有不可壓縮性，從處理液池310中流出的處理液流經微流體通道320的各級微流體通道的流速不同。處理液流經第三級微流體通道的處理液流速=(1/2)X第二級微流體通道的處理液流速=(1/4) X第一級微流體通道的處理液流速。在其他實施方式中，微流體通道320的數量可以是三條、五條或者更多。第一級微流體通道可以有二條、三條或者更多，處理液池310的數量可以有二個、三個或者更多，處理液池310的數量和微流體通道的數量相同，第二級微流體通道的數量可以是第一級微流體通道數量的三倍、四倍或者五倍及以上，從而實現更多速度區段的精子分別捕獲、篩選以及評價。由于處理液具有不可壓縮性，第一級微流體通道、第二級微流體通道和第三級微流體通道的橫截面積相同，且每一級的微流體通道的數量都不相同，因此不同級的微流體通道內處理液的流速不同。通過設置不同的微流體通道320的相同的靜壓力或者設置不同微流體通道320的不同靜壓力。實現更多速度區段的精子的捕獲及篩選。微流控生物芯片具有結構簡單、體積小、操作容易、精子質量損傷較小、可一次使用且成本低等優點。適合醫院、社區診所和個人家庭等使用，可用于分級篩選男性精子，早期診斷男性不孕不育癥，也適用于畜牧養殖業中的動物精子的分級篩選。以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求1.一種微流控生物芯片，用于精子的分級篩選，其特征在于，包括基片以及設置在所述基片上的處理液池、樣本池和三條微流體通道，所述處理液池通過所述微流體通道和所述樣本池連通，處理液從所述處理液池流出經過所述微流體通道流入所述樣本池，所述處理液在所述微流體通道內的流速不同。
2.根據權利要求I所述的微流控生物芯片，其特征在于，每條所述微流體通道的橫截面積相同。
3.根據權利要求2所述的微流控生物芯片，其特征在于，所述處理液池的數量和所述微流體通道的數量相同。
4.根據權利要求I所述的微流控生物芯片，其特征在于，每條所述微流體通道的橫截面積不相同。
5.根據權利要求4所述的微流控生物芯片，其特征在于，所述處理液池的數量和所述微流體通道的數量相同。
6.根據權利要求I所述的微流控生物芯片，其特征在于，每條所述微流體通道包括第一級微流體通道和與所述第一級微流體通道連通的第二級微流體通道，所述第二級微流體通道的數量是第一級微流體通道的二倍以上，所述第一級微流體通道和所述處理液池連通，所述第二級微流體通道與所述樣本池連通。
7.根據權利要求6所述的微流控生物芯片，其特征在于，所述第一級微流體通道、所述第二級微流體通道和所述第三級微流體通道的橫截面積相同。
8.根據權利要求6所述的微流控生物芯片，其特征在于，所述處理液池的數量和所述微流體通道的數量相同。
9.根據權利要求I所述的微流控生物芯片，其特征在于，所述微流體通道的寬度為10 μ πΓ ΟΟΟ μ m,長度為 1000 μ m 50000 μ m,高度為 10 μ m 1000 μ m。
10.根據權利要求I所述的微流控生物芯片，其特征在于，所述樣本池的數量為一個。
專利摘要一種微流控生物芯片，用于精子的分級篩選，包括基片以及設置在所述基片上的處理液池、樣本池和三條微流體通道，所述處理液池通過所述微流體通道和所述樣本池連通，處理液從所述處理液池流出經過所述微流體通道流入所述樣本池，所述處理液在所述微流體通道內的流速不同。這種微流控生物芯片在使用時，處理液從處理液池流出，經微流體通道流入樣本池。待處理液流速穩定后，將精液進樣到樣本池，在微流體通道內，高活性精子逆流而上，停留在微流體通道內相應的位置，或者游入處理液池中，而活動力弱和死的精子則留在樣本池中。處理液在微流體通道中的流速不同，從而實現對不同速度區段的精子的分別捕獲及篩選。
文檔編號C12M1/00GK202786220SQ2012203973
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月10日 優先權日2012年8月10日
發明者游璠, 李芳芳, 王小英, 黃石 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院, 深圳中科強華科技有限公司