一种集成惯性与声波技术的循环肿瘤细胞分选芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种集成惯性与声波技术的循环肿瘤细胞分选芯片，涉及微流控芯片技术领域，解决了微流控芯片通量不大且精度较低的技术问题，其技术方案要点是通过集成惯性螺旋、浓缩模块和声分选三级流道，结合惯性分选高通量的优点和声分选高精度的优点，同时中间加入浓缩模块，进一步去除背景细胞和提高声分选精度，实现同时对循环肿瘤细胞进行高通量和高精度的分选，克服目前单一分选技术的不能同时实现高通量和高精度分选的不足。同时，本申请采用非标记分选技术，具有成本低、易于集成、操作简单等优点，可以自动快速的从全血中分选出循环肿瘤细胞，并具有较高活性，可用于后续临床诊断、生化分析、药敏性测试等研究应用。药敏性测试等研究应用。药敏性测试等研究应用。

【技术实现步骤摘要】
一种集成惯性与声波技术的循环肿瘤细胞分选芯片


[0001]本申请涉及微流控芯片
，尤其涉及一种集成惯性与声波技术的循环肿瘤细胞分选芯片。

技术介绍

[0002]21世纪以来，癌症已成为人类生命健康最大的威胁之一，每年无数癌症病人被夺走生命。根据最新的报告，全球每年新增癌症病例1800万，癌症死亡病例960万，由此可见，针对癌症问题的研究是非常重要且具有深远意义的。
[0003]循环肿瘤细胞是指主动或被动的从原发肿瘤病灶上脱落，并成功进入外周血液中的各类肿瘤细胞，经由外周血的循环，少数循环肿瘤细胞能够转移扩散，肿瘤细胞的转移扩散往往是导致患者病情恶化或者死亡的主要原因。因此，检测血液中循环肿瘤细胞对癌症病人的早期诊断和预后评估具有重要意义。检测循环肿瘤细胞的首要前提是要去除数量庞大的背景血细胞。微流控技术通过微米级流道精确控制微升、毫升级别样品，由于其体积小、操纵精度高等特点而被用于细胞分选。微流控分选技术根据是否借助外力场可以分为被动分选技术和主动分选技术，被动分选技术包括惯性分选、微结构过滤、挤压流分选、确定性侧向位移分选等，主动分选技术包括磁分选、声分选、光分选、介电泳分选等。被动分选技术在保证高通量的条件下且能够保持一定的分选精度，而主动分选技术在保证较高分选精度的条件下在一定程度上牺牲了通量。因此，如何利用主动与被动分选技术实现循环肿瘤细胞的高通量和高精度分选具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种集成惯性与声波技术的循环肿瘤细胞分选芯片，其技术目的是提高用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片的通量和精度。
[0005]本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0006]一种集成惯性与声波技术的循环肿瘤细胞分选芯片，包括自上而下依次设置的上盖板、上导流层、初级分选模块、内出口导流层、外出口导流层、浓缩模块、侧出口导流层、中间出口导流层、声分选模块和压电基底；
[0007]所述上盖板上设置有样品液入口A和4个定位孔A；
[0008]所述上导流层上设置有样品液入口B、4条直流道、4条弯流道、样品液出口和4个定位孔B；直流道的一端与样品液入口B联通、另一端与弯流道的中间联通；弯流道的两端均与样品液出口联通；
[0009]所述初级分选模块上设置有至少8个相同的惯性螺旋单元，每个所述惯性螺旋单元包括样品液入口C、螺旋流道、螺旋单元内出口、螺旋单元外出口和4个定位孔C；螺旋流道的一端与样品液入口C联通、另一端分别与螺旋单元内出口和螺旋单元外出口联通；
[0010]所述内出口导流层上设置有4个初级分选收集液入口A、4个初级分选废液入口A、初级分选收集液出口A、初级分选收集液流道和4个定位孔D；初级分选收集液入口A与初级
分选收集液出口A通过初级分选收集液流道进行联通；
[0011]所述外出口导流层上设置有4个初级分选废液入口B、初级分选废液出口、初级分选收集液出口B、初级分选废液流道和4个定位孔E；初级分选废液入口B与初级分选废液出口通过初级分选废液流道进行联通；
[0012]所述浓缩模块上设置有初级分选收集液入口B、至少4个浓缩单元、初级分选废液入口C和4个定位孔F，每个浓缩单元包括浓缩流道和浓缩单元废液流道，浓缩流道的一端与初级分选收集液入口B联通、另一端联通有浓缩单元收集液出口；浓缩单元废液流道的两端均联通有浓缩单元废液出口；
[0013]所述侧出口导流层上设置有8个浓缩单元废液入口、浓缩单元废液汇集出口、4个浓缩单元收集液入口A、浓缩单元废液汇集流道和4个定位孔G；浓缩单元废液入口和浓缩单元废液汇集出口通过浓缩单元废液汇集流道联通；
[0014]所述中间出口导流层上设置有4个浓缩单元收集液入口B、浓缩单元收集液汇集流道、浓缩单元收集液汇集出口、分选浓缩废液出口和4个定位孔H；浓缩单元收集液入口B 和浓缩单元收集液汇集出口通过浓缩单元收集液汇集流道联通；
[0015]所述声分选模块上设置有声分选样品液入口、对称正弦流道、直流道、二级分选收集液出口、第一废液出口A、第二废液入口、第二废液流道、第二废液出口A和4个定位孔I；直流道下方设有空槽结构；对称正弦流道的一端与声分选样品液入口联通、另一端与直流道联通；直流道的一端分别与二级分选收集液出口和第一废液出口A联通；第二废液流道的一端与第二废液入口联通、另一端与第二废液出口A联通；
[0016]所述压电基底上设置有叉指换能器、二级分选收集液出口、第一废液出口B、第二废液出口B和4个定位孔J；
[0017]样品液入口A与样品液入口B联通；样品液出口与样品液入口C联通；螺旋单元内出口、螺旋单元外出口分别与初级分选收集液入口A、初级分选废液入口A联通；初级分选收集液出口A、初级分选废液入口A分别与初级分选收集液出口B、初级分选废液入口 B联通；初级分选收集液出口B、初级分选废液出口与初级分选收集液入口B、初级分选废液入口C联通；浓缩单元收集液出口、浓缩单元废液出口分别与浓缩单元收集液入口A、浓缩单元废液入口联通；浓缩单元收集液入口A、浓缩单元废液汇集出口与浓缩单元收集液入口B、分选浓缩废液出口联通；分选浓缩废液出口、浓缩单元收集液汇集出口分别与第二废液入口、声分选样品液入口联通；二级分选收集液出口、第一废液出口A、第二废液出口A分别与二级分选收集液出口、第一废液出口B、第二废液出口B联通；叉指换能器设在空槽结构内。
[0018]本申请的有益效果在于：本申请所述的集成惯性与声波技术的循环肿瘤细胞分选芯片，自上而下依次包括上盖板、上导流层、初级分选模块、内出口导流层、外出口导流层、浓缩模块、侧出口导流层、中间出口导流层、声分选模块和压电基底。上盖板中心设置有样品液入口A，经过上导流层将样品液注入到初级分选模块；所述初级分选模块包括8个相同的惯性螺旋流道，样品液经过螺旋流道实现第一级分选，样品液中包含的大量血细胞从螺旋流道外侧出口流出被去除，循环肿瘤细胞和部分血细胞从螺旋流道内侧出口流入下一级；所述内出口导流层将螺旋流道内出口液体导流入浓缩模块；所述外出口导流层将螺旋流道外出口废液收集；所述浓缩模块包括4个非对称正弦流道，使血细胞从两侧出口流出，循环肿瘤细胞和部分血细胞从中间出口流出；所述侧出口导流层将浓缩模块两侧出口的废
液收集并向下导流；所述中间出口导流层将浓缩模块中间出口样品液导流入声分选模块；所述声分选模块首先使样品液流入正弦流道让细胞聚焦，再通过声分选实现第二级分选，进一步提高循环肿瘤细胞的分选精度。本申请将主动分选技术与被动分选技术相结合，有效提高循环肿瘤细胞的分选精度，并采用多核分选与芯片垂直堆叠的方法，进一步提高芯片的通量。同时，本申请的芯片设计灵活、结构新颖，可用于商业化批量生产
[0019]本申请通过集成惯性螺旋、浓缩模块和声分选三级流道，结合惯性分选高通量的优点和声分选高精度的优点，同时中间加入浓缩模块，进一步去除背景细胞和提高声分选精度，实现同时对循环肿瘤细胞进行高通量和高精度的分选，克服目前单一分选技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成惯性与声波技术的循环肿瘤细胞分选芯片，其特征在于，包括自上而下依次设置的上盖板(1)、上导流层(2)、初级分选模块(3)、内出口导流层(4)、外出口导流层(5)、浓缩模块(6)、侧出口导流层(7)、中间出口导流层(8)、声分选模块(9)和压电基底(10)；所述上盖板(1)上设置有样品液入口A(11)和4个定位孔A(12)；所述上导流层(2)上设置有样品液入口B(21)、4条直流道(22)、4条弯流道(23)、样品液出口(24)和4个定位孔B(25)；直流道(22)的一端与样品液入口B(21)联通、另一端与弯流道(23)的中间联通；弯流道(23)的两端均与样品液出口(24)联通；所述初级分选模块(3)上设置有至少8个相同的惯性螺旋单元，每个所述惯性螺旋单元包括样品液入口C(31)、螺旋流道(32)、螺旋单元内出口(33)、螺旋单元外出口(34)和4个定位孔C(35)；螺旋流道(32)的一端与样品液入口C(31)联通、另一端分别与螺旋单元内出口(33)和螺旋单元外出口(34)联通；所述内出口导流层(4)上设置有4个初级分选收集液入口A(41)、4个初级分选废液入口A(42)、初级分选收集液出口A(43)、初级分选收集液流道(44)和4个定位孔D(45)；初级分选收集液入口A(41)与初级分选收集液出口A(43)通过初级分选收集液流道(44)进行联通；所述外出口导流层(5)上设置有4个初级分选废液入口B(51)、初级分选废液出口(52)、初级分选收集液出口B(53)、初级分选废液流道(54)和4个定位孔E(55)；初级分选废液入口B(51)与初级分选废液出口(52)通过初级分选废液流道(54)进行联通；所述浓缩模块(6)上设置有初级分选收集液入口B(61)、至少4个浓缩单元、初级分选废液入口C(66)和4个定位孔F(67)，每个浓缩单元包括浓缩流道(62)和浓缩单元废液流道(64)，浓缩流道(62)的一端与初级分选收集液入口B(61)联通、另一端联通有浓缩单元收集液出口(63)；浓缩单元废液流道(64)的两端均联通有浓缩单元废液出口(65)；所述侧出口导流层(7)上设置有8个浓缩单元废液入口(71)、浓缩单元废液汇集出口(72)、4个浓缩单元收集液入口A(73)、浓缩单元废液汇集流道(74)和4个定位孔G(75)；浓缩单元废液入口(71)和浓缩单元废液汇集出口(72)通过浓缩单元废液汇集流道(74)联通；所述中间出口导流层(8)上设置有4个浓缩单元收集液入口B(81)、浓缩单元收集液汇集流道(82)、浓缩单元收集液汇集出口(83)、分选浓缩废液出口(84)和4个定位孔H(85)；浓缩单元收集液入口B(81)和浓缩单元收集液汇集出口(83)通过浓缩单元收集液汇集流道(82)联通；所述声分选模块(9)上设置有声分选样品液入口(91)、对称正弦流道(92)、直流道(93)、二级分选收集液出口(94)、第一废液出口A(95)、第二废液入口(96)、第二废液流道(97)、第二废液出口A(98)和4个定位孔I(99)；直流道(93)下方设有空槽结构(910)；对称正弦流道(92)的一端与声分选样品液入口(91)联通、另一端与直流道(93)联通；直流道(93)的一端分别与二级分选收集液出口(94)和第一废液出口A(95)联通；第二废液流道(97)的一端与第二废液入口(96)联通、另一端与第二废液出口A(98)联通；所述压电基底(10)上设置有叉指换能器(101)、二级分选收集液出口(102)...

【专利技术属性】
技术研发人员：程伟旗，项楠，郭克凡，赵天宇，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：