[发明专利]一种基于涡胞旋转的肿瘤细胞形貌动态观测的微流控芯片装置

权利要求书

1.一种基于涡胞旋转的肿瘤细胞形貌动态观测的微流控芯片装置，包括芯片主体结构(1)、入口(2)、主通道(3)、对称分布的圆形和矩形微凹槽结构(4)、出口(5)、和下底板(6)；

入口(2)、主通道(3)、对称分布的圆形和矩形微凹槽结构(4)和出口(5)为芯片主体结构1上凹槽或孔洞结构，且各结构为芯片工作时流体流动区域；

对称分布的圆形和矩形微凹槽结构(4)入口宽度范围设定在600微米，矩形凹槽的高度和与其对称分布的圆形微凹槽半径均为400微米，以充分利用凹槽内三维涡胞结构实现CTCs的捕获和形貌动态追踪；

对称分布的圆形和矩形凹槽结构(4)位于主通道的两侧位置处，利用惯性升力作用和碰撞捕获机理，将循环肿瘤细胞捕获进凹槽内部，同时利用微凹槽内三维流场特性和流体与细胞的相互作用力，通过对入口雷诺数的调控实现所捕获的细胞的精准操控和形貌观测；

外周血液抽取装置选用5-30ml医用注射器，通过微流泵连接实验装置，使其通过入口(2)进入对称分布的圆形和矩形微凹槽结构(4)；所述芯片主体结构(1)和下底板(6)通过氧离子上下键合固定，下底板(6)置于芯片主体结构(1)底部，以支撑芯片主体结构并提供流动空间。

2.根据权利要求1所述的实现一种基于涡胞旋转的肿瘤细胞形貌动态观测的微流控芯片装置，其特征在于：通过控制雷诺数实现捕获CTCs的精准操控，利用不同雷诺数下微凹槽产生的不同涡胞流场，通过控制细胞轨道运动行为进行精准操控，实现循环肿瘤细胞的三维观测，并对其形貌进行三维重构；被凹槽捕获和观测记录后的CTCs通过降低入口雷诺数而排出，以进行后续鉴别、培养、富集。

3.根据权利要求1所述的实现一种基于涡胞旋转的肿瘤细胞形貌动态观测的微流控芯片装置，其特征在于：圆形和矩形微凹槽结构(4)对称分布，两种微凹槽形式产生不同结构的三维涡胞流场，两种结构都可以实现对捕获的CTCs三维空间旋转运动的精准操控，进而进行三维形貌动态追踪观测。

4.根据权利要求1所述的实现一种基于涡胞旋转的肿瘤细胞形貌动态观测的微流控芯片装置，其特征在于：外周血液从入口(2)进入主通道(3)中，由于CTCs与血液中其他细胞的尺寸差异，其在凹槽入口处获得惯性升力，并在对称分布的圆形和矩形微凹槽结构(4)被捕获；被捕获的CTCs在凹槽内进行稳定的轨道运动；同时充分利用微凹槽产生的三维涡胞结构，实现待测细胞的三维空间旋转观测，满足了血液中CTCs细胞的分选和三维形貌观测一体化操作要求。

5.根据权利要求1所述的实现一种基于涡胞旋转的肿瘤细胞形貌动态观测的微流控芯片装置，其特征在于：入口(2)、主通道(3)、对称分布的圆形和矩形微凹槽结构(4)和出口(5)为芯片主体结构(1)上凹槽或孔洞结构，且各结构为芯片工作时液体流动区域，且所述芯片主体结构(1)和下底板(6)由聚二甲基硅氧烷PDMS制成。