[發明專利]一種用于細胞排列與組裝的六邊形表面波聲鑷芯片

有效

• 申請號: 202010061217.9
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111254076B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 楊奕;胡學佳
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C12M1/42
• 分類號: C12M1/42;C12M1/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉琰

1.一種用于細胞排列與組裝的六邊形表面波聲鑷芯片，其特征在于，該芯片包括六邊形聲鑷和微流腔體，二者通過等離子鍵合連接到一起；其中：

微流腔體用于容納細胞溶液，微流腔體的底部設置有微流溝道，微流腔體上還設置有至少一個細胞溶液樣本入口和至少一個細胞溶液樣本出口；

六邊形聲鑷用于產生相干波束，且六邊形聲鑷設置在微流腔體的四周；六邊形聲鑷包括Z切鈮酸鋰基底，以及設置在Z切鈮酸鋰基底上的六個叉指換能器；每個叉指換能器的兩極均通過導線引出，導線與功率放大器、信號源依次相連；

當需要進行細胞組裝排列時，信號源產生射頻信號經過功率放大器放大到特定功率然后施加到特定的叉指換能器上，根據不同的信號配置，不同的換能器被激活或者調制相位，每個換能器產生的聲表面波傳輸到微流腔體中并進行干涉產生不同的聲場樣式；細胞溶液樣本中的細胞在聲場中受到聲力作用被聚集到聲勢阱當中，從而產生對應的結構圖案，實現細胞的組裝排列。

2.根據權利要求1所述的用于細胞排列與組裝的六邊形表面波聲鑷芯片，其特征在于，所述六邊形聲鑷在Z切鈮酸鋰基底上聲速與機電耦合系數具有六重對稱性，并從晶向軸X軸開始每60度達到相同的最大值，共設置六個方向，叉指換能器設置在這六個方向上以產生最大聲場強度。

3.根據權利要求1所述的用于細胞排列與組裝的六邊形表面波聲鑷芯片，其特征在于，所述微流溝道的制作方法為：

根據軟件繪制好預期的溝道形狀，然后根據形狀制作掩模版，通過紫外光刻技術，將圖形顯影于硅片，得到溝道的硅片模具；

使用有機材料聚二甲基硅氧烷，在硅片模具上澆注未凝固的聚二甲基硅氧烷，在75攝氏度的溫度下熱烘1小時即可凝固，得到半成品；

經過切割以及通過等離子火焰加工與載玻片粘合得到該微流溝道。

4.根據權利要求1所述的用于細胞排列與組裝的六邊形表面波聲鑷芯片，其特征在于，所述叉指換能器的制作方法為：

將光刻膠均勻粘在鈮酸鋰基底上；

通過紫外光刻得到預期的換能器圖案，經過顯影，設計電極的區域光刻膠被洗掉；

通過熱蒸發分別蒸鍍5nm鉻和50nm金到基底上，經過丙酮清洗，基底便只有電極的圖案區域覆蓋鉻和金，其它有光刻膠的區域的鍍層被洗掉，得到叉指換能器。

5.根據權利要求1所述的用于細胞排列與組裝的六邊形表面波聲鑷芯片，其特征在于，所述微流腔體上設置有兩個細胞溶液樣本入口和一個細胞溶液樣本出口，細胞溶液樣本通過注射器連接的針頭注射進細胞溶液樣本入口，并通過細胞溶液樣本出口收集廢液。

6.根據權利要求1所述的用于細胞排列與組裝的六邊形表面波聲鑷芯片，其特征在于，所述六個叉指換能器記作叉指換能器K₁、叉指換能器K₂、叉指換能器K₃、叉指換能器K₄、叉指換能器K₅、叉指換能器K₆；其被激活和調制相位得到聲鑷的不同控制模式包括：

當K₁-K₆同時被激活并且初始相位相同時，將獲得環形勢阱結構；

當K₁-K₆同時被激活，但通過相位調制K₄-K₆的相位移動π/2時，將獲得漁網狀結構；

當K₁、K₃、K₅關閉時，將獲得蜂巢結構；

當K₁、K₂、K₃、K₅開啟，且初始相位相同時，將獲得X形勢阱結構。

7.一種用于細胞排列與組裝的六邊形表面波聲鑷芯片的細胞組裝方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、對需要進行排列組裝的細胞使用磷酸鹽緩沖液重懸樣本，使用注射器通過細胞溶液樣本入口將細胞樣本注入微流腔體中；

步驟2、根據需要的聲場樣式，開啟相應的叉指換能器并調到相應的相位，射頻信號經過功率放大器放大到1W，施加到換能器上，每個換能器的兩個電極分別對應信號源的兩個電極，保持信號20s，細胞便被聚集到波節的地方，形成不同的圖案。