基于界面效应的癌细胞分离装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于界面效应的癌细胞分离装置，所述分离装置利用细胞在血液和非牛顿流体接触面位置同时受到方向相反的惯性力和粘弹性力，癌细胞尺寸较大能够穿过界面，血细胞尺寸小，不能穿过界面，从而将癌细胞在血液中分离出来，包括：用以注入和输送所述血液的血液注入区；用以注入和输送所述非牛顿流体的非牛顿流体注入区；设置在所述血液注入区末端并与其相连，用以对所述血液和非牛顿流体进行汇流并分离其中细胞的分离通道；与所述分离通道末端相连，用以分离所述血液和非牛顿流体的分离区。本实用新型专利技术基于界面效应的癌细胞离装置采用界面效应具有更高的分辨率,能够实现癌细胞在全血里的分离。

Cancer Cell Separation Device Based on Interface Effect

【技术实现步骤摘要】
基于界面效应的癌细胞分离装置
本技术涉及医疗科技
，尤其涉及一种基于界面效应的癌细胞分离装置。
技术介绍
随着微纳米技术的发展以及微纳米材料在多个学科领域的广泛应用，传统的分离原理和设备在微纳米颗粒的分离中受到了各种限制，分离效果并不理想，寻求一种微纳米粒子有效的分离技术尤为关键。常用的微纳米颗粒分离方法主要分为两大类：接触式和非接触式；接触式微纳米颗粒分离具有不连续性，在操作过程中需要加入其它材料；非接触式微纳米颗粒分离不需添加其它材料，避免产生污染且操作连续；现有技术中常见的分离方法有超速离心、孔膜过滤、特异性免疫吸附等，这些分离方法通常会造成亚微米纳米颗粒的损失。中国专利公开号：CN207493004U公开了一种血液癌细胞分离器，包括压力容器和过滤层；所述压力容器的形状为封闭的双向漏斗形，压力容器的内壁附着有保护膜，压力容器的上部设置有血液入口、第一抽气嘴和第一高压氧气入口，压力容器的下部设置有血液出口、第二抽气嘴和第二高压氧气入口；所述血液入口处设置有单向阀；所述过滤层固定在所述压力容器双向漏斗形的中部，并将压力容器隔离成上下两个独立的腔体；所述过滤层包括支撑体，以及附着于所述支撑体之上的过滤膜。由此可见，所述血液癌细胞分离器存在以下问题：第一，所述分离器腔体内部含有空气，空气中的有害物质易对血液造成污染；第二，所述分离器利用压力差对所述血液中的白细胞和红细胞施加压力并将其挤压穿过所述过滤膜，在挤压过程中容易破坏所述白细胞和红细胞的结构，损坏所述血液，从而导致所述分离器的分离效率降低；第三，所述分离器在分离过程中，各细胞容易在滤网处堵塞，对此需要在所述滤网的上下两个腔体中反复进行抽气和进气，增加了所述分离器的使用时间，且在反复抽进气的同时，所述过滤后的白细胞和红细胞容易受到压力而重新回到过滤前的腔体内，分离效果低。
技术实现思路
为此，本技术提供一种基于界面效应的癌细胞分离系统，用以克服现有技术中颗粒分离效果低的问题。为实现上述目的，本技术提供一种基于界面效应的癌细胞分离装置，所述分离装置利用癌细胞在血液和非牛顿流体接触面位置同时受到方向相反的惯性力和粘弹性力，将所述癌细胞从血液中分离出来，包括：用以注入和输送所述血液的血液注入区；用以注入和输送所述非牛顿流体的非牛顿流体注入区；设置在所述血液注入区末端并与其相连，用以对所述血液和非牛顿流体进行汇流并分离其中细胞的分离通道；与所述分离通道末端相连，用以分离所述血液和非牛顿流体的分离区。进一步地，所述血液注入区包括：用以注入所述血液的血液注入口；与所述血液注入口相连，用以输送所述血液的血液连通管道；设置在所述血液连通管道末端，用以对所述血液进行分流的分流区；进一步地，所述分流区为一环形通道，包括：至少两个与所述血液连通管道末端相连，用以分流所述血液的分流通道；分别设置在所述分流通道末端并与其相连，用以输送所述血液的输送通道；分别设置在所述输送通道末端，用以将所述分流的血液汇流的汇流端。进一步地，所述两分流通道的夹角与所述汇流通道的夹角均可以为锐角、直角或钝角，且所述分流通道夹角的角平分线和汇流通道夹角的角平分线均与所述血液连通管道重合。进一步地，所述输送通道可以为一段的直线或弧线通道，也可以为多段的直线或弧线通道。进一步地，所述非牛顿流体注入区被所述分流包围在内部，包括：用以注入所述非牛顿流体的非牛顿流体注入口；与所述非牛顿流体注入口相连，且与所述血液连通管道在同一直线上，用以输送所述非牛顿流体的非牛顿流体连通管道。进一步地，所述非牛顿流体连通管道的末端与所述汇流通道末端相连。进一步地，所述分离区包括：至少两个用以排出血细胞的血细胞出口；设置在所述血细胞出口中间空隙处，用以排出癌细胞的癌细胞出口；至少两个设置在所述血细胞出口和癌细胞出口之间空隙处，用以排出中等尺寸颗粒的中颗粒出口。进一步地，所述非牛顿流体为纯水与高分子聚合物的混合液。进一步地，所述癌细胞分离装置为设置在微流控芯片上的凹槽或凹口，也可以为独立的管路。与现有技术相比，本技术的有益效果在于，本技术基于界面效应的癌细胞分离装置通过利用不同细胞在血液和非牛顿流体的界面受到方向相反的粘弹性力和惯性力的作用，分离癌细胞，本技术采用界面效应能够直接将癌细胞在未经处理的全血中分离出来；本技术的分离通道可通过增加宽度和改变长度，来实现多种类型尺寸的细胞的分离；在分离通道上设置内、中、外或者更多流体出口，增加分离通道的宽度，为各细胞的分离提供充足的位置空间，不同尺寸的细胞聚积的区域距离较大，容易分离和收集。进一步地，所述癌细胞分离装置上设有血液注入区、非牛顿流体注入区，并设置分流区域将所述血液分流，最终在所述分离通道的中间流通非牛顿流体，而非牛顿流体两侧、与分离通道的两侧壁接触的为血液，这样，在分离通道内，血液和非牛顿流体之间形成两个接触界面，更有利于大小颗粒的分离，进一步提高了所述癌细胞分离装置的分离效率。进一步地，所述分流通道中分流处的两条通道呈一定角度，这样，在分流时能够将所述血液的流速维持在一个固定值，不会出现阻滞的情况，进一步提高了所述癌细胞分离装置的分离效率。进一步地，所述输送管道可设有单段管道或多段管道，并以此保证将每一部分血液中的癌细胞分离出来，进一步提高了所述分离装置的分离效率。进一步地，所述汇流通道中汇流处的两条通道呈一定角度，这样，在汇流时汇聚过渡更加平缓，避免由于两个流体垂直汇聚出现漩涡，进一步提高了所述癌细胞分离装置的分离效率。进一步地，所述非牛顿流体注入区设置在所述分流区环形通道的内部，且所述非牛顿流体连通管道末端与所述汇流通道相连，这样，当所述血液和所述非牛顿流体被一同输送至所述分离通道时，所述非牛顿流体直接被输送至通道的中间位置，提高了所述非牛顿流体与所述血液的接触面积，在相同时间内，能够分离更多的癌细胞，进一步提高了所述癌细胞分离装置的分离效率。进一步地，所述分离区设有至少五个排出口，包括一个癌细胞排出口，两个中颗粒排出口和两个血细胞排出口，将含有不同尺寸颗粒的流体通过不同的排出口分别排出，进一步提高了所述癌细胞分离装置的分离效率。进一步地，本技术可通过调整分离单元的结构参数、非牛顿流体的浓度及血液和非牛顿流体的流速和流速比，来实现不同尺寸细胞的分离，分离效果更佳。进一步地，所述非牛顿流体为在水中加入高分子聚合物使之具有非牛顿效应，从而称之为非牛顿流体；所述高分子聚合物为人工合成或天然的，本装置不利用特异性反应、外加物理场，制作和操作简单、成本低廉。附图说明图1为本技术的微流控芯片的立体结构示意图；图2为本技术的分离通道的立体结构示意图；图3为本技术的分离通道的剖视结构示意图；图4为本技术的分离通道的颗粒受力和分离示意图；图5为本技术的基于界面效应的微纳颗粒分离系统的结构示意图；图6为本技术实验例中分别选用不同总流量和各出口流量比时的分离效率表以及富集因子浓度表；图7为本技术实验例中在所述两注入口中分别注入不同物质时各出口的分离效率表；图8为本技术实验例中利用不同的非牛顿流体分离血液中癌细胞的荧光轨迹示意图；图9为本技术实验例中对所述非牛顿流体进行不同倍数稀释后的荧光轨迹图以及分离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于界面效应的癌细胞分离装置，其特征在于，所述分离装置利用癌细胞在血液和非牛顿流体界面位置同时受到方向相反的惯性力和粘弹性力，尺寸较大的癌细胞受到的惯性力比尺寸较小的血细胞受到的惯性力更大，并以此将所述癌细胞从血液中分离出来，包括：用以注入和输送所述血液的血液注入区；用以注入和输送所述非牛顿流体的非牛顿流体注入区；设置在所述血液注入区末端并与其相连，用以对所述血液和非牛顿流体进行汇流并分离其中癌细胞的分离通道；与所述分离通道末端相连，用以分离所述血液和非牛顿流体的分离区。

【技术特征摘要】
1.一种基于界面效应的癌细胞分离装置，其特征在于，所述分离装置利用癌细胞在血液和非牛顿流体界面位置同时受到方向相反的惯性力和粘弹性力，尺寸较大的癌细胞受到的惯性力比尺寸较小的血细胞受到的惯性力更大，并以此将所述癌细胞从血液中分离出来，包括：用以注入和输送所述血液的血液注入区；用以注入和输送所述非牛顿流体的非牛顿流体注入区；设置在所述血液注入区末端并与其相连，用以对所述血液和非牛顿流体进行汇流并分离其中癌细胞的分离通道；与所述分离通道末端相连，用以分离所述血液和非牛顿流体的分离区。2.根据权利要求1所述的基于界面效应的癌细胞分离装置，其特征在于，所述血液注入区包括：用以注入所述血液的血液注入口；与所述血液注入口相连，用以输送所述血液的血液连通管道；设置在所述血液连通管道末端，用以对所述血液进行分流的分流区。3.根据权利要求2所述的基于界面效应的癌细胞分离装置，其特征在于，所述分流区为一环形通道，包括：至少两个与所述血液连通管道末端相连，用以分流所述血液的分流通道；分别设置在所述分流通道末端并与其相连，用以输送所述血液的输送通道；分别设置在所述输送通道末端，用以将所述分流的血液汇流的汇流通道。4.根据权利要求3所述的基于界面效应的癌细胞分离装置，其特征在于，两所述分流通道的夹角与所述汇流通道的夹角均可以为锐角、直角或钝角，且所述分流通道夹角的角平分线和汇流通道夹...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙佳姝，田飞，刘超，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：新型
国别省市：北京,11