[发明专利]一种全玻璃微流控芯片及加工方法

说明书

本技术方案公开了一种全玻璃微流控芯片，包括：采用石英玻璃加工的且叠放在一起，并相互密封的透明玻璃顶盖和玻璃底板；透明玻璃顶盖开设鞘液入口、细胞入口、出液孔，玻璃底板具有双凹透镜形状的玻璃微透镜和多个集成光纤通道，还带有对样品进行三维流体聚焦的微流体通道。全玻璃微流控芯片的微结构采用皮秒激光刻蚀装置刻蚀，采用CO₂激光回流后处理方法去除毛刺，采用非高温键合实现玻璃之间的良好密封封接。一种用于细胞计数、分类检测的全玻璃微流控芯片系统包括所述全玻璃微流控芯片与激光二极管、光电倍增管、光电二极管、泵、数据采集卡、数据处理设备、废液池、供电模块。本技术方案提有助于高微流控流式细胞术检测的稳定性和准确性。

技术领域

本发明涉及一种全玻璃微流控芯片，还包括基于该全玻璃微流控芯片的用于细胞计数、分类检测的系统，及其加工和使用方法，可应用于流式细胞仪。

背景技术

在过去的40年里，流式细胞术已经彻底改变了高通量粒子分析，并且在细胞生物学、蛋白质工程、药物发现、医学诊断和生物技术等领域的研究中运用广泛。随着微电子机械系统(MEMS)的发展，以微加工技术为支撑的微流控技术成为了一个新兴的领域，它在重塑下一代流式细胞仪中起着主导作用。

到目前为止，聚二甲基硅氧烷(PDMS)实际上已经成为制作微流控流式细胞仪芯片的主要材料。然而，相对于非晶热塑性塑料、硅和玻璃，PDMS有其自身的缺陷，如表面散射度高，刚性较低(通常1mpa)，容易变形，不易集成波导等。这些问题无疑造成了PDMS微流控流式细胞仪检测的不稳定和低精度的结果(Iliescu C.,Taylor H.,Avram M.,Miao J.,Franssila S.,A practical guide for the fabrication of microfluidic devicesusing glass and silicon.Biomicrofluidics Papers 6(1),16505–1650516(2012).)。

目前的前沿生物学研究和临床医学研究，例如血细胞分析和流式细胞检测，准确且稳定的检测血细胞的个数并进行细胞内容物的精确鉴定是飞速发展的生物学和医学研究十分需要的技术。

在对比了现有的用于制作微流控流式细胞仪芯片的材料后，发现玻璃材料以优越的光学透明度、高硬度和热稳定性而使其成为在各种恶劣环境下工作时具有高稳定光学系数的必备光学材料。极低的表面光学散射，高硬度，易于波导集成，使玻璃微流控芯片应用于微流控流式细胞仪，从而获取稳定精确的细胞检测结果成为可能。

所以，本发明的目的在于提高微流控流式细胞术检测的稳定性和准确性，实现方法是利用微流控技术及激光微加工方法，制作全玻璃微流控芯片代替传统的PDMS芯片应用于微流控流式细胞的检测中。

目前，尚无制作流式细胞仪的全玻璃微流控芯片并应用于细胞检测的公开技术。但分别实现流式细胞仪检测和PDMS微流控芯片加工技术都已有公开报道。

关于微流控流式细胞仪的结构制作有以下三类技术：

1.三维聚焦通道：在微流控芯片的微通道中设计三角阻碍平铺板,使细胞液进行首次聚焦,在聚焦通道出口处两边样本缓冲液从鞘液通道流出再次对流出聚焦通道的细胞液进行聚焦,使细胞液中的细胞成单排、均匀地流过采集区域(如中国专利申请号201910181056.4)

2.光谱散射系统：照射源将多波长照射光束引导至可包括纳米标签的微流控靶，检测器从微流控靶接收多波长检测光束并产生检测信号，处理器接收检测信号,并将检测信号的多波长侧向散射强度特征与一种或多种纳米标签类型的预定多波长弹性侧向散射强度分布进行比较,确定微流控靶中纳米标签的存在。(如中国专利申请号201880069066.2)。