[发明专利]一种低流速下实现细胞快速精准分选的微流控芯片及方法

说明书

本发明公开了一种低流速下实现细胞快速精准分选的微流控芯片及方法，包括微流控芯片流道层，所述微流控芯片流道层包括样品流双分入口流道、鞘流入口流道、挤压直流道、收缩扩张阵列流道、分选直流道和突扩分选流道，黏弹性鞘流和黏弹性样品流均采用黏弹性溶液，细胞在收缩扩张阵列流道中依据其尺寸进行不同程度的横向迁移，实现了在简单流道结构中的快速分选，同时在低流速下进行，对易损细胞具有一定的保护作用。

技术领域

本发明涉及基于微流控芯片的生物粒子操控领域，具体涉及一种集成黏弹性直流道壁面和流道中心双平衡位置聚焦技术和收缩扩张阵列流道分选技术以实现细胞基于尺寸分选的微流控芯片及方法。

背景技术

目前，稀有细胞如循环肿瘤细胞(CTCs)的检测已广泛运用于恶性肿瘤患者的早期诊断、预后评估、疗效检测和个性化治疗，故操作简单、精确度高的稀有细胞检测设备成为临床应用的研究热点。

微流控芯片以其样品量少、成本低廉、操作简单、检测快速和精度较高的优点，在稀有细胞的检测和分选等领域具有巨大发展潜力和广泛应用前景。目前，在用于细胞分选的惯性被动操控技术的微流控芯片中，收缩扩张阵列结构已经成为广泛使用的通道形式，有加速粒子聚焦的作用。为实现有效的细胞分选，常见的牛顿流体惯性微流控技术通常在较高流速下进行，分选效率较高，但对于小尺寸细胞的操控精度有限，且对易损细胞并不友好。而在惯性直流道中黏弹性流体的流速较低，细胞操控效率受到一定限制，但对粒子有较高的区分精度。故而结合收缩扩张阵列流道与黏弹性流体的优点解决细胞操控效率与精度的矛盾具有十分重要的意义。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种低流速下实现细胞快速精准分选的微流控芯片及方法，本发明集成黏弹性直流道壁面和流道中心双平衡位置聚焦技术和收缩扩张阵列流道分选技术，实现不同细胞依据其尺寸特性在低流速下进行快速精准分选，对小尺寸细胞依旧具有较好的分选效果且对易损细胞具有一定的保护作用。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种低流速下实现细胞快速精准分选的微流控芯片，包括微流控芯片流道层，所述微流控芯片流道层包括样品流双分入口流道、鞘流入口流道、挤压直流道、收缩扩张阵列流道、分选直流道和突扩分选流道，其中：

所述样品流双分入口流道包括样品入口、第一样品流入口流道、第二样品流入口流道，所述第一样品流入口流道的进口端、第二样品流入口流道的进口端均与样品入口连通，所述第一样品流入口流道的出口端、第二样品流入口流道的出口端均与挤压直流道的进口端连通。

所述鞘流入口流道一端设置有鞘流入口，另一端与挤压直流道的进口端连通，且所述鞘流入口流道位于第一样品流入口流道、第二样品流入口流道之间。

所述挤压直流道的出口端、收缩扩张阵列流道、分选直流道和突扩分选流道依次连接，所述突扩分选流道的出口端设置有第一流道出口、第二流道出口和第三流道出口，且所述第一流道出口、第一样品流入口流道位于同一侧。所述第三流道出口、第二样品流入口流道位于同一侧。

所述收缩扩张阵列流道包括一个以上的扩张流道、一个以上的收缩流道，所述扩张流道、收缩流道交替排列，且相邻的扩张流道、收缩流道相互连通，所述扩张流道的宽度大于收缩流道的宽度。所述突扩分选流道的宽度大于分选直流道的宽度。

优选的：所述第一样品流入口流道、第二样品流入口流道关于鞘流入口流道对称设置。

优选的：所述鞘流入口流道的出口段与第一样品流入口流道的出口段之间的夹角为锐角。所述鞘流入口流道的出口段与第二样品流入口流道的出口段之间的夹角为锐角。

优选的：所述鞘流入口流道、挤压直流道、收缩扩张阵列流道、分选直流道和突扩分选流道在同一轴线上。

优选的：所述挤压直流道、分选直流道的宽度相同。