[发明专利]一种基于纳米-微米组合通道交流介电泳的高通量细胞分离装置及方法

权利要求书

1.一种基于纳米-微米组合通道交流介电泳的高通量细胞分离装置，其特征在于，至少包括：

ITO导电玻璃底片、聚二甲基硅氧烷PDMS微流控芯片以及信号采集系统；所述PDMS微流控芯片加工有通道的一面与所述ITO导电玻璃底片键合起来，构成微通道的细胞分离芯片；

所述ITO导电玻璃底片上的导电电路层沿着长方形的导电玻璃长边两侧分布有圆形的电源接线层；所述电源接线层是与外部高频交流电源的两极相连接；所述电源接线层沿着竖直方向，向玻璃底片的中心延伸方向是各自连接所述导电电路层中各个细胞分离结构单元中的电路导通端；

所述导电电路层产生的电场施加在纳米-微米组合通道内,微米通道与纳米通道宽度比值大于100，且微米通道宽度为2-5微米；

所述PDMS微流控芯片一面加工有凹的纳米-微米组合通道；

所述微米通道在长方形PDMS微流控芯片两短边端设有进样储液孔，所述PDMS微流控芯片两端的储液孔间设置有样液分流的主通道；所述样液分流的主通道沿竖直方向分布多个结构相同的细胞分离单元；所述细胞分离单元与所述主通道相连接；所述细胞分离单元与主通道连接的一侧有70°倾斜夹角的分流进样物理聚焦通道，物理聚焦通道的长度是物理聚焦通道的倾斜边在竖直方向上的投影长度；

所述物理聚焦通道沿芯片表面向芯片外边缘延伸方向是细胞分离结构单元的二级主通道；

所述二级主通道线宽比分离细胞尺寸大1-2微米，且每一个单独的细胞分离结构单元均与主通道成70°斜角，产生物理聚焦作用，细胞可在二级主通道上运动时通过分离门的最大电场力处；所述纳米通道和微米通道相互错开1微米。

2.根据权利要求1所述的一种基于纳米-微米组合通道交流介电泳的高通量细胞分离装置，其特征还在于：

自所述二级主通道中间部分在水平方向上，垂直于二级主通道向左右两侧的外延伸方向为电场集中分布区域；所述电场集中分布区域的两端通道与二级主通道交点处加工有纳米线宽的分离门；所述二级主通道在芯片竖直方向上的外边缘延伸方向设有细胞出样通道；所述出样通道末端设有细胞收集孔。

3.根据权利要求1所述的一种基于纳米-微米组合通道交流介电泳的高通量细胞分离装置，其特征还在于：

所述二级主通道设有所述分离门的一端连接所述ITO导电玻璃底片上的正极导电电路层；所述分离门的另一端连接所述ITO导电玻璃底片上导电电路层的负极；

在所述ITO导电玻璃底片两端正、负接线端子与外电源连接的电路中串联一参考电阻；所述信号放大元件的输出端与信号采集控制系统连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于纳米-微米组合通道交流介电泳的高通量细胞分离装置，其特征在于：

所述分离门位于二级主通道的侧壁，当细胞流经纳米-微米组合通道的分离门处实现细胞分离；

所述细胞分离结构单元结构均相同，相邻的两个细胞分离结构单元沿竖直方向处于对称结构。

5.基于权利要求1-4的一种细胞分离方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

S1：样品滴加；在所述进样储液孔中滴加少量的PBS缓冲液使通道润湿，连通所述细胞分离单元对应的导电电路层与所述二级主通道，并在所述主通道两端进样通道储液孔中滴加一定量的细胞混合样品；

S2：样品输运；接通高频交流电源，使得所述进样通道储液孔中的混合样品在压力作用下由所述芯片进样储液主通道分流口输运至各个所述二级主通道进行细胞分离；

所述主通道边缘两端的倾斜分流口形成的流场物理聚焦作用下，由主通道向分离门运动，当细胞在经过垂直二级主通道的分离门时，由于受电场力和压力的作用，继续沿直线向前运动；

S3：信号放大采集分析；通过计数通道两侧的ITO导电玻璃上的导电电路层部分，采集参考电阻两端电压的脉冲信号，采集到的信号通过参考电阻连接信号放大元件放大后，由信号采集控制系统进行记录并显示相应的检测数据。

6.根据权利要求5所述的细胞分离的方法，其特征在于：

所述导电电路产生的电场施加在纳米-微米组合通道内,微米线宽与纳米线宽比值大于100，且微米线宽仅为2-5微米；

所述分离门位于二级主通道的侧壁，当细胞流经纳米-微米组合通道的分离门处实现细胞分离；所述二级主通道入口与主通道成70°斜角，产生物理聚焦作用；所述纳米通道和微米通道相互错开1微米。