一种稀有细胞快速筛选微流控器件制造技术

本发明专利技术提供了一种稀有细胞快速筛选微流控器件，包括微流控芯片，其结构包括螺旋微流道，其入口端与段蛇形微流道连接，出口端通过两条支管分别形成内出口和外出口；螺旋微流道的横截面两侧的高度不同：沿流动方向，靠近螺旋线中心的内侧的高度低于远离螺旋线中心的外侧的高度；内出口、外出口分别对接于螺旋微流道的内外侧；螺旋微流道内设有阻件，其结构包括贴合于螺旋微流道上下侧面对应设置的凸台，凸台与螺旋微流道内、外侧之间、以及上下两侧的凸台之间均形成过流间隙；多个阻件沿流动方向间隔布置。螺旋微流道截面形状促使产生较强的迪恩涡流，凸台促使形成两个新涡流，与迪恩涡流共同作用达到快速、高效筛选循环肿瘤细胞的目的。胞的目的。胞的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种稀有细胞快速筛选微流控器件


[0001]本专利技术涉及微流控分析检测
，特别是一种稀有细胞快速筛选微流控器件。

技术介绍

[0002]循环肿瘤细胞(Circulating tumor cells，CTCs)是存在于外周血中各类肿瘤细胞的统称，是在转移性癌症患者血液中发现的罕见细胞。它可用于非血液学癌症的监测、鉴定和检测，为癌症的早期判定以及治疗效果的评估提供了有力依据，对于攻克癌症这道难关具有十分重要的意义。目前，对于循环肿瘤细胞检测的难点在于，血液中循环肿瘤细胞的数量极低，一般来说，每毫升全血中约含有数十亿的红细胞，却只有1
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100个循环肿瘤细胞。因此，将循环肿瘤细胞从血液中筛选出来是一项十分具有挑战的工作。
[0003]目前分选CTCs主要通过两种方式，一种是基于生物特性差异，如特殊的标记物、抗体等等，另一种是基于CTCs的物理特性差异，比如大小、密度、磁性等等。其中被动式微流控芯片利用了不同细胞的物理特性差异，在不外加额外的场发生装置的情况下，对细胞进行筛选。被动式微流控芯片不仅结构简单，并且处理通量大的同时可以保证一定的精度，不会对细胞造成额外的损伤，成本较低。因此被动式微流控芯片具有广阔的发展前景和应用价值。
[0004]被动式微流控芯片包括微结构过滤式、惯性迁移式、确定性侧向位移式等等不同方式的芯片，其中以螺旋微流道为代表的惯性迁移式微流控芯片应用更为广泛。不同大小的粒子在螺旋微流道内所受的惯性力大小不同，会在流道内聚焦在不同的位置，从而达到分选的目的。循环肿瘤细胞的大小大多在13
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20μm之间，正常的血细胞大小在6
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10μm之间，因此应用螺旋微流道可以达到筛选的目的。但是也存在一定的缺陷：传统的螺旋微流道的横截面多为矩形，对同一种细胞而言会存在多个聚焦位置，无法实现单位置聚焦，会对细胞的筛选带来一定的干扰，不利于循环肿瘤细胞的快速、准确筛选。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的针对现有技术的缺陷，提供一种结构简单、筛选通量大、效果好的被动式稀有细胞快速筛选微流控器件，可更加准确、高效地将循环肿瘤细胞从血液中筛选出来。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种稀有细胞快速筛选微流控器件，包括微流控芯片，所述微流控芯片的结构包括螺旋微流道，其入口端与一段蛇形微流道连接，出口端通过两条支管分别形成内出口和外出口；所述螺旋微流道的横截面两侧的高度不同：沿流动方向，靠近螺旋线中心的内侧的高度低于远离螺旋线中心的外侧的高度；所述内出口对接于所述螺旋微流道的内侧，所述外出口对接于所述螺旋微流道的外侧；所述螺旋微流道内设有阻件，所述阻件的结构包括贴合于所述螺旋微流道上下侧面对应设置的凸台，所述凸台与螺旋微流道内、外侧之间、以
及上下两侧的凸台之间均形成过流间隙；多个所述阻件沿流动方向间隔布置。
[0008]所述螺旋微流道的横截面呈梯形。
[0009]同一所述阻件的上侧凸台截面呈梯形，下侧凸台截面呈矩形，使上侧凸台底面与下侧凸台顶面水平设置且相互平行。
[0010]同一所述阻件的两个凸台宽度相同。
[0011]多个所述阻件沿流动方向等间距布置。
[0012]所述蛇形微流道由若干小圆弧段和大圆弧段顺次连接成，所述大圆弧段和小圆弧段反向弯曲，且半径不同。
[0013]所述螺旋微流道的截面尺寸大于所述蛇形微流道的截面尺寸，所述蛇形微流道出口端通过一过渡流道与螺旋微流道的入口端连接，所述过渡流道沿流动方向呈渐扩结构。
[0014]还包括顶板和底座，所述顶板和底座过盈配合后在内部形成容纳所述微流控芯片的空间；所述顶板上设有样液入口导孔、样液内出口导孔、样液外出口导孔和定位槽块，所述样液入口导孔位于顶板边缘处，所述样液内出口导孔和样液外出口导孔位于顶板中心处；所述底座上设有定位所述微流控芯片的芯片槽和与所述定位槽块配合的定位边槽。
[0015]本专利技术的有益效果如下：
[0016]本专利技术螺旋微流道的内侧高度低于外侧高度，在离心力的作用下形成上下反向回旋的迪恩涡流，有利于不同直径细胞的分选，且无需额外的场发生装置和鞘液，本专利技术的凸台结构，在迪恩涡流的基础上形成两个新的涡流，新产生的涡流和迪恩涡流共同作用从而达到快速、高效筛选循环肿瘤细胞的目的。
[0017]同时，本专利技术还具有如下优点：
[0018]本专利技术样液入口段的蛇形微流道可以对不同大小的细胞进行初步的聚焦，有助于后续螺旋微流道的筛选工作，提高了筛选的效率。
[0019]样液经过螺旋微流道后，由于受到惯性升力和迪恩曳力的耦合作用，样液内直径较大的CTCs会聚焦在流道高度较底的内侧，直径较小的血细胞会聚焦在高度较高的外侧，设置内出口和外出口分别对接于内外侧，实现即时分离，操作方便。
[0020]螺旋微流道的截面设计成梯形，相比于三角形截面或者半圆形截面，方便加工精度更高；流道形状简单，便于加工，采用光固化3D打印可大幅缩短加工周期。
附图说明
[0021]图1为本专利技术结构的爆炸图。
[0022]图2为本专利技术微流控芯片的结构示意图。
[0023]图3为本专利技术蛇形微流道内细胞的迁移运动示意图。
[0024]图4为本专利技术螺旋微流道的内细胞惯性聚焦的原理示意图。
[0025]图5为本专利技术螺旋微流道的内凸台处涡流对循环肿瘤细胞和血细胞影响的示意图。
[0026]图6为本专利技术螺旋微流道入口端和出口端的细胞分布示意图。
[0027]图7为本专利技术的顶板结构示意图。
[0028]图8为本专利技术的底座结构示意图。
[0029]图中：1、顶板；2、微流控芯片；3、底座；11、样液入口导孔；12、样液内出口导孔；13、
样液外出口导孔；14、定位槽块；21、样液入口；22、蛇形微流道；221、小圆弧段；222、大圆弧段；23、过渡流道；24、螺旋微流道；25、凸台；26、内出口；27、外出口；28、循环肿瘤细胞；29、血细胞；31、芯片槽；32、定位边槽。
具体实施方式
[0030]以下结合附图说明本专利技术的具体实施方式。
[0031]如图1所示，本实施例的稀有细胞快速筛选微流控器件，包括顶板1、微流控芯片2和底座3；
[0032]如图2所示，微流控芯片2的结构包括螺旋微流道24，其入口端与一段蛇形微流道22连接，出口端通过两条支管分别形成内出口26和外出口27；螺旋微流道24的横截面两侧的高度不同：沿流动方向，靠近螺旋线中心的内侧的高度低于远离螺旋线中心的外侧的高度；内出口26对接于螺旋微流道24的内侧，外出口27对接于螺旋微流道24的外侧；螺旋微流道24内设有阻件，阻件的结构包括贴合于螺旋微流道24上下侧面对应设置的凸台25，凸台25与螺旋微流道24内、外侧之间、以及上下两侧的凸台25之间均形成过流间隙；多个阻件沿流动方向间隔布置。
[0033]螺旋微流道24的横截面呈梯形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀有细胞快速筛选微流控器件，包括微流控芯片(2)，其特征在于：所述微流控芯片(2)的结构包括螺旋微流道(24)，其入口端与一段蛇形微流道(22)连接，出口端通过两条支管分别形成内出口(26)和外出口(27)；所述螺旋微流道(24)的横截面两侧的高度不同：沿流动方向，靠近螺旋线中心的内侧的高度低于远离螺旋线中心的外侧的高度；所述内出口(26)对接于所述螺旋微流道(24)的内侧，所述外出口(27)对接于所述螺旋微流道(24)的外侧；所述螺旋微流道(24)内设有阻件，所述阻件的结构包括贴合于所述螺旋微流道(24)上下侧面对应设置的凸台(25)，所述凸台(25)与螺旋微流道(24)内、外侧之间、以及上下两侧的凸台(25)之间均形成过流间隙；多个所述阻件沿流动方向间隔布置。2.根据权利要求1所述的稀有细胞快速筛选微流控器件，其特征在于，所述螺旋微流道(24)的横截面呈梯形。3.根据权利要求2所述的稀有细胞快速筛选微流控器件，其特征在于，同一所述阻件的上侧凸台(25)截面呈梯形，下侧凸台(25)截面呈矩形，使上侧凸台(25)底面与下侧凸台(25)顶面水平设置且相互平行。4.根据权利要求1所述的稀有细胞快速筛选微流控器件，其特征在于，同一所述阻件的两个凸台(25)宽度相同。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云飞，田云，张艳，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：