CN119193286B 一种螺旋结构惯性聚焦微流控细胞筛选装置及其筛选方法 （南昌航空大学）

号US2017297025A1,2017.1一种螺旋结构惯性聚焦微流控细胞筛选装本发明提供了一种螺旋结构惯性聚焦微流的单环平面螺旋结构通道设有至少两个入口通泵调节血液样本及鞘流液的流量调节单环平面2所述单环平面螺旋结构通道的起始点通过分支连接设有至少两个所述单环平面螺旋结构设有多个突刺结构，所述突刺结构具体部分椭圆轮廓线A关于所述部分椭圆轮廓线A的顶点o对称，每个所述部分椭圆轮廓线的端点a与相邻的所述单环平面螺旋结构外侧截面轮廓端点b通过半径为r的倒圆角弧线B衔接，单环平面螺旋结构通道横截面高度均为α,所述部分椭圆轮廓线A的延长线D与所述单环平所述阿基米德螺线通过笛卡尔坐标系绘制，所述阿基米德螺线的其尔坐标系的位置赋值为θ,所述阿基米德螺线的其中一点与所述笛卡尔坐标系的坐标原点所形成的向量与所述笛卡尔坐标系的横轴正方向所形成的夹角为2πθ；其中一个所述突刺与所述突刺结构短轴长度L在数值上存在关其中一个所述突刺结构的起始点θs在所述笛卡尔坐标系的坐标方程35.一种螺旋结构惯性聚焦微流控细胞筛选装置的筛选方法，采用权利要求1_4任一项S1：将含有鞘流液及粒径不同的混合颗粒溶液S2：驱动注射泵使所述流体溶液流动，所述内壁通道入口的层流以流量为总流量Q的S3：通过调节血液样本及鞘流液的流量调节单环平面螺旋结构通道的起始点雷诺数，使雷诺数在45～60时，通过目标细胞人乳腺癌细胞、肺癌人类使雷诺数在60～70时，通过目标细胞人乳腺癌细胞、肺癌人类使雷诺数在90～100时，通过未分选细胞与肺癌人类肺泡基底上皮细胞在出口通道的S4：通过流式细胞仪进行后处理，对分选的目标细6.根据权利要求5所述的一种螺旋结构惯性聚焦微流控细胞筛选装置的筛选方法，其45胞惯性升力与迪安阻力竞争的强弱关系，即Rr越大说明细胞所受惯性升力大于迪安阻力6所述部分椭圆轮廓线A关于所述部分椭圆轮廓线A的顶点o对称，每个所述部分椭圆轮廓线的端点a与相邻的所述单环平面螺旋结构外侧截面轮廓端点b通过半径为r的倒圆角弧线B环平面螺旋结构通道横截面高度均为α,所述部分椭圆轮廓线A的延长线D与所述单环平面笛卡尔坐标系的位置赋值为θ,所述阿基米德螺线的其中一点与所述笛卡尔坐标系的坐标原点所形成的向量与所述笛卡尔坐标系的横轴正方向所形成的夹角为2πθ；其中一个所述[0014]进一步的，其中一个所述突刺结构的起始点θs在所述笛卡尔坐标系坐标方程式7[0024]进一步的，所述单环平面螺旋结构通道的矩形横截面高度为450um，浮动值为±10um，所述入口通道矩形截面高度、所述出口通道矩形截面高度均为180um，浮动值为±[0027]S2：驱动注射泵使流体溶液流动，所述内壁通道入口的层流以流量为总流量Q的[0032]使雷诺数在90～100时，通过未分选细胞与肺癌人类肺泡基底上皮细胞在出口通8[0044]图8为本发明一实施例的分选目标细胞为人乳腺癌细胞和肺癌人类肺泡基底上皮细胞的螺旋结构惯性聚焦微流控细胞筛选[0045]图9为本发明一实施例的人乳腺癌细胞（MCF_7）、肺癌人类肺泡基底上皮细胞道运动情况图；9部分椭圆轮廓线A的顶点o对称，每个部分椭圆轮廓线的端点a与相邻的单环平面螺旋结构圆轮廓线A的顶点o与部分椭圆轮廓线A的中心点x连线为突刺结构长轴，突刺结构长轴长的位置赋值为θ,阿基米德螺线的其中一点与笛卡尔坐标系的坐标原点所形成的向量与笛卡尔坐标系的横轴正方向所形成的夹角为2πθ；其中一个突刺结构的起始点在笛卡尔坐标0.30.350.40.490.53面宽度为105um，中部出口通道矩形截面宽度为300um，外壁出口通道矩形截面宽度为[0074]本发明还包括一种螺旋结构惯性聚焦微流控细胞筛选装置的筛选方法，如图8所溶液为血液样本，鞘流液与血液样本在单环平面螺旋结构通道的起始点汇合成流体溶液，微流控装置的内壁入口流量Q1=0.95*Q=1167.07ul/min，外壁入口流量Q2=0.05*Q=速度大小，可描述为以下方程：U,=1.8x10-4DelL63[0098]4.惯性升力和迪恩阻力的协同作用，迪恩阻力夹带细胞遵循反向旋转的旋涡流等大小的细胞在通道中间部分形成了一条细胞带并从中间出口流出，而小的细胞在FP的主导作用下逐渐迁移到外壁并形成细胞带，Rr的大小所描述的为细胞惯性升力与迪安阻于0.07的指标为粒径大小为ay的细胞能否在特征长度为Di的螺旋式微流控通道实现优良惯性聚焦的必要条件，Rr是否大于0.08的指标指代着螺旋式微流控通道内粒径大小为ay力的克服强度也反映着对应细胞带在通道横截面上的平衡位置，通过计算以及Rr的值能够有效帮助说明通道内各类粒径大小细胞的运动状态以及在出口通道横截面上的分布惯性升力与迪安阻力竞争的强弱关系(8r)wscs=0.095>0.[0111]3.突刺结构诱导产生的调节作用使得通道内细胞在运动过程中所受到的力更为