[发明专利]集成惯性与确定性侧向位移技术的稀有细胞多级分选微流控器件

说明书

本发明公开一种集成惯性与确定性侧向位移技术的稀有细胞多级分选微流控器件，集成器件上一端设有样品入口，样品入口下方连通于螺旋流道，螺旋流道另一端连通有突扩结构，突扩结构另一端分裂为第一分支流道和确定性侧向位移流道，第一分支流道末端设有血细胞出口；确定性侧向位移流道另一端分裂为第二分支流道和第三分支流道，第二分支流道末端设有残余血细胞出口，第三分支流道末端设有稀有细胞出口。本发明通过集成惯性螺旋及确定性侧向位移两级流道，充分利用惯性螺旋的高通量优势及确定性侧向位移的高精度优势，并通过巧妙集成在简单结构基础上实现对稀有癌细胞的高通量、高纯度分选，克服现有分选芯片只基于某种单一技术，难以同时实现高通量与高纯度分选的不足。

技术领域

本发明专利属于多级分选微流控器件技术，尤其涉及的是一种用于稀有细胞粒子高通量、高纯度分选的微流控器件。

背景技术

循环肿瘤细胞(Circulating tumor cells,CTCs)作为进入人体外周循环血液的种子，在临床上被认为是肿瘤发生转移的早期征兆，检测血液中循环肿瘤细胞对癌症病情的早期诊断具有重要意义。CTCs检测最大的挑战在于其数量极其稀少，通常情况下其对人体正常血细胞的比例仅约为1:10⁹，或在1mL血液中仅有1-100个CTCs。因此，如何高效、准确地从全血中移除背景血细胞，并捕获稀有循环肿瘤细胞是后续对其检测、分析的重要前提。兴起于20世纪90年代的微流控(Microfluidics)技术通过微米级流道精确操控微升、毫升级别样品。得益于其特征尺寸与细胞尺寸刚好匹配，这些微流控器件具有样品消耗量低、操控精度高的先天优势，在细胞分选应用方面潜力巨大。依据是否借助外力场，微流控细胞分选技术可大致分别被动分选技术和主动分选技术两大类，其中被动技术包括微结构过滤、场流及水力分选、仿生分选、惯性分选、确定性侧向位移分选、亲和性分选等；而主动分选技术包括磁分选、声分选、光分选、介电泳分选等。各主动分选方法虽然具备较高的分选精度，但通常情况下通量极低，且生成外场需要昂贵的硬件设备，成本高昂且操作繁琐。而各被动分选技术在高通连条件下兼能保证一定的分选精度，且结构更为简单，故而应用更为广泛。

各主、被动分选技术虽然在近些年都取得了长足的发展，但也在纯度、回收率及通量三个重要指标上存在各自的不足，尤其是考虑到三者之间一般存在互相博弈的关系，如通量的上升会导致纯度的下降，为追求高纯度往往要牺牲回收率等，单一分选技术很难同时满足CTCs高通量、高纯度、高回收率的分选要求。在综合考虑各种分选方法技术特点的基础上，本发明专利巧妙的将具备高通量优势的惯性螺旋技术及具备高精度优势的确定性侧向位移技术相集成，在简单结构的基础上，力求实现CTCs的高通量、高精度分选。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种集成惯性与确定性侧向位移技术的稀有细胞多级分选微流控器件，用于稀有细胞粒子的高通量、高纯度分选。

技术方案：本发明的一种集成惯性与确定性侧向位移技术的稀有细胞多级分选微流控器件，包括集成器件，所述集成器件上一端设有样品入口，在集成器件内，样品入口的下方连通于螺旋流道，螺旋流道的另一端连通有突扩结构，突扩结构的另一端分裂为两个支路，一个为第一分支流道，另一个为确定性侧向位移流道；所述第一分支流道与确定性侧向位移流道相并联，第一分支流道的末端设有血细胞出口；所述确定性侧向位移流道的另一端分裂为相并联的第二分支流道和第三分支流道，第二分支流道的末端设有残余血细胞出口，第三分支流道的末端设有稀有细胞出口。

其中，通过突扩结构以及后续的分支，分别将大部分血细胞经第一分支流道导入血细胞出口，同时将残余血细胞及稀有细胞导入二级确定性侧向位移流道。

进一步的，所述第一分支流道与确定性侧向位移流道并联后作为一个整体串联于突扩结构之后；所述第二分支流道与第三分支流道并联后作为一个整体串接于确定性侧向位移流道之后。