[发明专利]对细胞变形性进行多通道并行检测的微流控器件及系统

说明书

本发明公开了一种对细胞变形性进行多通道并行检测的微流控器件及系统，包括样品入口、螺旋流道、Y型双出口、变形性检测流道；所述样品入口下方连通螺旋流道一端，所述螺旋流道另一端连通Y型出口通道，所述Y型出口通道的第一支路连通第一出口，第二支路连通变形性检测流道，所述变形性检测流道内设置有多个平行的通道，所述变形性检测流道连通第二出口。本发明集成惯性分选，有效实现全血中细胞的高通量分选；利用流体压力实现细胞形变，并且多通道并行检测，实现了细胞变形性的高通量检测且检测后细胞仍具有高活性，从而鉴别剩余白细胞和癌细胞。

技术领域

本发明涉及一种微流控器件及系统，具体涉及一种对细胞变形性进行多通道并行检测的微流控器件及系统。

背景技术

近年来，基于微流控技术的循环肿瘤细胞分选富集方法得到了广泛关注并取得了突破性进展。然而，对于分选后循环肿瘤细胞的鉴定与表征通常仍采用传统的分析手段，如免疫细胞学、流式细胞术和核酸检测技术等。这些方法均以生物分子标记物为分析对象，不仅影响细胞活性，而且无法实现不表达特定分子标记物的循环肿瘤细胞的检测，如部分肿瘤细胞在转移过程中可能发生上皮间充质转化而丢失上皮细胞标志物。此外，这些方法还存在操作复杂、检测效率低以及不易集成等共同缺点。

研究表明，细胞机械特性与细胞的病理状态密切相关，如癌变细胞比健康细胞更加柔软。得益于蓬勃发展的微加工技术，一些能够分析单细胞机械特性的微流控器件已研制成功，例如利用介电泳诱导变形技术测量细胞的变形能力，借助压缩、拉伸和流体剪切应力作用分析细胞的机械响应，以及通过图形化微柱基底表征细胞的收缩力等。上述这些微流控平台能够有效分析单细胞的机械特性，但在实验过程中需要对细胞进行捕捉和固定，使得整个测量过程耗时较长，极大地限制了该类器件的检测通量。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种对细胞变形性进行多通道并行检测的微流控器件，解决现有检测需要对细胞进行捕捉固定，耗时长，限制检测通量的问题。

技术方案：本发明所述的对细胞变形性进行多通道并行检测的微流控器件，包括样品入口，所述样品入口下方连通螺旋流道一端，所述螺旋流道另一端连通Y型出口通道，所述Y型出口通道的第一支路连通第一出口，第二支路连通变形性检测流道，所述变形性检测流道内设置有多个平行的通道，所述变形性检测流道连通第二出口。

为使大于相应尺寸的杂质流经时将被捕获，减少流道堵塞的风险，所述样品入口设置有过滤筛，所述过滤筛由等距排列微柱列组成。

为使细胞粒子能够在螺旋流道内实现聚焦，所述螺旋流道的截面高度满足0.07a_p/h0.3，其中a_p为细胞直径，h为螺旋流道的截面高度。

为更好地利用微流体的作用力实现细胞的分选，所述螺旋流道的横截面呈高度与宽度的比值为1/2～1/4的矩形或者两侧高度不相同的梯形。

提高第二支路肿瘤细胞的纯度，所述Y型出口通道的第一支路和第二支路的宽度比为1.5～3。

使细胞平缓地分散进入多个平行微通道，进而产生变形，所述变形性检测流道两侧为锥形结构，锥形结构的突扩区域先与流道壁互成10°～60°夹角，再经平直延伸扩张至所需宽度。

确保细胞能够在流体剪切力与压力作用下发生明显变形，所述变形性检测流道有多条平行等距的微柱列分割成多个通道，通道截面为正方形，其边长与所测细胞直径的关系为：细胞直径为边长的50％～90％。

本发明所述的一种包括对细胞变形性进行多通道并行检测的微流控器件的检测系统，还包括注射器、照明装置、图像拍摄装置和PC机，所述注射器与样品入口连接，所述照明装置设置在变形性检测通道上方，所述图像拍摄装置设置在变形性检测通道下方，所述图像拍摄装置和PC机信号连接，所述注射器将样品液注入样品入口，流体经过微流控器件处理，图像拍摄装置拍摄到变形的细胞后将图像传输到计算机中。