[發(fā)明專利]一種集成ITO和壓電泵微流控芯片

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611102248.4
• 申請(qǐng)日: 2016-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN108148757A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦建華;馮可;王麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): C12M3/04
• 分類號(hào): C12M3/04;C12M1/34;C12M1/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 樊南星

一種集成ITO和壓電泵微流控芯片，其能夠灌流培養(yǎng)細(xì)胞，并且在培養(yǎng)細(xì)胞過(guò)程中能夠?qū)崟r(shí)觀測(cè)細(xì)胞狀態(tài)，該芯片構(gòu)成如下：壓電泵(1)、微流控通道(2)和基底(3)；三者從上至下依次疊放布置；壓電泵(1)構(gòu)成如下：培養(yǎng)液入口(7)、第二單向閥(10)、壓電震子(8)、第一單向閥(9)、細(xì)胞灌注口(5)和培養(yǎng)液出口(4)；基底(3)構(gòu)成如下：第一電極(13)、第二電極(16)、ITO(14)和溫度傳感器(15)；第一電極(13)和第二電極(16)間接通外部電源使ITO(14)能夠加熱整塊微流控芯片，溫度傳感器(15)能夠控制細(xì)胞培養(yǎng)的環(huán)境的溫度。本發(fā)明適用范圍廣，可實(shí)現(xiàn)高通量，并長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)觀測(cè)細(xì)胞；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，成本低。其具有可預(yù)期的較為巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的微流控芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種集成ITO和壓電泵微流控芯片。

背景技術(shù)

生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域微流控芯片是把生物、醫(yī)學(xué)分析過(guò)程的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上，完成分析過(guò)程。由于它在的巨大潛力，已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、流體、電子、材料、機(jī)械等學(xué)科交叉的嶄新研究領(lǐng)域。目前微流控芯片趨勢(shì)是：集成的單元部件越來(lái)越多，且集成的規(guī)模越來(lái)越大。其中包括用于流體控制的微閥、微泵、分離和檢測(cè)等部件，集成微流控芯片具備原料耗量低，運(yùn)行時(shí)間短，價(jià)格低廉，使用安全，通量高，污染小等特點(diǎn)，這些是非常明顯的優(yōu)勢(shì)。

專利文獻(xiàn)1CN 104169413 A中公開了一種具有培養(yǎng)液更換功能的細(xì)胞培養(yǎng)裝置，在少數(shù)培養(yǎng)皿中培養(yǎng)細(xì)胞的方式的小規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)裝置中，能夠在相同的腔內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)液的自動(dòng)更換和細(xì)胞培養(yǎng)，這種裝置不能提供細(xì)胞培養(yǎng)所需環(huán)境條件，培養(yǎng)細(xì)胞過(guò)程不能實(shí)時(shí)觀測(cè)。

專利文獻(xiàn)2CN 103667053 A中公開了一種自動(dòng)連續(xù)換液細(xì)胞培養(yǎng)裝置，既具備連續(xù)自動(dòng)換液控制能力，又可提供細(xì)胞培養(yǎng)所需要的條件，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)過(guò)程中細(xì)胞培養(yǎng)液自動(dòng)連續(xù)更換。這種裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要把細(xì)胞拿出培養(yǎng)環(huán)境，才能進(jìn)行觀察。

細(xì)胞培養(yǎng)是科學(xué)研究和生物制藥領(lǐng)域基礎(chǔ)技術(shù)和重要研究手段，目前利用微流控芯片培養(yǎng)細(xì)胞可以連續(xù)灌注培養(yǎng)液，不需要人工更換，但是細(xì)胞的生長(zhǎng)環(huán)境還需要培養(yǎng)箱提供，觀測(cè)細(xì)胞時(shí)必須把芯片拿出培養(yǎng)環(huán)境，環(huán)境的變化對(duì)細(xì)胞樣本的影響不能忽視，而且灌流所需注射泵或是蠕動(dòng)泵，體積較大，連接操作和設(shè)置流量控制繁瑣，此外，細(xì)胞在培養(yǎng)過(guò)程中需要進(jìn)行實(shí)時(shí)的觀測(cè)。

人們迫切希望獲得一種技術(shù)效果優(yōu)良的集成ITO和壓電泵微流控芯片。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)效果優(yōu)良的集成ITO和壓電泵微流控芯片。針對(duì)目前細(xì)胞培養(yǎng)儀存在的缺陷，本發(fā)明在細(xì)胞培養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間和高通量，其操作方便且能長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)觀測(cè)細(xì)胞。

本發(fā)明提供了一種集成ITO和壓電泵微流控芯片，其特征在于：其能夠灌流培養(yǎng)細(xì)胞，并且在培養(yǎng)細(xì)胞過(guò)程中能夠?qū)崟r(shí)觀測(cè)細(xì)胞狀態(tài)，該芯片構(gòu)成如下：壓電泵1、微流控通道2和基底3；三者從上至下依次疊放布置；其中：

所述壓電泵1基體上的結(jié)構(gòu)構(gòu)成如下：培養(yǎng)液入口7、第二單向閥10、壓電震子8、第一單向閥9、細(xì)胞灌注口5和培養(yǎng)液出口4；其中：細(xì)胞灌注口5和培養(yǎng)液出口4都是貫通板狀壓電泵1厚度方向的液體流通通道且二者在長(zhǎng)方形板狀結(jié)構(gòu)的壓電泵1基體的長(zhǎng)度方向上分開遠(yuǎn)離布置；培養(yǎng)液入口7通過(guò)第二單向閥10連通著培養(yǎng)液暫存腔，培養(yǎng)液暫存腔下部設(shè)置有向壓電泵1下側(cè)面靠近微流控通道2一側(cè)開口的通道，該通道上設(shè)置有第一單向閥9；

所述微流控通道2基體上設(shè)置有下述貫通基體厚度的溝槽結(jié)構(gòu)：培養(yǎng)液通道11；培養(yǎng)液通道11上設(shè)置有細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)12；

所述基底3構(gòu)成如下：第一電極13、第二電極16、ITO14和溫度傳感器15；其中：ITO14即為N型氧化物半導(dǎo)體材料，材質(zhì)為氧化銦錫，其為層狀結(jié)構(gòu)；第一電極13和第二電極16分別布置在ITO14的兩端近端處；溫度傳感器15貼近ITO14布置；