專利名稱：一種集成式微流控芯片裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微流控芯片裝置及其使用方法，特別是關(guān)于一種能夠集成完成單 卵細(xì)胞定位、體外受精、快速換液、胚胎培養(yǎng)和胚胎回收的集成式微流控芯片裝置及其使用 方法。
背景技術(shù)：
體外受精技術(shù)是指運(yùn)用醫(yī)學(xué)技術(shù)和方法使精子和卵母細(xì)胞在體外完成受精的過 程，它是目前解決人類不孕不育問題的重要臨床治療手段。目前在臨床上采用的常規(guī)體外 受精技術(shù)包括精卵細(xì)胞的獲取與篩選、受精、換液及胚胎培養(yǎng)等步驟。其中，受精和胚胎培 養(yǎng)過程均在培養(yǎng)皿中加蓋礦物油的液滴中完成，而換液操作則由移液管或其他類似器具完 成。受精過程和培養(yǎng)過程通常需要不同種類的培養(yǎng)液，因此在受精完成之后需要用移液管 將卵細(xì)胞從受精培養(yǎng)液移到胚胎培養(yǎng)液中。雖然目前已有商用的培養(yǎng)液可以同時支持受精 和胚胎培養(yǎng)(Complete HTF Medium with SSS , IrvineScientific, Santa Ana, CA)，但是 為了去除受精液中殘留的精子和細(xì)胞碎片，移卵換液的步驟仍無法省略。另外，由于常規(guī)方 法是在液滴中同時培養(yǎng)多個胚胎，無法在大規(guī)模胚胎培養(yǎng)的同時對每個胚胎的發(fā)育過程進(jìn) tx足艮S宗。微流控芯片在體外受精研究中具有很大潛力。與常規(guī)的體外受精技術(shù)相比，在微 流控芯片上可以靈活設(shè)計各種微管道和微結(jié)構(gòu)，很容易實(shí)現(xiàn)對卵細(xì)胞進(jìn)行操縱和定位，使 受精過程具有很好的可控性；另外，由于微流控芯片具有集成性優(yōu)勢，可以將體外受精過 程與胚胎培養(yǎng)集成在一枚芯片上完成。美國伊利諾伊大學(xué)在2001年申請了一項與卵細(xì)胞 定位及體外受精相關(guān)的微流控芯片專利(US6193647B1)，在微管道中設(shè)計了收縮結(jié)構(gòu)以對 管道中卵細(xì)胞進(jìn)行定位，但是這種方法會使卵細(xì)胞受到較大的流體剪切力作用而可能對 其帶來傷害，另外這種方法不適合對多個卵細(xì)胞進(jìn)行同時定位。英國Central Research Laboratories公司在2004年申請了一項專利(WO 2005/023124A2)，將一連串的微坑順序 排布在一條較窄的微管道下方，這樣，就可以用微管道將卵細(xì)胞依次送入微坑進(jìn)行定位。雖 然這一發(fā)明也聲稱其在卵細(xì)胞定位后可以用于后續(xù)的體外受精，但是該器件用于體外受精 時有以下不足1)該器件微管道寬度較窄，難以實(shí)現(xiàn)快速的精子進(jìn)樣及換液過程；2)該器 件沒有給出不同深度的微坑對卵細(xì)胞定位作用的影響；3)若想在受精完成之后繼續(xù)進(jìn)行 胚胎培養(yǎng)，需要設(shè)法將卵細(xì)胞周圍的多余精子和細(xì)胞碎片進(jìn)行去除，這是該器件未曾考慮 的問題；4)該器件對卵細(xì)胞或胚胎進(jìn)行回收的過程比較復(fù)雜且可操作性較差，需要使用流 體將細(xì)胞從微坑中沖出，或?qū)⑵骷怪檬孤鸭?xì)胞因重力而掉入管道，才能從管道出口處對 其進(jìn)行回收。因此，真正能夠同時大規(guī)模定位單個卵細(xì)胞并可以集成完成受精過程、快速換 液過程、胚胎培養(yǎng)過程和便捷的胚胎回收過程的器件還尚未被發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠集成完成單卵細(xì)胞定位、體外受精、快速換液、胚胎培養(yǎng)和胚胎回收的集成式微流控芯片裝置及其使用方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種集成式微流控芯片裝置，其特征 在于它包括上層的微管道層和下層的微坑陣列層，且所述微管道層緊密連接在所述微坑 陣列層上部；所述微管道層下部設(shè)置有與所述微坑陣列層相通的微管道，且所述微管道的 高度大于流經(jīng)所述微管道的卵細(xì)胞直徑；所述微管道層上還設(shè)置有與所述微管道連通的管 道入口和管道出口 ；所述微坑陣列層上設(shè)置有一個以上用來定位所述卵細(xì)胞的微坑，且所 述微坑沿流體流動方向和垂直流體流動方向呈陣列排布。微坑陣列區(qū)域覆蓋所述微管道的整個寬度，微坑之間的間距小于微坑的寬度，微 坑深度大于卵細(xì)胞直徑，并且在沿流體流動方向上的每一行所述微坑與其上一行的錯位距 離小于所述微坑寬度的一半。所述微坑的形狀為方形、圓形或其他形狀；所述微坑的寬度約為所述卵細(xì)胞直徑 的2倍左右，且深度大于所述卵細(xì)胞直徑的1. 5倍。所述微管道層和微坑陣列層采用聚二甲基硅氧烷作為制作材料。在所述微坑陣列層底部貼設(shè)一層反射材料，并在所述微管道層上方增設(shè)一干涉 儀。一種上述集成式微流控芯片裝置的使用方法，其包括以下步驟1)單卵細(xì)胞定位 過程通過培養(yǎng)液輔助將卵細(xì)胞沿微管道層的微管道運(yùn)送到微坑陣列層的某一個微坑上 方，使卵細(xì)胞由于重力而落入微坑實(shí)現(xiàn)定位；2)體外受精過程當(dāng)卵細(xì)胞完成定位之后，再 將精子加入微管道的管道入口處；3)快速換液過程在受精完成之后，將新培養(yǎng)液從管道 入口通入，替換舊的培養(yǎng)液，并清除微管道的多余精子和細(xì)胞碎片，以支持受精卵進(jìn)行后續(xù) 的胚胎發(fā)育；4)胚胎培養(yǎng)過程在進(jìn)行受精過程及胚胎培養(yǎng)過程時，將微流控芯片放入常 規(guī)二氧化碳培養(yǎng)箱中或其他培養(yǎng)裝置中，以提供適宜的培養(yǎng)環(huán)境；5)胚胎回收過程當(dāng)對 微坑中的胚胎行回收時，可以將上層的微管道層向上掀開，使下層的微坑陣列層暴露在外 面，并使用移液管直接從微坑中將需要的胚胎吸出。在上述步驟2)中，受精過程可以采用以下兩種方式1)保持微管道中流體靜止， 讓精子憑自身活力從管道入口游到微坑陣列區(qū)域，并進(jìn)而游入微坑與卵細(xì)胞相遇；2)在微 管道中產(chǎn)生流體運(yùn)動，將精子推動到卵細(xì)胞所在微坑上方，使其更容易與卵細(xì)胞相遇。在上述步驟3)中，換液過程可以采用以下兩種換液方法1)用移液管在管道入口 加入新培養(yǎng)液，使管道入口和管道出口之間形成液面差，從而驅(qū)動微管道中的流體運(yùn)動，以 使微管道內(nèi)的舊培養(yǎng)液被新培養(yǎng)液更換，同時去除微管道中多余的精子和細(xì)胞碎片；2)將 管道入口通過管道與注射泵或其他進(jìn)樣裝置相連，進(jìn)而通過正壓進(jìn)樣將新培養(yǎng)液送入微管 道；或者將注射泵或其他進(jìn)樣裝置與管道出口相連，而通過負(fù)壓進(jìn)樣將管道入口中的新培 養(yǎng)液送入微管道。在上述步驟4)的胚胎發(fā)育過程中，使微管道中的培養(yǎng)液保持靜止，或使其持續(xù)流 動，或是間歇式流動。將精子和卵細(xì)胞包封在微液滴內(nèi)完成受精過程①在完成卵細(xì)胞定位并將精子加 入到卵細(xì)胞周圍之后，將微管道中注入空氣，排出微管道中的培養(yǎng)液，即可在每一個微坑中 形成微液滴，從而將卵細(xì)胞和其周圍的精子包封在微液滴之中；②為了防止微液滴揮發(fā)，再 將微管道中通入礦物油或其他油相液體，對微液滴上方進(jìn)行密封。
將受精卵或某一發(fā)育時期的胚胎包封在微液滴內(nèi)完成胚胎培養(yǎng)過程①在受精卵 或某一發(fā)育時期的胚胎定位在微坑中之后，將微管道中注入空氣，排出微管道中的培養(yǎng)液， 即可在每一個微坑中形成微液滴，從而將受精卵或某一發(fā)育時期的胚胎包封在微液滴之 中；②為了防止微液滴揮發(fā)，再將微管道中通入礦物油或其他油相液體，對微液滴上方進(jìn)行 密封。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的微坑陣列層上設(shè)置 有一個以上用來定位卵細(xì)胞的微坑，通過培養(yǎng)液輔助將卵細(xì)胞沿微管道層的微管道運(yùn)送到 微坑陣列層的某一個微坑上方，使卵細(xì)胞由于重力而落入微坑實(shí)現(xiàn)定位。由于每一枚卵細(xì) 胞均被定位到特定的一個微坑之中，因此其在微坑陣列層中所處的位置也是唯一確定的。 這樣，就可以很容易地追蹤每一枚卵細(xì)胞的受精和發(fā)育的全過程，從而為胚胎發(fā)育給出更 全面的評價。2、本發(fā)明中微坑的具體尺寸可以按照不同物種卵細(xì)胞直徑的差異而進(jìn)行設(shè) 計，以便對不同物種卵細(xì)胞進(jìn)行定位，并能有效防止其被流體沖出或在受精時被精子從微 坑中推出，保證了受精過程和換液過程順利完成，同時換液過程還具有清除微管道和微坑 中的多余精子和細(xì)胞碎片的作用。3、本發(fā)明的微坑結(jié)構(gòu)簡單，可以方便地使用常規(guī)的微加 工工藝進(jìn)行制作，因此成本更低。4、本發(fā)明在進(jìn)行胚胎回收時，可以將芯片的上層微管道層 與下層的微坑陣列層分離，這樣就可以直接從微坑中吸取想要的胚胎，操作簡單、快捷。5、 本發(fā)明可與各種光學(xué)檢測裝置集成，對卵細(xì)胞從受精到后續(xù)的胚胎發(fā)育的部分或全部過程 進(jìn)行實(shí)時觀察或監(jiān)測。6、本發(fā)明還可以采用將精子和卵細(xì)胞包封在微液滴內(nèi)完成受精過 程，或是將受精卵或胚胎包封在微液滴內(nèi)完成胚胎培養(yǎng)過程。由于微坑體積一般在納升級 別，也就使每一個微坑中形成了納升量級的微液滴，并可以在其中完成體外受精。由于微液 滴具有這種微小的體積，因此能夠更好地保存受精卵在發(fā)育過程中的分泌物，促進(jìn)其自身 發(fā)育；另外，由于受精作用被局限在一個只有納升體積的微小空間內(nèi)，可以使精子有更大的 幾率遇到卵細(xì)胞并與其結(jié)合，有效減小了完成受精所需要的精子數(shù)目。綜上所述，本發(fā)明的 微流控芯片成本低廉，集成性高，操作方便，在輔助生殖領(lǐng)域和受精及胚胎早期發(fā)育機(jī)制研 究中具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明微流控芯片的一個實(shí)施例示意2是本發(fā)明微流控芯片的另一個實(shí)施例示意3是本發(fā)明微流控芯片與干涉儀集成的示意4是本發(fā)明中換液過程的一個實(shí)施例示意5是本發(fā)明中換液過程的另一個實(shí)施例示意6是本發(fā)明中胚胎回收的一個實(shí)施例示意7a c是本發(fā)明中體外受精的一個實(shí)施例示意圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本發(fā)明的微流控芯片包括上層的微管道層1和下層的微坑陣列層2， 且微管道層1緊密連接在微坑陣列層2上部。微管道層1下部設(shè)置有與微坑陣列層2相通的微管道3，且微管道3的高度大于流經(jīng)微管道3的卵細(xì)胞4直徑。微管道層1上還設(shè)置有 與微管道3連通的管道入口 5和管道出口 6，管道入口 5和管道出口 6的結(jié)構(gòu)可以靈活選 擇，可以是孔，也可以是容池(如圖2所示)，或是作為接口與其他管道相連。微坑陣列層2 上設(shè)置有一個以上用來定位卵細(xì)胞4的微坑7，且微坑7沿流體流動方向和垂直流體流動方 向呈陣列排布。上述實(shí)施例中，微坑陣列區(qū)域覆蓋微管道3的整個寬度，并且在沿流體流動方向 上的每一行微坑7之間可以錯開一定距離進(jìn)行排布(錯位距離小于微坑7寬度的一半)，以 便能捕獲在微管道3中處于不同位置的卵細(xì)胞4。同時，微坑7之間的間距小于微坑7本身 的寬度，以使卵細(xì)胞4更容易落入微坑7。上述實(shí)施例中，微坑7的形狀可以是方形，也可以是圓形或其他形狀。微坑7的具 體尺寸可以按照不同物種卵細(xì)胞直徑的差異而進(jìn)行設(shè)計，且其寬度比孵化后的囊胚的直徑 略大，以便為胚胎發(fā)育提供足夠的空間。此外，本發(fā)明的微流控芯片裝置還可以進(jìn)一步與干涉儀等光學(xué)檢測裝置集成當(dāng) 微管道層1與微坑陣列層2均采用透光性好的材料制作時(如聚二甲基硅氧烷等)，可在微 坑陣列層2底部貼設(shè)一層反射材料8，并在微管道層1上方增設(shè)一干涉儀9 (如圖3所示)。 干涉儀9可對卵細(xì)胞4進(jìn)行檢測并成像，從而實(shí)現(xiàn)對卵細(xì)胞4的受精和發(fā)育全過程的實(shí)時 觀察。本發(fā)明的微流控芯片裝置的使用方法包括以下步驟1、單卵細(xì)胞定位過程通過培養(yǎng)液輔助將卵細(xì)胞4沿微管道層1的微管道3運(yùn)送 到微坑陣列層2的某一個微坑7上方，使卵細(xì)胞4由于重力而落入微坑7實(shí)現(xiàn)定位(如圖 1所示)。由于每一枚卵細(xì)胞4均被定位到特定的一個微坑7之中，因此其在微坑陣列層2 中所處的位置也是唯一確定的。這樣，就可以很容易地追蹤每一枚卵細(xì)胞4的受精和發(fā)育 的全過程，從而為胚胎發(fā)育給出更全面的評價。2、體外受精過程當(dāng)卵細(xì)胞完成定位之后，再將精子10加入微管道3的管道入口 5處。受精過程可以采用以下兩種方式1)保持微管道3中流體靜止，讓精子10憑自身活力從管道入口 5游到微坑陣列區(qū) 域，并進(jìn)而游入微坑7與卵細(xì)胞4相遇。2)在微管道3中產(chǎn)生流體運(yùn)動，將精子10推動到卵細(xì)胞4所在微坑7上方，使其 更容易與卵細(xì)胞4相遇。3、快速換液過程在受精完成之后，將新培養(yǎng)液從管道入口 5通入，替換舊的培養(yǎng) 液，并清除微管道3中的多余精子10和細(xì)胞碎片，以支持受精卵進(jìn)行后續(xù)的胚胎發(fā)育。換 液過程可以采用以下兩種換液方法1)如圖4所示，用移液管12在管道入口 5加入新培養(yǎng)液，使管道入口 5和管道出 口 6之間形成液面差，從而驅(qū)動微管道3中的流體運(yùn)動(箭頭指示了流動方向)，以使微管 道3內(nèi)的舊培養(yǎng)液被新培養(yǎng)液更換，同時去除微管道3中多余的精子10和細(xì)胞碎片。這種 方法還可以同時配合用移液管12在管道出口 6吸取廢液。在換液過程中，微坑7可以有效 地保護(hù)卵細(xì)胞4不被沖走。2)如圖5所示，將管道入口 5通過管道與注射泵13相連，進(jìn)而通過正壓進(jìn)樣將新 培養(yǎng)液送入微管道3。這種方法還可以將注射泵13與管道出口 6相連，而通過負(fù)壓進(jìn)樣將管道入口 5中的新培養(yǎng)液送入微管道3。此外，根據(jù)不同需要，可以采用增加微坑7深度的方法來提高其在高流速下對卵 細(xì)胞4定位的能力。當(dāng)微坑7的寬度約為卵細(xì)胞直徑的2倍左右，且深度大于卵細(xì)胞直徑 的1.5倍時，可以獲得較好的定位效果。以直徑約為ΙΟΟμπι的鼠卵作為實(shí)施例，當(dāng)微坑7 設(shè)計為寬200 μ m的正方形，微管道3高度設(shè)計為200 μ m時，對于深度分別為50、100、150 和200 μ m的微坑7，剛好能將鼠卵從微坑7中沖出時對應(yīng)的微管道3中的平均流速分別為 0. 128士0. 011,0. 500士0. 035,5. 10士0. 42 禾口 15. 4士0. 9mm/s (五次重復(fù)實(shí)驗(yàn))。也就是說， 當(dāng)微坑7深度大于150μπι時，可以以5mm/s以上的流速進(jìn)行快速換液操作，使得在幾秒鐘 之內(nèi)即可更換掉芯片內(nèi)所有的培養(yǎng)液。4、胚胎培養(yǎng)過程在進(jìn)行受精過程及胚胎培養(yǎng)過程時，可以將芯片放入常規(guī)二氧 化碳培養(yǎng)箱中或其他培養(yǎng)裝置中，以提供適宜的培養(yǎng)環(huán)境。在胚胎發(fā)育過程中，可以使微管 道3中的培養(yǎng)液保持靜止，也可以使其持續(xù)流動，或是間歇式流動。5、胚胎回收過程如圖6所示，當(dāng)對微坑7中的胚胎行回收時，可以將上層的微管 道層1向上掀開，使下層的微坑陣列層2暴露在外面，這樣就能夠使用移液管12直接從微 坑7中將需要的胚胎吸出。胚胎回收過程可以在囊胚階段進(jìn)行，也可以根據(jù)需要在胚胎發(fā) 育的其他較早時期進(jìn)行。為了保證微管道層1和微坑陣列層2之間有較好且可逆的貼附性，并在胚胎回收 時可以順利將微管道層1掀起，可以使用聚二甲基硅氧烷作為微管道層1和微坑陣列層2 的制作材料，這種材料有很好的粘附性，使微管道層1和微坑陣列層2能夠可逆地貼附在一 起而不會漏水。同時，還可以將微管道層1和微坑陣列層2之間容易發(fā)生漏水的區(qū)域(管 道入口 5和管道出口 6)不可逆地鍵合在一起，而同時保證微管道層1在微坑陣列區(qū)域可以 掀起。此外，也可以采用將精子10和卵細(xì)胞4包封在微液滴內(nèi)完成受精過程如圖7a c所示，在完成卵細(xì)胞4定位并將精子10加入到卵細(xì)胞4周圍之后，將微管道3中注入空 氣，排出微管道3中的培養(yǎng)液，即可在每一個微坑7中形成微液滴11，從而將卵細(xì)胞4和其 周圍的精子10包封在微液滴11之中。之后，為了防止微液滴11揮發(fā)，再將微管道3中通入 礦物油或其他油相液體，對微液滴11上方進(jìn)行密封。這種方法可以同時在微坑陣列層2的 所有微坑7中制備微液滴11。由于微坑7體積一般在納升級別，也就使每一個微坑7中形 成了納升量級的微液滴11，并可以在其中完成體外受精。由于微液滴11具有這種微小的體 積，因此能夠更好地保存受精卵在發(fā)育過程中的分泌物，促進(jìn)其自身發(fā)育；另外，由于受精 作用被局限在一個只有納升體積的微小空間內(nèi)，可以使精子10有更大的幾率遇到卵細(xì)胞4 并與其結(jié)合，有效減小了完成受精所需要的精子10數(shù)目。另外，同樣的方法也可以用于將 受精卵或某一發(fā)育階段的胚胎包封在微液滴11內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)胚胎培養(yǎng)過程。本發(fā)明僅以上述實(shí)施例進(jìn)行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置、及其連接都是可以有 所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同 變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
一種集成式微流控芯片裝置，其特征在于它包括上層的微管道層和下層的微坑陣列層，且所述微管道層緊密連接在所述微坑陣列層上部；所述微管道層下部設(shè)置有與所述微坑陣列層相通的微管道，且所述微管道的高度大于流經(jīng)所述微管道的卵細(xì)胞直徑；所述微管道層上還設(shè)置有與所述微管道連通的管道入口和管道出口；所述微坑陣列層上設(shè)置有一個以上用來定位所述卵細(xì)胞的微坑，且所述微坑沿流體流動方向和垂直流體流動方向呈陣列排布。
2.如權(quán)利要求1所述的一種集成式微流控芯片裝置，其特征在于微坑陣列區(qū)域覆蓋 所述微管道的整個寬度，微坑之間的間距小于微坑的寬度，微坑深度大于卵細(xì)胞直徑，并且 在沿流體流動方向上的每一行所述微坑與其上一行的錯位距離小于所述微坑寬度的一半。
3.如權(quán)利要求1所述的一種集成式微流控芯片裝置，其特征在于所述微坑的形狀為 方形、圓形或其他形狀；所述微坑的寬度約為所述卵細(xì)胞直徑的2倍左右，且深度大于所述 卵細(xì)胞直徑的1.5倍。
4.如權(quán)利要求2所述的一種集成式微流控芯片裝置，其特征在于所述微坑的形狀為 方形、圓形或其他形狀；所述微坑的寬度約為所述卵細(xì)胞直徑的2倍左右，且深度大于所述 卵細(xì)胞直徑的1.5倍。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種集成式微流控芯片裝置，其特征在于所述 微管道層和微坑陣列層采用聚二甲基硅氧烷作為制作材料。
6.如權(quán)利要求5所述的一種集成式微流控芯片裝置，其特征在于在所述微坑陣列層 底部貼設(shè)一層反射材料，并在所述微管道層上方增設(shè)一干涉儀。
7.—種如權(quán)利要求1 6之一所述的集成式微流控芯片裝置的使用方法，其包括以下 步驟1)單卵細(xì)胞定位過程通過培養(yǎng)液輔助將卵細(xì)胞沿微管道層的微管道運(yùn)送到微坑陣 列層的某一個微坑上方，使卵細(xì)胞由于重力而落入微坑實(shí)現(xiàn)定位；2)體外受精過程當(dāng)卵細(xì)胞完成定位之后，再將精子加入微管道的管道入口處；3)快速換液過程在受精完成之后，將新培養(yǎng)液從管道入口通入，替換舊的培養(yǎng)液，并 清除微管道的多余精子和細(xì)胞碎片，以支持受精卵進(jìn)行后續(xù)的胚胎發(fā)育；4)胚胎培養(yǎng)過程在進(jìn)行受精過程及胚胎培養(yǎng)過程時，將微流控芯片放入常規(guī)二氧化 碳培養(yǎng)箱中或其他培養(yǎng)裝置中，以提供適宜的培養(yǎng)環(huán)境；5)胚胎回收過程當(dāng)對微坑中的胚胎行回收時，可以將上層的微管道層向上掀開，使 下層的微坑陣列層暴露在外面，并使用移液管直接從微坑中將需要的胚胎吸出。
8.如權(quán)利要求7的一種集成式微流控芯片裝置的使用方法，其特征在于在上述步驟 2)中，受精過程可以采用以下兩種方式1)保持微管道中流體靜止，讓精子憑自身活力從管道入口游到微坑陣列區(qū)域，并進(jìn)而 游入微坑與卵細(xì)胞相遇；2)在微管道中產(chǎn)生流體運(yùn)動，將精子推動到卵細(xì)胞所在微坑上方，使其更容易與卵細(xì) 胞相遇。
9.如權(quán)利要求7所述的一種集成式微流控芯片裝置的使用方法，其特征在于在上述 步驟3)中，換液過程可以采用以下兩種換液方法1)用移液管在管道入口加入新培養(yǎng)液，使管道入口和管道出口之間形成液面差，從而驅(qū)動微管道中的流體運(yùn)動，以使微管道內(nèi)的舊培養(yǎng)液被新培養(yǎng)液更換，同時去除微管道中 多余的精子和細(xì)胞碎片；2)將管道入口通過管道與注射泵或其他進(jìn)樣裝置相連，進(jìn)而通過正壓進(jìn)樣將新培養(yǎng)液 送入微管道；或者將注射泵或其他進(jìn)樣裝置與管道出口相連，而通過負(fù)壓進(jìn)樣將管道入口 中的新培養(yǎng)液送入微管道。
10.如權(quán)利要求7所述的一種微流控芯片裝置的使用方法，其特征在于在上述步驟4) 的胚胎發(fā)育過程中，使微管道中的培養(yǎng)液保持靜止，或使其持續(xù)流動，或是間歇式流動。
11.如權(quán)利要求7 10所述的一種微流控芯片裝置的使用方法，其特征在于將精子 和卵細(xì)胞包封在微液滴內(nèi)完成受精過程①在完成卵細(xì)胞定位并將精子加入到卵細(xì)胞周圍之后，將微管道中注入空氣，排出微 管道中的培養(yǎng)液，即可在每一個微坑中形成微液滴，從而將卵細(xì)胞和其周圍的精子包封在 微液滴之中；②為了防止微液滴揮發(fā)，再將微管道中通入礦物油或其他油相液體，對微液滴上方進(jìn) 行密封。
12.如權(quán)利要求7 11所述的一種微流控芯片裝置的使用方法，其特征在于將受精 卵或某一發(fā)育時期的胚胎包封在微液滴內(nèi)完成胚胎培養(yǎng)過程①在受精卵或某一發(fā)育時期的胚胎定位在微坑中之后，將微管道中注入空氣，排出微 管道中的培養(yǎng)液，即可在每一個微坑中形成微液滴，從而將受精卵或某一發(fā)育時期的胚胎 包封在微液滴之中；②為了防止微液滴揮發(fā)，再將微管道中通入礦物油或其他油相液體，對微液滴上方進(jìn) 行密封。全文摘要
本發(fā)明涉及一種集成式微流控芯片裝置及其使用方法，其特征在于它包括上層的微管道層和下層的微坑陣列層，且所述微管道層緊密連接在所述微坑陣列層上部；所述微管道層下部設(shè)置有與所述微坑陣列層相通的微管道，且所述微管道的高度大于流經(jīng)所述微管道的卵細(xì)胞直徑；所述微管道層上還設(shè)置有與所述微管道連通的管道入口和管道出口；所述微坑陣列層上設(shè)置有一個以上用來定位卵細(xì)胞的微坑，且所述微坑沿流體流動方向和垂直流體流動方向呈陣列排布。本發(fā)明的微流控芯片成本低廉，集成性高，操作方便，在輔助生殖領(lǐng)域和受精及胚胎早期發(fā)育機(jī)制研究中具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號A61B17/435GK101947124SQ201010218520
公開日2011年1月19日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者寒超, 程京, 黃國亮 申請人:博奧生物有限公司;清華大學(xué)