CN111454831B - 微流控芯片以及细胞分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种微流控芯片以及细胞分离装置，涉及微流控技术领域，包括：芯片本体，芯片本体开设有至少一组流体通道；流体通道包括主流通道和至少一个细胞捕获室，细胞捕获室的进口端与主流通道连通；导向件设置在主流通道内；导向件朝向细胞捕获室，在主流通道内形成对准进口端的导向轨迹。该微流控芯片可以具有多个与主流通道连通的细胞捕获室，实现从样本溶液中分离特定尺寸的目标细胞。分离的目标细胞可以分别被捕获在细胞捕获室中。多个细胞捕获室可以通过并联和/或串联的方式集成在该微流控芯片上，具有的高通量处理功能。这种微流控芯片结构不仅结构简单，操作简便，还能够精确目标细胞的数量，为试验提供了极大的便利。

Description

微流控芯片以及细胞分离装置

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，尤其是涉及一种微流控芯片以及细胞分离装置。

背景技术

CTC(循环肿瘤细胞)是指自发或受外界因素作用从癌症原发灶、转移灶进入外周血循环或体液(如脑脊液、腹水等)的肿瘤细胞。肿瘤细胞的脱落、侵袭并进入血液循环或体液是肿瘤转移的最初阶段，并为最终形成新的肿瘤转移灶提供了可能。

临床研究表明，CTC数量与癌症发展进程和转移密切相关，因此对CTC进行分离和计数，或者对CTC进行药物研究、核酸分析以及蛋白质分析等，均有助于癌症诊断、预后判断、监控以及药效评价等。

但是，现有技术中的细胞分离装置结构普遍较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微流控芯片以及细胞分离装置，以解决现有技术中细胞分离装置结构复杂的技术问题。

本发明提供的一种微流控芯片，包括：

芯片本体，所述芯片本体开设有至少一组流体通道；

所述流体通道包括主流通道和至少一个细胞捕获室，所述细胞捕获室的进口端与所述主流通道连通；

至少一个导向件，所述导向件设置在所述主流通道内；所述导向件朝向所述细胞捕获室，在所述主流通道内形成对准所述进口端的导向轨迹。

进一步的，所述流体通道还包括：

至少一个废液室和/或至少一个反应室；其中，所述细胞捕获室的出口端与所述废液室连通，或者所述细胞捕获室的出口端与所述反应室连通；

所述细胞捕获室的进口端横截面面积大于所述细胞捕获室的出口端横截面面积，以能够将目标细胞限制在所述细胞捕获室的内部。

进一步的，所述流体通道还包括：

流体控制结构，所述流体控制结构控制所述细胞捕获室与所述废液室之间连通或断开，或者控制所述细胞捕获室与所述反应室之间连通或断开。

进一步的，所述流体控制结构包括：

控制室，所述细胞捕获室与所述控制室的一侧连通，所述废液室和/或所述反应室与所述控制室的另一侧连通；

流体控制件，所述流体控制件装配在所述控制室内；所述流体控制件开设有至少一个第一控制流道和/或至少一个第二控制流道，所述细胞捕获室通过所述第一控制流道与所述废液室配合连通，和/或，所述细胞捕获室通过所述第二控制流道与所述反应室配合连通。

进一步的，所述流体控制件滑动装配在所述控制室内；所述流体控制件通过在所述控制室内滑动以控制所述细胞捕获室经所述第一控制流道与所述废液室连通，和/或，控制所述细胞捕获室经所述第二控制流道与所述反应室连通。

进一步的，所述废液室和所述反应室处于所述芯片本体的不同平面内；

所述第一控制流道和所述废液室处于所述芯片本体的同一平面内，所述第二控制流和所述反应室处于所述芯片本体的同一平面内。

进一步的，若干所述细胞捕获室的出口端通过若干所述第一控制流道与同一个所述废液室连通；和/或，若干所述细胞捕获室的出口端通过若干所述第二控制流道与若干所述反应室一一对应连通。

进一步的，所述芯片本体包括：

第一基板，所述主流通道、所述细胞捕获室、所述控制室和所述反应室为开设在所述第一基板上表面的凹槽结构；

第二基板，所述废液室为开设在所述第二基板上表面的凹槽结构，所述第二基板的下表面与所述第一基板上表面的所述反应室所在的区域相对盖合。

进一步的，所述导向件为导向板，所述导向板的高度小于所述主流通道的深度。

进一步的，所述微流控芯片还包括：

盖板，所述盖板与所述芯片本体相对盖合；

所述盖板上开设有至少一个入口和至少一个出口，所述入口与所述流体通道的首端对应，所述出口与所述流体通道的末端对应。

进一步的，所述流体通道的数量为双数，所述流体通道沿着所述主流通道两两成对，相邻所述主流通道至少在二者的首端相对贯通。

进一步的，若干所述细胞捕获室沿着所述主流通道的同一侧侧壁顺序排列，相邻所述主流通道的另一侧侧壁相互贯通。

本发明还提供了一种细胞分离装置，包括所述微流控芯片。

在上述技术方案中，该微流控芯片可以具有多个与主流通道连通的细胞捕获室，可以实现从样本溶液中分离特定尺寸的目标细胞。分离的目标细胞可以分别被捕获在只能装载单个目标细胞的细胞捕获室中。多个细胞捕获室可以通过并联和/或串联的方式集成在该微流控芯片上，足以保证该微流控芯片的高通量处理功能。这种微流控芯片结构不仅结构简单，操作简便，还能够精确目标细胞的数量，为试验提供了极大的便利。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例提供的芯片本体的立体图；

图2为图1所示的芯片本体的正视图；

图3为图1所示的芯片本体的仰视图；

图4为本发明一个实施例提供的流体通道的立体示意图；

图5为本发明一个实施例提供的流体通道的平面示意图；

图6为本发明一个实施例提供的流体通道的剖面示意图；

图7为本发明一个实施例提供的流体通道的连通状态示意图1；

图8为本发明一个实施例提供的流体通道的连通状态示意图2；

图9为本发明另一个实施例提供的芯片本体的立体图；

图10为图9所示的芯片本体的正视图；

图11为图9所示的芯片本体的仰视图；

图12为本发明另一个实施例提供的流体通道的立体示意图1；

图13为本发明另一个实施例提供的流体通道的立体示意图2；

图14为本发明另一个实施例提供的流体通道的平面示意图；

图15为本发明另一个实施例提供的流体通道的剖面示意图。

附图标记：

1、芯片本体；2、流体通道；

11、第一基板；12、第二基板；13、盖板；

131、入口；132、出口；

21、主流通道；22、细胞捕获室；23、导向件；

24、废液室；25、反应室；26、流体控制结构；

261、控制室；262、流体控制件；

263、第一控制流道；264、第二控制流道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图8所示，本实施例提供的一种微流控芯片，包括：

芯片本体1，所述芯片本体1开设有至少一组流体通道2；所述流体通道2包括主流通道21和至少一个细胞捕获室22，所述细胞捕获室22的进口端与所述主流通道21连通；至少一个导向件23，所述导向件23设置在所述主流通道21内；所述导向件23朝向所述细胞捕获室22，在所述主流通道21内形成对准所述进口端的导向轨迹。

使用时，可以将含有目标细胞CTC的样本溶液，如血液、脑髓液等引入主流通道21的首端，此时含有目标细胞CTC的样本溶液会在导向件23的导向作用下，沿着导向件23形成的导向轨迹朝向细胞捕获室22方向流动，而对应的细胞捕获室22便会将样本溶液中单个CTC从样本溶液中分离出来，提高CTC的捕获效率。细胞捕获室22的数量很多时，当前一个细胞捕获室22捕获了CTC后，样本溶液中其余的CTC会经过导向件23与细胞捕获室22之间的间隙继续流动，被后一个细胞捕获室22继续捕获，使多个细胞捕获室22均能够捕获到CTC。与此同时，样本溶液被分离出CTC的废液，如白细胞、红细胞等血细胞和杂质便会继续沿着主流通道21流动至其末端，从该末端被收集并排出。此时，还可以向主流通道21引入洗涤缓冲液，对捕获的CTC和微流控芯片通道进行冲洗，除去残留的杂质，这样便可实现使用该微流控芯片从样本溶液中分离纯化CTC。

由上可知，该微流控芯片可以具有多个与主流通道21连通的细胞捕获室22，可以实现从样本溶液中分离特定尺寸的目标细胞。分离的目标细胞可以分别被捕获在只能装载单个目标细胞的细胞捕获室22中。多个细胞捕获室22可以通过并联和/或串联的方式集成在该微流控芯片上，足以保证该微流控芯片的高通量处理功能。由于整个CTC捕获过程中并不需要复杂的泵阀结构，也不需要繁复的操作过程，因此该微流控芯片使用简便、成本低，还易于与下游的生物分析方法如蛋白质分析、核酸分析等兼容。

在一个实施例中，所述流体通道2还包括：至少一个废液室24和/或至少一个反应室25；其中，所述细胞捕获室22的出口端与所述废液室24连通，或者所述细胞捕获室22的出口端与所述反应室25连通；所述细胞捕获室22的进口端横截面面积大于所述细胞捕获室22的出口端横截面面积，以能够将目标细胞限制在所述细胞捕获室22的内部。

因此，当CTC被对应的细胞捕获室22捕获以后，废液不仅可以通过该主流通道21继续流动至其末端，而且还能够经过对应的细胞捕获室22流入到废液室24，有利于提高CTC的分离纯化程度。因为细胞捕获室22和废液室24连通后，细胞捕获室22流通性好，不容易滞留任何非CTC的成分。由于CTC的尺寸约为12～30μm，血细胞的大小2～15μm，因此所述细胞捕获室22的进口端横截面面积，以及所述细胞捕获室22的出口端横截面面积可以根据CTC的尺寸进行针对性设置。此过程中，由于所述细胞捕获室22的进口端横截面面积大于所述细胞捕获室22的出口端横截面面积，所以能够将目标细胞限制在所述细胞捕获室22的内部。

除此之外，该流体通道2还具有反应室25，该反应室25可以用于存储药物、试剂等，当CTC被从样品溶液中分离捕获后，可以通过与水相互不相容的生物兼容性有机试剂将各个原本通过主流通道21连通的细胞捕获室22隔离开，然后实现对单个细胞进行培养、裂解、药物筛选等操作。

继续参考图4至图8所示，所述流体通道2还包括：流体控制结构26，所述流体控制结构26控制所述细胞捕获室22与所述废液室24之间连通或断开，或者控制所述细胞捕获室22与所述反应室25之间连通或断开。同时参考图9至图15所示，所述流体通道2的数量为双数，所述流体通道2沿着所述主流通道21两两成对，优选的为两两对称的结构，相邻所述主流通道21至少在二者的首端相对贯通。例如，若干所述细胞捕获室22沿着所述主流通道21的同一侧侧壁顺序排列，相邻所述主流通道21的另一侧侧壁相互贯通。因此，通过将流体通道2对称的结合在一起，可以通过一个共同的流体通道2通用一个入口131和/或出口132，以此来进一步提高微流控芯片的处理通量。

进一步的，所述流体控制结构26包括：控制室261，所述细胞捕获室22与所述控制室261的一侧连通，所述废液室24和/或所述反应室25与所述控制室261的另一侧连通；流体控制件262，所述流体控制件262装配在所述控制室261内；所述流体控制件262开设有至少一个第一控制流道263和/或至少一个第二控制流道264，所述细胞捕获室22通过所述第一控制流道263与所述废液室24配合连通，和/或，所述细胞捕获室22通过所述第二控制流道264与所述反应室25配合连通。

因此，通过该流体控制结构26的流体控制件262与控制室261之间的控制配合，可以单独将所述细胞捕获室22经过所述第一控制流道263与所述废液室24配合连通，或者使所述细胞捕获室22无法经过所述第一控制流道263与所述废液室24配合连通，进而切断所述细胞捕获室22与所述废液室24之间的配合连通。在此过程中，当所述细胞捕获室22经过所述第一控制流道263与所述废液室24配合连通时，废液便可以从所述细胞捕获室22内经过所述第一控制流道263流入所述废液室24进行收集，从而从该废液室24被集中排出。

另外，还可以单独将所述细胞捕获室22经过所述第二控制流道264与所述反应室25配合连通，或者使所述细胞捕获室22无法经过所述第二控制流道264与所述反应室25配合连通，进而切断所述细胞捕获室22与所述反应室25之间的配合连通。在此过程中，可以通过控制所述细胞捕获室22与所述反应室25之间的连通或断开，对应的实现对单个细胞进行培养、裂解、药物筛选等操作。

该流体控制结构26可以通过相变阀等实现对第一控制流道263或第二控制流道264的贯通或封堵，进而实现所述细胞捕获室22与所述废液室24之间的连通或断开，或者实现所述细胞捕获室22与所述反应室25之间的连通或断开。除此之外，也可以采用其他流体控制结构26控制所述细胞捕获室22与所述废液室24之间连通或断开，或者控制所述细胞捕获室22与所述反应室25之间连通或断开。本领域技术人员可以根据需求选择合适的流体控制结构26，在此不做限定。

例如，结合图4至图8所示，所述流体控制件262滑动装配在所述控制室261内；所述流体控制件262通过在所述控制室261内滑动以控制所述细胞捕获室22经所述第一控制流道263与所述废液室24连通，和/或，控制所述细胞捕获室22经所述第二控制流道264与所述反应室25连通。

其中，所述控制室261和所述主流通道21可以为相互平行的直线型结构，所述流体控制件262可以为与所述控制室261形状匹配的直线型滑块。除此之外，所述控制室261和所述流体控制件262也可以为相互配合的弧形结构或者异形结构等。另外，所述废液室24和所述反应室25可以处于所述芯片本体1的不同平面内，此时所述第一控制流道263和所述废液室24处于所述芯片本体1的同一平面内，所述第二控制流道264和所述反应室25处于所述芯片本体1的同一平面内。

优选的，此时所述细胞捕获室22还可以同时与所述废液室24和所述反应室25的至少一部分平面重合。除此之外，所述废液室24和所述反应室25也可以处于同一平面内，通过调整所述废液室24和所述反应室25的相对位置关系，并与第一控制流道263和第二控制流道264形成有效的连通配合即可。本领域技术人员可以根据需求对流体通道2在该微流控芯片内的相关配合结构进行设置，在此不做限定。

以所述控制室261和所述主流通道21为相互平行的直线型结构，所述流体控制件262为与所述控制室261形状匹配的直线型滑块为例。如图5和图6所示，当流体控制件262在控制室261内往复运动时，可以将所述细胞捕获室22通过所述第一控制流道263与所述废液室24对齐连通，因此废液便可以从所述细胞捕获室22经过所述第一控制流道263流入所述废液室24内。在此连通的状态下，当流体控制件262在控制室261内继续滑动时，所述第一控制流道263便会与所述细胞捕获室22和所述废液室24之间形成错位，此时，所述细胞捕获室22无法经过所述第一控制流道263与所述废液室24配合连通，进而切断所述细胞捕获室22与所述废液室24之间的配合连通。

同理的，如图7和图8所示，当流体控制件262在控制室261内往复运动时，可以将所述细胞捕获室22通过所述第二控制流道264与所述反应室25对齐连通。在此连通的状态下，当流体控制件262在控制室261内继续滑动时，所述第二控制流道264便会与所述细胞捕获室22和所述反应室25之间形成错位，此时，所述细胞捕获室22无法经过所述第二控制流道264与所述反应室25配合连通，进而切断所述细胞捕获室22与所述反应室25之间的配合连通。

进一步的，所述流体控制件262与所述控制室261之间设置有密封层和/或润滑层。因此，通过设置了密封层和/或润滑层，当流体控制件262在控制室261内滑动时，便可以与控制室261之间形成良好的嵌套效果，保持流体的密封性和滑动的顺畅性。该密封层或润滑层可以在流体控制件262和控制室261之间涂覆密封胶、润滑油等，例如凡士林，也可以在流体控制件262和控制室261之间加入橡胶密封垫，在此不做限定。

其中，若干所述细胞捕获室22的出口端可以通过若干所述第一控制流道263与同一个所述废液室24连通。此时，废液会通过若干所述细胞捕获室22的出口端排出，而经过若干所述第一控制流道263进入到同一个废液室24内进行汇集。另外，若干所述细胞捕获室22的出口端通过若干所述第二控制流道264与若干所述反应室25一一对应连通。此时，由于若干所述细胞捕获室22、若干所述第二控制流道264以及若干所述反应室25一一单独连通，从而可以形成若干单独腔室结构，能够用来对单个细胞进行独立的培养、裂解、药物筛选等操作。

在一个实施例中，所述芯片本体1包括：第一基板11，所述主流通道21、所述细胞捕获室22、所述控制室261和所述反应室25为开设在所述第一基板11上表面的凹槽结构；第二基板12，所述废液室24为开设在所述第二基板12上表面的凹槽结构，所述第二基板12的下表面与所述第一基板11上表面的所述反应室25所在的区域相对盖合。

除此之外，所述主流通道21、所述细胞捕获室22、所述控制室261、所述反应室25和所述废液室24也可以为在芯片本体1的内部开设的内腔结构，此时该内腔结构具有与该芯片本体1的外部连通的连通口，以便可以将样品溶液和废液引入或排出。

其中，所述导向件23可以为导向板，所述导向板的高度小于所述主流通道21的深度，即导向板的顶部距离主流通道21的顶部的距离H可以为0＜H＜D，其中D为CTC的尺寸。因此，导向板的顶部便会与主流通道21的顶部之间形成间隙，样品溶液可以沿着该间隙向主流通道21的末端流动。另外，导向板在主流通道21内形成的夹角θ可以为0°＜θ＜180°，导向板的前端可以位于细胞捕获室22的进口端的宽度范围内的任意位置，设定二者之间的距离为V，则0＜V＜2D。优选的，40°＜θ＜145°，0.75D＜V＜1.5D。

另外，所述细胞捕获室22为圆弧形室、漏斗形室或方形室。当所述细胞捕获室22为圆弧形室，可以设定所述细胞捕获室22的进口端宽度尺寸W为0.75D＜W＜1.75D，所述细胞捕获室22的出口端宽度尺寸L为0＜L＜D，其中D为CTC的尺寸。优选的，细胞捕获室22的进口端宽度尺寸W为D＜W＜1.5D，细胞捕获室22的出口端宽度尺寸L为0.3D＜L＜0.8D。

进一步的，还包括：盖板13，所述盖板13与所述芯片本体1相对盖合；所述盖板13上开设有至少一个入口131和至少一个出口132，所述入口131与所述流体通道2的首端对应，所述出口132与所述流体通道2的末端对应。

该微流控芯片上的流体通道2可以通过注塑、热压、光刻等成型加工技术加工而得。该微流控芯片的材质可以是玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等中的一种或多种。当微流控芯片的第一基板11、第二基板12和盖板13在成型加工之后，可以利用激光键合、超声键合、热压键合、胶粘剂键合等中的一种或多种键合方式键合在一起，从而形成一个完整的微流控芯片。

在整个细胞分离纯化过程中，为了加速CTC向细胞捕获室22流动，还可以通过外力辅助的方式实现，如外力可以是重力或磁场力等。为了使该微流控芯片的生物兼容性更好，防止在流体通道2中产生污垢，还可以对该微流控芯片进行亲水改性处理。亲水改性所使用的改性试剂可以是纳米颗粒改性液、硅烷化偶联试剂、表面活性剂、蛋白质溶液等，用于亲水改性的方法可以是气相沉积、物理吸附或共价结合等。

实施例1

如图1至图8所示，该微流控芯片的盖板13包括入口131和两个出口132。入口131和其中一个出口132位于主流通道21的上方，分别用于向主流通道21引入样本溶液和导出废液，另一个出口132位于废液室24的上方，用于排气和/或导出废液。微流控芯片的第二基板12包括废液室24，第二基板12的下表面贴合在第一基板11的上表面，微流控芯片的第一基板11中包括主流通道21、位于主流通道21一侧的细胞捕获室22和位于主流通道21中的导向板。在一个微流控芯片中至少含有一个细胞捕获室22，细胞捕获室22为圆弧形，其进口端宽度尺寸W为W＝1.25D(D为CTC的尺寸大小)，出口端宽度尺寸L为L＝0.75D。导向板与主流通道21的侧壁成一定倾斜角度而分布于主流通道21中，并且每个导向板与每个细胞捕获室22一一对应。导向板的末端与主流通道21的远离细胞捕获室22的一侧壁连接，并且所成夹角为θ＝135°。导向板的前端位于细胞捕获室22进口端宽度范围内的任意位置，但是与位于细胞捕获室22一侧的主流通道21的侧壁具有一定距离V＝1.25D。除此之外，导向板的顶部距离主流通道21的顶部的距离H为H＝0.75D。在第一基板11上还包括反应室25和控制室261，控制室261用于装配流体控制件262，流体控制件262上包括第一控制流道263和第二控制流道264，第一控制流道263和第二控制流道264贯穿流体控制件262，且第一控制流道263和第二控制流道264分别分布在不同的水平面上。

微流控芯片的第一基板11和第二基板12可以通过注塑成型，材质是COC；盖板13可以通过软光刻技术加工而得，材质是PDMS。微流控芯片的各层结构在成型加工之后，可以利用激光键合和等离子体键合方式进行封装，从而形成一个完整的微流控芯片。微流控芯片在使用前可以使用5％牛血清白蛋白溶液进行包被，以提高芯片的生物兼容性。

处于初始状态的微流控芯片，所述第一控制流道263与所述细胞捕获室22和所述废液室24之间形成错位，此时，所述细胞捕获室22无法经过所述第一控制流道263与所述废液室24配合连通。当流体控制件262在控制室261内往复运动时，可以将所述细胞捕获室22通过所述第一控制流道263与所述废液室24对齐连通，因此样本溶液，如血液从入口131引入流体通道2中时，样本溶液会沿着主流通道21流动，并且在流动到细胞捕获室22的进口端时，由于导向板的引导作用和空间位阻作用，样本溶液会倾向于流进细胞捕获室22。此时，如果有CTC流进细胞捕获室22，那么将被捕获，而诸如白细胞、红细胞等血细胞和杂质则会从细胞捕获室22的出口端流出，流进废液室24。细胞捕获室22在捕获一个CTC后，由于空间位阻的作用，样本溶液中剩余的CTC不能再进入该细胞捕获室22，只能继续随着样本溶液沿着主流通道21流动，在下一个细胞捕获室22中被捕获。以此类推，最终CTC将被捕获在细胞捕获室22中，而废液将流进废液室24中和从出口132流出。此时可以从入口131引入洗涤缓冲液，对捕获的CTC和流体通道2进行冲洗，除去残留的杂质，因此便可以通过用该微流控芯片从样本溶液中分离纯化CTC。

实施例2

如图12至图15所示，实施例2和实施例1对细胞的分离纯化原理一样，并且所使用的微流控芯片都是从下到上依次包括第一基板11、第二基板12和盖板13。实施例2与实施例1所使用的微流控芯片区别在于，在实施例2的微流控芯片中，主流通道21的两侧都含有细胞捕获室22、第一控制流道263、第二控制流道264、废液室24、反应室25、流体控制件262和控制室261。除此之外，在实施例2的微流控芯片中，导向板呈“人”字形，导向板的左右两侧呈镜像对称。因此，该种微流控芯片将会增大对样本溶液的处理通量。

在微流控芯片处于初始状态时，所述第一控制流道263与所述细胞捕获室22和所述废液室24之间形成错位，此时，所述细胞捕获室22无法经过所述第一控制流道263与所述废液室24配合连通。当流体控制件262在控制室261内往复运动时，可以将所述细胞捕获室22通过所述第一控制流道263与所述废液室24对齐连通，因此当样本溶液，如血液从入口131引入微流控芯片中时，样本溶液会沿着主流通道21流动，并且在流动到细胞捕获室22的进口端时，由于导向板的引导作用和空间位阻作用，样本溶液会倾向于流进分布于主流通道21两侧的细胞捕获室22。此时，如果有CTC流进细胞捕获室22，那么将被捕获，而诸如白细胞、红细胞等血细胞和杂质则会从细胞捕获室22的出口端流出，流进废液室24。细胞捕获室22在捕获一个CTC后，由于空间位阻的作用，样本溶液中剩余的CTC不能再进入该细胞捕获室22，只能继续随着样本溶液沿着主流通道21流动，在下一个细胞捕获室22中被捕获。以此类推，最终CTC将被捕获在分布于主流通道21两侧的细胞捕获室22中，而废液将流进废液室24中和从出口132流出。此时可以从入口131引入洗涤缓冲液，对捕获的CTC和流体通道2进行冲洗，除去残留的杂质，因此便可以通过用该微流控芯片从样本溶液中分离纯化CTC。

实施例3

该微流控芯片除了可用于对细胞分离纯化，还可以在单细胞水平对细胞进行分析。实施例3所使用的细胞分析方法是对细胞进行培养，从单细胞水平观察细胞生长变化。当使用实施例1所述的方法从样本溶液中分离纯化CTC后，可以从入口131引入细胞培养液，使得细胞培养液至少充满细胞捕获室22和主流通道21。然后在控制室261内移动流体控制件262，使所述第一控制流道263与所述细胞捕获室22和所述废液室24之间形成错位，同时也使所述第二控制流道264与所述细胞捕获室22和所述反应室25之间形成错位，此时便可以密封细胞捕获室22的出口端。接着，从入口131向微流控芯片中引入与细胞培养液互不相容的生物兼容性有机溶剂，该有机试剂可以是氟油、硅油、石蜡油等。此时，由于与细胞捕获室22被完全密封，且细胞培养液是不可压缩流体，那么有机溶剂将不会流进细胞捕获室22中，而是沿着主流通道21流动，并将其中的细胞培养液进行置换。最终，CTC将被隔离在各自的细胞捕获室22中互不干扰。由于此时细胞捕获室22中依然充满细胞培养液，因此可以通过对CTC进行培养，观察细胞的生长变化。

实施例4

作为一种细胞分析方法，实施例4所述的是在细胞分离纯化后使用细胞对药物进行筛选。当使用实施例1所述的方法从样本溶液中分离纯化CTC后，在控制室261内移动流体控制件262，使所述第一控制流道263与所述细胞捕获室22和所述废液室24之间形成错位，同时使所述第二控制流道264与所述细胞捕获室22和所述反应室25之间形成连通位，从而保证细胞捕获室22中的液体可以顺畅流进反应室25。由于反应室25与细胞捕获室22之间一一对应，反应室25分别含有浓度相同的不同药物，它们以冻干的状态预先保存在流体通道2中。当从入口131向流体通道2引入细胞培养液时，溶液会经主流通道21流进细胞捕获室22，然后最终通过流体通道2流进反应室25。由于溶液在反应室25中的流动速度缓慢，因此反应室25中的药物不会扩散进主流通道21，而导致不同药物相互干扰。当流体通道2充满溶液之后，可以使用上述的生物兼容性有机试剂和相同的方法置换主流通道21中的溶液。由于细胞培养液是不可压缩流体，因此有机试剂不会进入细胞捕获室22。最终，各个CTC被隔离在独自的细胞捕获室22中，可以从单细胞水平研究CTC对药物的刺激响应。在细胞培养过程中，药物从反应室25中扩散到细胞捕获室22，最终导致CTC在药物的刺激下做出不同的响应，从而可以筛选出对该种CTC伤害最大的药物。

本发明还提供了一种细胞分离装置，包括所述微流控芯片。由于所述微流控芯片的具体结构、功能原理以及技术效果均在前文详述，在此便不再赘述。任何有关于所述微流控芯片的技术内容均可参考前文的记载。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：

芯片本体，所述芯片本体开设有至少一组流体通道；

所述流体通道包括主流通道和至少一个细胞捕获室，所述细胞捕获室的进口端与所述主流通道连通；

至少一个导向件，所述导向件设置在所述主流通道内；所述导向件朝向所述细胞捕获室，在所述主流通道内形成对准所述进口端的导向轨迹；所述导向件为导向板，所述导向板的高度小于所述主流通道的深度；

所述流体通道还包括：至少一个废液室和至少一个反应室；其中，所述细胞捕获室的出口端与所述废液室连通，所述细胞捕获室的出口端与所述反应室连通；若干所述细胞捕获室的出口端与同一个所述废液室连通；

所述细胞捕获室的进口端横截面面积大于所述细胞捕获室的出口端横截面面积，以能够将目标细胞限制在所述细胞捕获室的内部；

所述流体通道还包括：流体控制结构，所述流体控制结构控制所述细胞捕获室与所述废液室之间连通或断开，控制所述细胞捕获室与所述反应室之间连通或断开。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述流体控制结构包括：

控制室，所述细胞捕获室与所述控制室的一侧连通，所述废液室和/或所述反应室与所述控制室的另一侧连通；

流体控制件，所述流体控制件装配在所述控制室内；所述流体控制件开设有至少一个第一控制流道和/或至少一个第二控制流道，所述细胞捕获室通过所述第一控制流道与所述废液室配合连通，和/或，所述细胞捕获室通过所述第二控制流道与所述反应室配合连通。

3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述流体控制件滑动装配在所述控制室内；所述流体控制件通过在所述控制室内滑动以控制所述细胞捕获室经所述第一控制流道与所述废液室连通，和/或，控制所述细胞捕获室经所述第二控制流道与所述反应室连通。

4.根据权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，所述废液室和所述反应室处于所述芯片本体的不同平面内；

所述第一控制流道和所述废液室处于所述芯片本体的同一平面内，所述第二控制流道和所述反应室处于所述芯片本体的同一平面内。

5.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，若干所述细胞捕获室的出口端通过若干所述第一控制流道与同一个所述废液室连通；和/或，若干所述细胞捕获室的出口端通过若干所述第二控制流道与若干所述反应室一一对应连通。

6.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体包括：

第一基板，所述主流通道、所述细胞捕获室、所述控制室和所述反应室为开设在所述第一基板上表面的凹槽结构；

第二基板，所述废液室为开设在所述第二基板上表面的凹槽结构，所述第二基板的下表面与所述第一基板上表面的所述反应室所在的区域相对盖合。

7.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片还包括：

盖板，所述盖板与所述芯片本体相对盖合；

所述盖板上开设有至少一个入口和至少一个出口，所述入口与所述流体通道的首端对应，所述出口与所述流体通道的末端对应。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述流体通道的数量为双数，所述流体通道沿着所述主流通道两两成对，相邻所述主流通道至少在二者的首端相对贯通。

9.根据权利要求8所述的微流控芯片，其特征在于，若干所述细胞捕获室沿着所述主流通道的同一侧侧壁顺序排列，相邻所述主流通道的另一侧侧壁相互贯通。

10.一种细胞分离装置，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的微流控芯片。

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