(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211309768.8 (22)申请日 2022.10.25 (71)申请人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 魏泽文　吴鑫　 (74)专利代理 机构 北京中知法苑知识产权代理 有限公司 1 1226 专利代理师 李明　赵吉阳 (51)Int.Cl. C12M 3/00(2006.01) C12M 1/36(2006.01) C12M 1/04(2006.01) C12M 1/00(2006.01) C12N 5/09(2010.01)B01L 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种用于类器官培养以及检测的微流控芯 片及其应用 (57)摘要 本发明提供一种用于类器官培养以及检测 的微流控芯片及其应用， 该用于类器官培养以及 检测的微流控芯片包括微阀控制层、 微阀薄膜层 和处理层， 所述微阀薄膜层设置于所述微阀控制 层与所述处理层之间， 且相邻的两层之间密封配 合； 所述微阀控制结构包括相互独立的气体通 道； 所述气体通道与所述微阀薄膜层相配合； 所 述处理层朝向所述微阀薄膜层的一侧设置有类 器官培养 结构、 单细胞捕获和扩增结构以及微阀 控制区， 所述类器官培养结构以及所述单细胞捕 获和扩增结构分别设置有多个微阀控制区； 所述 类器官培养结构与所述单细胞捕获和扩增结构 连通。 本发明的一个技术效果在于， 设计合理， 能 够对类器官进行培养和检测， 有利于对单细胞进 行准确的分析检测。 权利要求书3页 说明书10页 附图11页 CN 115369038 A 2022.11.22 CN 115369038 A 1.一种用于类器官培养以及检测的微流控芯片， 其特征在于， 包括微阀控制层、 微阀薄 膜层和处理层， 所述微阀薄膜层设置于所述微阀控制层与所述处理层之间， 且相邻的两层 之间密封配合； 所述微阀控制层上设置有第一液体入口、 第一液体出口、 消化液入口、 第二液体入口、 细胞悬凝液出口、 扩增产 物出口、 微阀进气口以及微阀控制结构； 其中， 所述第一液体入口、 所述第一液体出 口、 所述消 化液入口、 所述第二液体入口、 所述细胞悬凝液出 口、 所述扩增 产物出口均贯穿至所述处理层； 所述微阀控制结构包括相互独立的气体通道， 每个所述气 体通道连接有一个用于控制气 体通道内气 体压力的所述微阀进气口； 所述气 体通道与所述 微阀薄膜层相配合以控制各个微阀控制区的打开或者关闭； 所述处理层朝向所述微阀薄膜层的一侧设置有类器官培养结构、 单细胞捕 获和扩增结 构以及微阀控制区， 所述类器官培养结构以及所述单细胞捕获和扩增结构分别设置有多个 微阀控制区； 所述类器官培养结构与所述单细胞捕获和扩增结构连通； 所述类器官培养结 构分别与所述第一液体入口、 第一液体出口、 消化液入口连通； 所述单细胞捕获和扩增结构 分别与所述第二液体入口、 细胞 悬凝液出口、 扩增产物出口连通； 通过控制相应的微阀控制区打开或关闭， 肿瘤细胞与凝胶 混合形成的凝胶 混合液能够 由第一液体入口进入类器官培养结构 中， 以对肿瘤细胞进行培养， 并能够由第一液体出 口 排出； 类器官消化酶能够由消化液入口进入类器官培养结构中并将类器官团消化成单细 胞， 以形成单细胞悬凝液； 单细胞悬凝液从类器官培养结构进入单细胞捕获和扩增结构中， 以捕获单细胞； 由第二液体入口进入的细胞裂解液对单细胞进行裂解并形成细胞裂解液 体， 再由第二液体入口进入反应液流道的扩增酶溶液对细胞裂解液体进 行扩增以形成扩增 产物， 并能够由扩增产物出口排出扩增产物。 2.根据权利要求1所述的用于类器官培养以及检测的微流控芯片， 其特征在于， 所述气 体通道包括第一气 体通道、 第二气体通道、 第三气 体通道、 第四气体通道、 第五气体通道、 第 六气体通道和第七气体通道； 所述第一气体通道上设置有A控制微阀； 第二气体通道设置有B控制微阀， 所述第三气 体通道设置有C控制微阀、 D控制微阀、 E控制微阀； 所述第四气体通道设置有F控制微阀和G 控制微阀； 所述第五气体通道设置有H控制微阀； 所述第六气 体通道设置有I控制微阀； 所述 第七气体通道设置有J控制微阀； 各个控制微阀与处理层上的各个微阀控制区相对应， 且各 个控制微阀与所述 微阀薄膜层相配合以控制各个所述 微阀控制区的打开或者关闭； 所述类器官培养结构包括第 一液体流道、 类器官培养单元和消化液流道， 其中， 所述第 一液体流道的一端与第一液体入口连通， 另一端与第一液体出 口连通； 所述消 化液流道与 所述消化液入口连通； 所述类器官培养单元包括类器官培养腔室、 消化混合区、 类器官裂解腔室， 其中， 类器 官培养腔室分别与第一液体流道以及消 化液流道连通； 所述第一液体流道上设置有A微阀 控制区， 用于控制所述第一液体流道的打开或者关闭； 消 化液流道上设置有B微阀控制区， 用于控制所述消化液流道的打开或者关闭； 打开A微阀控制区， 肿瘤细胞与凝胶混合形成的凝胶混合液由第一液体入口进入第一 液体流道并进入类器官培养腔室， 再 由第一液体入口向第一液体流道注入培养基， 以对肿 瘤细胞进行培 养；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115369038 A 2关闭A微阀控制区， 打开B微阀控制区， 由消化液入口进入消化液流道 的类器官消化酶 依次经过类器官培养腔室、 消 化混合区进入类器官裂解腔室， 凝胶混合液与类器官消 化酶 在所述消化混合区混合并在类器官裂解腔室将类器官团消化成单细胞， 以在类器官裂解腔 室中形成单细胞 悬凝液； 所述单细胞捕获和扩增结构包括主流道、 反应液流道以及细胞处理单元， 每个细胞处 理单元包括细胞裂解腔室、 终止裂解腔室以及扩增腔室； 所述主流道 的一端与类器官裂解腔室连通， 另一端与细胞悬凝液出口连通， 所述主流 道包括捕获区域和旁路区域， 所述捕获区域与所述旁路区域并联， 所述捕获区域包括入口 端、 捕获段和连通段和出口端， 所述捕获区域的入口端、 捕获段、 连通段、 出口端依次连通； 所述旁路区域、 所述细胞裂解腔室、 所述终止裂解腔室、 所述扩增腔室、 所述扩增产物出 口 依次连通， 且所述旁路区域与所述细胞裂解腔室之 间设置有 F微阀控制区； 所述细胞裂解腔 室与所述终止裂解腔室之间设置有H微阀控制区； 所述终止裂解腔室与所述扩增腔室之间 设置I微阀控制区； 所述扩增腔室与所述扩增产物出口之间设置G微阀控制区； 所述主流道上设置有C微阀控制区、 D微阀控制区和E微阀控制区， 所述C微阀控制区位 于所述主流道的靠近所述旁路区域以及所述捕获区域的入口端， 用于控制所述主流道的打 开或者关闭； D微阀控制区设置于所述旁路区域， 且所述D微阀控制区位于所述旁路区域的 出口端与所述旁路区域和所述细胞裂解腔室的连接点之 间， 用于控制所述旁路区域的打开 或者关闭； 所述E微阀控制区位于所述主流道的靠近所述旁路区域以及所述捕获区域的出 口端， 用于控制所述主流道的打开或者关闭； 反应液流道一端连接第二液体入口， 另一端连接捕获区域， 所述反应液流道与所述捕 获区域的连接点位于所述连通段； 所述反应液流道上设置有第六控制阀区， 用于控制所述 反应液流道的打开 或者关闭； 打开所述第六控制阀区， 关闭所述C微阀控制区、 D微阀控制区 和E微阀控制区； 关闭所述F微阀控制区和G微阀控制区， 单细胞悬凝液由消化液流道进入主流道， 在流 经捕获区域时， 单细胞被捕获并封堵捕获区域， 则单细胞悬凝液 由旁路区域向细胞悬凝液 出口流动； 关闭所述C微阀控制区和D微阀控制区， 打开所述F微阀控制区和G微阀控制区， 由第二 液体入口进入的细胞裂解液经过反应液流道、 捕获区域并携带被捕获的单细胞一同穿过所 述旁路区域进入所述细胞裂解腔室； 关闭所述F微阀控制区和H微阀控制区， 单细胞在所述细胞裂解腔室进行裂解； 打开所 述F微阀控制区和H微阀控制区， 由第二液体入口进入反应液流道的终止裂解液带动细胞裂 解腔室内的液体一起流入终止裂解腔室， 关闭F微阀控制区和I微阀控制区， 终止裂解液与 细胞裂解液体充分混合， 终止裂解； 打开F微阀控制区和I微阀控制区， 由第二液体入口进入 反应液流道的扩增酶溶液带动终止裂解腔室内的终止裂解液一起流入扩增腔室， 关闭F微 阀控制区和J微阀控制区， 进行扩增， 预设时间后终止扩增， 以形成扩增产物； 打开F微阀控 制区和J微阀控制区， 由第二液体入口进入反应液流道的纯净水从所述扩增产物出 口排出 扩增产物。 3.根据权利要求2所述的用于类器官培养以及检测的微流控芯片， 其特征在于， 多个细 胞处理单元并联设置， 每个所述细胞处理单元对应一个所述捕获区域和所述旁路区域， 相权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115369038 A 3