细胞筛选芯片、细胞筛选系统及其方法与流程

本公开涉及生物检测技术领域，尤其涉及一种细胞筛选芯片、细胞筛选系统及其方法。

背景技术：

在生物检测领域，常需要将目标细胞进行分离，以便于对目标细胞进行进一步的观测或者检验，例如，对循环肿瘤细胞的分离与检测。循环肿瘤细胞(circulatingtumorcell，简称ctc)是一种来自原发肿瘤并进入血液循环系统中的肿瘤细胞，这类细胞可以通过血液循环系统发展成为转移灶，进而繁殖形成继发性肿瘤，因此，及时分离并检查出这类细胞对于监控肿瘤的治疗与复发有重要意义。

对于目标细胞的筛选可以利用目标细胞与其他细胞的物理特性的差异来实现目标细胞的分离，例如，设计通道尺寸小于目标细胞直径的微过滤网，将尺寸较大的目标细胞捕捉，尺寸较小的其他细胞随着样品溶液流出，从而将目标细胞分离。然而，采用该方法分离目标细胞时，从样品溶液中分离出目标细胞的时间长，分离效率低。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本公开的实施例提供一种细胞筛选芯片、细胞筛选系统及其方法，用于缩短目标细胞的分离时间，提高目标细胞的分离效率。

为了实现上述目的，本公开的实施例提供如下技术方案：

第一方面，本公开的实施例提供一种细胞筛选芯片，包括芯片本体和封盖，所述芯片本体包括进液沟槽和出液沟槽，以及形成在所述进液沟槽和所述出液沟槽之间的分隔部，所述分隔部中形成有筛选阵列，所述筛选阵列包括沿所述进液沟槽的延伸方向设置的多个筛选单元；每个所述筛选单元包括容置腔和筛选通道，所述容置腔的入口端与所述进液沟槽连通，所述容置腔的出口端与所述筛选通道的入口端连通，所述筛选通道的出口端与所述出液沟槽连通；所述封盖的第二表面设置在所述分隔部的第一表面上，且在所述封盖的第二表面中，对应所述筛选通道的区域与所述分隔部的第一表面之间的第一距离中的最小值小于所述目标细胞的半径，所述第一距离中的最大值小于所述目标细胞的直径；所述封盖的第二表面中的其他区域与所述分隔部的第一表面之间的第二距离中的最大值小于所述目标细胞的直径。

本公开的实施例提供的细胞筛选芯片中，芯片本体包括进液沟槽和出液沟槽，位于进液沟槽与出液沟槽之间的分隔部中形成有筛选阵列，筛选阵列包括多个筛选单元，每个筛选单元包括容置腔和筛选通道，进液沟槽、容置腔、筛选通道和出液沟槽依次连通，含有目标细胞的样品溶液由进液沟槽流入容置腔、筛选通道，并由出液沟槽流出；筛选单元中实现目标细胞与非目标细胞的分离；同时，分隔部的第一表面上盖合有封盖的第二表面，封盖与分隔部之间形成有间隙，封盖的第二表面中对应筛选通道的区域与分隔部的第一表面之间的第一距离第中的最小值小于目标细胞的半径，第一距离中的最大值小于所述目标细胞的直径，可以防止目标细胞由该间隙与筛选通道的连通处漏出；且封盖的第二表面中的其他区域与分隔部的第一表面之间的第二距离中的最大值小于目标细胞的直径，可以防止目标细胞由该间隙处漏出，从而保证细胞筛选芯片可以正常工作，相较于现有技术中封盖与分隔部相接触，本公开的实施例中封盖与分隔部之间可以对样品溶液进行分流，提高了样品溶液的流速，从而缩短了目标细胞的分离时间，提高了目标细胞的分离效率。

第二方面，本公开的实施例还提供一种细胞筛选系统，包括进样泵、废液收集装置以及如上所述的细胞筛选芯片，所述细胞筛选芯片的进样口与所述进样泵连接，所述细胞筛选芯片的出样口与所述废液收集装置连接。

本公开的实施例提供的细胞筛选系统包括上述细胞筛选芯片，因而也具备目标细胞的分离时间短、分离效率高的优点，具体效果参照上文，在此不再赘述。

第三方面，本公开的实施例还提供一种细胞筛选方法，包括：对细胞筛选芯片依次注入表面处理液和缓冲液进行预处理；将含有目标细胞的样品溶液注入细胞筛选芯片，所述细胞筛选芯片捕捉所述目标细胞；对所述细胞筛选芯片依次注入缓冲液、固定液、缓冲液、染色液及缓冲液，将所述目标细胞定型并染色；图像采集装置采集所述细胞筛选芯片的图像，并将所述图像传输至数据处理装置，所述数据处理装置识别所述目标细胞。

本公开的实施例中，对细胞筛选芯片进行预处理后注入样品溶液，通过细胞筛选芯片对样品溶液中的目标细胞进行捕捉，由于该细胞筛选方法为上述细胞筛选系统所对应的方法，故而可以缩短目标细胞的分离时间，提高目标细胞的分离效率，在此不再赘述。同时，利用固定液将目标细胞定型，并利用染色液将目标细胞进行染色识别，以和非目标细胞进行区分，便于目标细胞的识别。

附图说明

图1为本公开的实施例中的细胞筛选芯片的第一种结构示意图；

图2为本公开的实施例中的细胞筛选芯片的部分结构示意图；

图3为本公开的实施例中的芯片本体的一种结构示意图；

图4为图3中a处的局部放大图；

图5为本公开的实施例中的芯片本体的另一种结构示意图

图6为本公开的实施例中的细胞筛选芯片的第二种结构示意图；

图7为本公开的实施例中的细胞筛选芯片的第三种结构示意图；

图8为本公开的实施例中的细胞筛选芯片的第四种结构示意图；

图9为本公开的实施例中的样品溶液在芯片本体中的流动示意图；

图10为本公开的实施例中的缓冲槽的结构示意图；

图11为图10中b处的局部放大图；

图12为本公开的实施例中的多筛选通道的一种结构示意图；

图13为图12中c处的局部放大图；

图14为本公开的实施例中的多筛选通道的另一种结构示意图；

图15为图14中d处的局部放大图；

图16为本公开的实施例中的不同宽度的容置腔的分布示意图；

图17为本公开的实施例中的进液沟槽的第一种结构示意图；

图18为图17中e处的第一种局部放大图；

图19为图17中e处的第二种局部放大图；

图20为图17中e处的第三种局部放大图；

图21为本公开的实施例中的进液沟槽的第二种结构示意图；

图22为本公开的实施例中的进液沟槽的第三种结构示意图；

图23为本公开的实施例中的进液沟槽的第四种结构示意图；

图24为本公开的实施例中的双进样口的第一种结构示意图；

图25为本公开的实施例中的双进样口的第二种结构示意图；

图26为本公开的实施例中的进液连接管道的结构示意图；

图27为本公开的实施例中的细胞筛选系统的结构示意图；

图28为本公开的实施例中的细胞筛选方法的流程图。

附图标记说明：

10、细胞筛选芯片；100、芯片本体；

110、进样口；111、第一进样口；

112、第二进样口；120、进液沟槽；

121、直线通道；122、第一弧形通道；

123、弧形导流板；124、第二弧形通道；

130、筛选阵列；131、容置腔；

132、筛选通道；133、缓冲槽；

140、出液沟槽；150、出样口；

160、进液连接管道；161、进液分流管道；

162、第一级进液分流管道；163、第二级进液分流管道；

170、出液连接管道；171、出液分流管道；

180、封盖；190、分隔部；

191、分隔块；192、延伸部；

20、进样泵；21、表面处理液泵；

22、样品溶液泵；23、缓冲液泵；

24、固定液泵；25、染色液泵；

30、换向阀；40、光源；

50、图像采集装置；60、数据处理装置；

70、废液收集装置；80、载台；

l1、容置腔的宽度；l2、筛选通道的宽度；

k、封盖的第二表面对应筛选通道的区域；

a、夹角；d、第一距离中的最小值；

h、第二距离中的最大值。

具体实施方式

在相关技术中，细胞筛选芯片包括芯片本体和封盖，芯片本体和封盖封接，芯片本体和封盖之间具有用于筛选目标细胞腔道，然而，细胞筛选芯片存在目标细胞的分离时间长、分离效率低的技术问题。

针对上述技术问题，本公开的实施例中的细胞筛选芯片包括芯片本体和封盖，芯片本体的进液沟槽和出液沟槽之间的分隔部形成有筛选阵列，筛选阵列包括多个筛选单元，每个筛选单元包括容置腔和筛选通道，进液沟槽、容置腔、筛选通道和出液沟槽依次连通。封盖的第二表面盖合于分隔部的第一表面上，封盖的第二表面中，对应筛选通道的区域与分隔部的第一表面之间的第一距离中的最小值小于目标细胞的半径，第一距离中的最大值小于目标细胞的直径，其他区域与分隔部的第一表面之间的第二距离中的最大值小于目标细胞的直径，使得封盖与分隔部之间可以对样品溶液分流，同时防止目标细胞由封盖与分隔部之间流出，提高了样品溶液的流速，从而缩短了目标细胞的分离时间，提高了目标细胞的分离效率。

为了使本公开的实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本公开的实施例中的附图，对本公开的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本公开保护的范围。

实施例一

为了分离样品溶液中的目标细胞以便于后续观测或者检验，本公开的实施例提供一种细胞筛选芯片。细胞筛选芯片可以为微流控芯片，其材质可以为透明的pmma、pc、ps或者玻璃，以便于后续对目标细胞进行识别。

参照图1和图2，本公开的实施例中的细胞筛选芯片包括芯片本体100和封盖180，封盖180封盖在芯片本体上，用于密封芯片本体100，避免样品溶液流出细胞筛选芯片。封盖180可以位于芯片本体100之上，也可以位于芯片本体100之下。如图1和图2所示，封盖180盖合于芯片本体100上，封盖180的底面与芯片本体100的上表面相贴合。如此设置，可以避免目标细胞由上述两个表面之间的间隙溢出芯片本体100中用于目标细胞筛选的区域，提高目标细胞的截留率，进而提高细胞筛选芯片检测准确率。

封盖180可以为平板结构，以便于封盖180的加工和成型。封盖180的底面的尺寸可以与芯片本体100的上表面的尺寸相一致，如图1和图2所示，封盖180盖合于芯片本体100的整个上表面。封盖180的底面的尺寸也可以小于芯片本体100的上表面的尺寸，封盖180盖合于芯片本体100的部分上表面，即将芯片本体100的功能区盖合，以减少封盖180的体积。

封盖180可以采用注塑成型，封盖180与芯片本体100之间采用键合连接，例如采用热键合、粘接键合、超声波键合。封盖180也可以为芯片本体100上通过贴膜工艺形成的膜层。封盖180还可以与芯片本体100一体成型，例如，封盖180与芯片本体100通过3d打印一体成型。

芯片本体100也可以采用注塑成型。当芯片本体100采用注塑成型时，需要先制作芯片本体100的模具，该模具可以采用电铸成型、机加工成型或者刻蚀成型。芯片本体100还可以采用激光蚀刻成型、光刻成型等其他微型制造技术来制造。

参照图1至图3，芯片本体100设置有进样口110、进液沟槽120、筛选阵列130、出液沟槽140以及出样口150，进液沟槽120的一端与进样口110连通，另一端封堵。例如，沿进液沟槽120的导流方向，进液沟槽120的首端与进样口110连通，进液沟槽120的末端封堵。进液沟槽120的侧面设置有出液沟槽140，进液沟槽120与出液沟槽140之间设置有筛选阵列130，且由筛选阵列130连通。

具体的，进液沟槽120与出液沟槽140可以平行设置。进液沟槽120与出液沟槽140彼此靠近对方的侧壁之间设置有筛选阵列130，且由筛选阵列130连通。进液沟槽120与出液沟槽140彼此靠近对方的侧壁是指进液沟槽120靠近出液沟槽140的侧壁与出液沟槽140中靠近进液沟槽120的侧壁。

出液沟槽140的一端与出样口150连通，另一端封堵。例如，沿出液沟槽140的导流方向，出液沟槽140的首端封堵，出液沟槽140的末端与出样口150连通。样品溶液由进样口110流入，依次经过进液沟槽120、筛选阵列130及出液沟槽140流至出样口150，筛选阵列130用于对目标细胞进行截留和捕捉。

本公开的实施例中及以下各实施例中，进液沟槽120的导流方向也为进液沟槽120的延伸方向，出液沟槽140的导流方向也为出液沟槽140的延伸方向。

本发明实施例中，进液沟槽120为槽体，进液沟槽120具有开口。进液沟槽120的底面是指进与液沟槽120的开口相对的面，进液沟槽120的侧壁是指与进液沟槽120的延伸方向相平行的面，进液沟槽120的端部是指进液沟槽120的延伸方向的起始或终止的面。可以理解的是，进液沟槽120的侧壁连接进液沟槽120的两端部。

以图1所示的结构为例，进液沟槽120的左右两面为进液沟槽120的端部，进液沟槽120的前后两个竖直面为进液沟槽120的侧壁，进液沟槽120中与芯片本体100的上表面平行的面为进液沟槽120的底面。出液沟槽140的结构可以参照进液沟槽120的结构，在此不再赘述。

进液沟槽120可以在一侧设置有出液沟槽140，也可以在两侧均设置有出液沟槽140。即进液沟槽120的两侧中至少一侧设置有出液沟槽140，以使得进液沟槽120与出液沟槽140之间可以设置较长的筛选阵列130，提高对目标细胞的捕捉率。

进液沟槽120和出液沟槽140可以为形成在芯片本体100中的凹槽，进液沟槽120和出液沟槽140的开口朝向封盖180。进液沟槽120和出液沟槽140之间设置有分隔部190，分隔部190中形成有筛选阵列130。示例性的，如图1至图3所示，分隔部190可以大致成u型，u型分隔部190的开口端朝向进样口110，与开口端相对的底端将进液沟槽120封堵，分别与底端的两端部相连接的两个侧壁分别形成有筛选阵列130。图3所示的分隔部190的右端将进液沟槽120封堵，分隔部190的上下两端形成有筛选阵列130。

进液沟槽120和出液沟槽140之间的分隔部190可以包括多个分隔块191，多个分隔块191沿进液沟槽120的导流方向设置，相邻的分隔块191之间形成一个筛选单元。即筛选阵列130包括多个筛选单元，各筛选单元之间互不连通且由分隔块191隔开。例如，筛选阵列130包括七个筛选单元，各筛选单元之间的间距相等。

如图1和图2所示，各分隔块191的上端面齐平，形成分隔部190的第一表面，位于进液沟槽120的右端的分隔部190中不设置筛选单元，避免目标细胞进入进液沟槽120后在进液沟槽120的端部堆积。

参照图4，每个筛选单元包括容置腔131和与容置腔131相连通的筛选通道132，进液沟槽120、容置腔131、筛选通道132和出液沟槽140依次连通。即进液沟槽120与容置腔131的入口端连通，容置腔131的出口端与筛选通道132的入口端连通，筛选通道132的出口端与出液沟槽140连通。

继续参照图4，在每个筛选单元中，容置腔131的宽度l1大于目标细胞的直径，筛选通道132的宽度l2小于目标细胞的直径。由于目标细胞中的多个细胞具有不同的尺寸，因而目标细胞的直径通常为一范围值。在本实施例以及下面的各实施例中，目标细胞的直径是指目标细胞的直径范围的最小值，即目标细胞中最小的细胞的直径值。

例如，当目标细胞为循环肿瘤细胞时，目标细胞的直径约为10-20μm，筛选通道132的宽度l2小于10μm，可以为8μm，容置腔131的宽度l1大于10μm，可以为20μm或者更大。如此设置，可以使得目标细胞无法通过筛选通道132而被截留在容置腔131中，直径小于筛选通道132的非目标细胞可以从筛选通道132中流出，从而将目标细胞从样品溶液中分离，并截留在容置腔131中，优选的，每个容置腔131中捕捉和截留单个目标细胞。

在每个筛选单元中，容置腔131可以为形成在分隔部190中的容置槽，容置槽的开口朝向封盖180，容置腔131的宽度是指容置槽的相对的两个侧壁之间的距离，即两个分隔块191中分别对应容置腔131的两部分之间距离，如图4所示l1的长度。

在每个筛选单元中，筛选通道132可以为形成在分隔部190中的导流槽或导流孔。当筛选通道132为导流槽时，导流槽的开口朝向封盖180，筛选通道132的宽度是指导流槽的相对的两个侧壁之间的距离，即两个分隔块191中分别对应筛选通道132的两部分之间距离，如图4所示l2的长度。

当筛选通道132为导流孔时，导流孔可以为方孔、圆孔、半圆孔等，如图5所示，导流孔为矩形孔，导流孔开设在分隔部190远离封盖180的一端。如此设置，筛选通道132的高度减小，当目标细胞进入容置腔131中时，目标细胞可以将筛选通道132的入口端遮挡或者封堵，即图5中较大的目标细胞将筛选通道132的入口端遮挡或者封堵，减少筛选通道132中的流量，甚至使筛选通道132不再分流，使得该容置腔131减轻或者结束目标细胞的捕捉功能。此外，也可以避免位于容置腔131中的目标细胞被样品溶液挤出筛选通道132，提高容置腔131的截留率。

继续参照图1至图3，进液沟槽120和出液沟槽140之间的分隔部190与封盖180之间存在间隙，以对样品溶液分流。具体的，封盖180盖合于分隔部190上，封盖180朝向分隔部190的表面为封盖180的第二表面。分隔部190中与封盖180的第二表面相对应的表面为分隔部190的第一表面，即分隔部190朝向封盖180的表面为分隔部190的第一表面。

在封盖180的第二表面中，对应筛选通道的区域与分隔部190的第一表面之间的第一距离中的最小值小于目标细胞的半径，第一距离中的最大值小于目标细胞的直径，以使得目标细胞不会从间隙与筛选通道132的连通处漏出。封盖180的第二表面中的其他区域与分隔部190的第一表面之间的第二距离中的最大值小于目标细胞的直径，以使得目标细胞不会从该间隙处漏出，保证细胞筛选芯片可以正常工作。

可以理解的是，封盖180在对应筛选通道的区域具有一定面积，该区域与分隔部190的第一表面之间可以存在多个垂直距离，这些垂直距离即为第一距离。第一距离中的最小值为对应筛选通道的区域中最接近分隔部190的第一表面的区域与分隔部190的第一表面之间的距离。通过限制第一距离中的最小值可以避免目标细胞从间隙与筛选通道132的连通处漏出。第一距离中的最大值为对应筛选通道的区域中最远离分隔部190的第一表面的区域与分隔部190的第一表面之间的距离，通过控制第一距离中的最大值可以避免目标细胞从间隙处漏出。

第二距离是指封盖180的第二表面中的不对应筛选通道的区域与分隔部190的第一表面之间的距离。第二距离中的最大值为封盖180的第二表面中其他区域中最远离分隔部190的第一表面的区域与分隔部190的第一表面之间的距离。第二距离中的最大值小于目标细胞的直径，使得目标细胞不会从该间隙处漏出。

可以理解的是，封盖180的第二表面与分隔部190之间形成的间隙的最大距离小于目标细胞的直径，最小距离小于目标细胞的半径，在保证目标细胞可以截留的基础上实现分流。本公开的实施例的细胞筛选芯片中通过筛选阵列130、分隔部190与封盖180之间的间隙，为样品溶液提供了较多的分流路径，提高了样品溶液在细胞筛选芯片中的流动速度，相对于仅具有筛选阵列130的细胞筛选芯片而言，本公开的实施例增大了样品溶液的流速、缩短了整体检测时间。

上述实施例中，封盖180的第二表面可以是平面，也可以包含有曲面，都能够通过封盖180与分隔部190之间相对位置关系，在间隙处实现对目标细胞的拦截以及对溶液的分流。下面结合图6、图7和具体实施例，对具有各种封盖180的第二表面的结构进行举例说明，但本公开不限于此。

在一种可能的实例中，参照图6，封盖180的第二表面为平面。封盖180的下表面为平面，分隔部190的第一表面为分隔部190的上表面。

在封盖180的第二表面中，对应筛选通道132的区域为图6中k所示的区域。封盖180的第二表面中位于k中的区域与分隔部190的第一表面之间的距离为第一距离，第一距离中的最小值d和最大值相等。即第一距离小于或者等于筛选通道132的宽度l2的一半。示例性的，目标细胞为循环肿瘤细胞时，筛选通道132的宽度l2可以为8μm，图6中的第一距离可以小于或者等于4μm。

在封盖180的第二表面中，其他区域为图6中未处于k中的区域，该区域与分隔部190的第一表面之间的第二距离中的最大值h小于或者等于筛选通道132的宽度l2，如此设置，防止目标细胞由封盖180与分隔部190之间的间隙处漏出。

在另一种可能的实例中，参照图7，封盖180的第二表面包含曲面，即封盖180的下表面包含曲面。分隔部190的第一表面为分隔部190的上表面。

在封盖180的下表面中，对应筛选通道132的区域包括凸起部181，即凸起部181与筛选通道132一一对应，凸起部181为曲面。以垂直于封盖180的上表面且与进液沟槽120的导流方向相平行的平面为截面，凸起部181的截面形状可以为弧形、四边形等形状。本公开的实施例中，凸起部181的截面形状为半圆形。如图7所示，凸起部181与分隔部190的上表面之间的第一距离中的最小值d小于或者等于筛选通道132的宽度l2的一半。

在封盖180的第二表面中，未对应筛选通道132的区域与分隔部190的第一表面之间的距离为第二距离，第二距离中的最大值h小于或者等于筛选通道132的宽度l2。封盖180的第二表面中未对应筛选通道132的区域可以为如图7所示的平面区域，也可以是远离分隔部190的内凹面区域。防止目标细胞由封盖180与分隔部190之间的间隙处，以及该间隙与筛选通道132的连通处漏出。

参照图8，为了提高封盖180的结构稳定性，降低封盖180形变的可能性，分隔部190的多个分隔块191中，至少一个分隔块191可以设置有延伸部192。例如，延伸部192如图8中虚线框区域所示，延伸部192与封盖180相接触，以对封盖180进行支撑。

如图8所示，位于中间部位的两个分隔部191设置有延伸部192，且这两个分隔部191之间设置有一个不含延伸部192的分隔部191。封盖180若发生形变，封盖180与分隔块191之间的间隙可能会扩大到目标细胞能通过的程度，导致目标细胞进入出液沟槽140。本实施例通过延伸部192支撑封盖180，以避免封盖180发生形变，防止目标细胞从封盖180和分隔部190之间流出，使得细胞筛选芯片可以正常工作。

沿进液沟槽120的导流方向，设置有延伸部192的分隔部191与不设置延伸部192的分隔部191可以间隔设置。即置有延伸部192的分隔部191与不设置延伸部192的分隔部191交替设置。也可以仅在中间位置的一个或多个分隔部191上设置延伸部192，在此不限定延伸部192的数量和排布方式。

继续参照图1至图3，进液沟槽120的两侧均设置有一个出液沟槽140，在位于进液沟槽120相对侧的两个筛选阵列130中，其中一个筛选阵列130中的容置腔131的入口端与另一个筛选阵列中的容置腔131的入口端错位设置。

参照图9，位于进液沟槽120两侧的容置腔131交错设置，使得进液沟槽120中交错分流，使得进液沟槽120的分流长度增加。即进液沟槽120全程分流，提高了分流效率，目标细胞每次流经一个容置腔131，降低了目标细胞错过容置腔131的概率，提高了目标细胞的捕捉率。此外，由于进液沟槽120中的样品溶液流动大致为层流，靠近进液沟槽120的中心线的样品溶液的流速大，远离进液沟槽120的中心线的样品溶液的流速小，容置腔131侧向分流，提供了侧向流速。由于目标细胞每次受到一个容置腔131的侧向流速的影响，使得目标细胞流入容置腔131中，提高了目标细胞的捕捉率。

继续参照图9，每个筛选单元中，容置腔131的导流方向与进液沟槽120的导流方向之间的夹角为锐角，如图9所示的箭头方向即为细胞筛选芯片中的样品溶液的流动方向，其中a为锐角，例如a的角度为45°。如此设置，可以使得进液沟槽120中的样品溶液平稳流入筛选单元中的容置腔131中，减少样品溶液中的漩涡与回流，从而减少目标细胞受到冲击而形变挤出筛选单元中的筛选通道132，将目标细胞截留在容置腔131中，直径较小的非目标细胞可以由筛选通道132流出，提高目标细胞的捕捉率。

随着容置腔131的导流方向与进液沟槽120的导流方向之间的夹角a的度数的减少，筛选单元的长度增加，即进液沟槽120和出液沟槽140之间供样品溶液流经的流道变长。为了避免直径较小的非目标细胞在筛选通道132中堆积而影响样品溶液的流速，筛选通道132的出口端形成有缓冲槽133，即筛选通道132与缓冲槽133相连通。

参照图10与图11，将缓冲槽133和筛选通道132向垂直于筛选通道132的导流方向的平面上进行投影，缓冲槽133的正投影的投影面积大于筛选通道132的正投影的投影面积。如此设置，可以缩短筛选通道132的长度，避免非目标细胞在筛选通道132中堆积，保持筛选通道132的通畅。此外，由于位于上游的筛选通道132中流出的样品溶液通过出液沟槽140后再流入位于下游筛选通道132中，与该筛选通道132流出的样品溶液反冲，而导致非目标细胞在该筛选通道132中堆积。

继续参照图1至图3，筛选阵列130的每个筛选单元中可以包括一个容置腔131和一个筛选通道132，容置腔131的导流方向与筛选通道132的导流方向重合，可以提高样品溶液在筛选单元中流动的均匀性。

筛选阵列130的多个筛选单元中也可以有至少一个筛选单元包括一个容置腔131与至少两个筛选通道132，如此设置，增加了样品溶液的筛选路径，相较于仅设置有一个筛选通道132的筛选单元而言，设置有多个筛选通道132的筛选单元增多了分流路径，加大了分流通量，可以提高样品溶液的流速，缩短样品溶液的筛选时间，提高筛选效率。

在一些可能的示例中，每个筛选单元包括一个容置腔131和两个筛选通道132，参照图12与图13，每个筛选通道132的入口端与容置腔131的出口端连通，每个筛选通道132的出口端分别与出液沟槽140连通，且每个筛选通道132的导流方向与出液沟槽140的导流方向之间的夹角为锐角。如此设置，如图13中箭头所示，筛选通道132中的样品溶液在出液沟槽140中汇流时，避免出液沟槽140中的样品溶液对筛选通道132中流出的样品溶液产生逆向冲击而导致阻流，甚至将目标细胞冲离容置腔131，提高容置腔131对目标细胞的捕捉率。

在另一些可能的示例中，每个筛选阵列130中，一部分数量的筛选单元包括两个筛选通道132，另一部分数量的筛选单元包括三个筛选通道132，进一步增加了筛选通道132进行分流，提高了筛选效率。参照图14与图15，沿进液沟槽120的延伸方向，含有三个筛选通道132的筛选单元与含有两个筛选通道132的筛选单元依次交错排布。

容置腔131的宽度可以一致，也可以不一致。当筛选阵列130中设置有多种宽度的容置腔131时，不同宽度的容置腔131可以捕捉不同直径的目标细胞。在一种可能的示例中，位于筛选阵列130中部的容置腔131的宽度大于位于筛选阵列130的两个端部的容置腔131的宽度，其他的容置腔131的宽度可以相同，为这两种容置腔131的宽度的中间值。

在另一种可能的示例中，沿筛选阵列130的中部至端部的方向，容置腔131的宽度逐渐减小。如图16中虚线所示的五个容置腔131中，从左至右，即沿着进液沟槽120的导流方向，容置腔131的宽度逐渐增大。如此设置，避免目标细胞在筛选阵列130的端部的容置腔131中堆积，提高中部的容置腔131的利用率。

进液沟槽120和出液沟槽140可以均为蛇形，进液沟槽120包括相互平行的至少两个直线通道121。图17所示，本公开的实施例中，进液沟槽120包括八条直线通道121，每相邻的两个直线通道121中，其中一个直线通道121的出口与第一弧形通道122的进口连通，第一弧形通道122的出口与另一个直线通道121的进口连通。如此设置，可以将进液沟槽120与出液沟槽140折叠以减少细胞筛选芯片的长度。

进液沟槽120中的第一弧形通道122可以为半圆弧，将相邻两个直线通道121连通，以供样品溶液流过。进液沟槽120与出液沟槽140之间可以部分设置筛选阵列130，也可以全部设置筛选阵列130。

例如，如图18所示，进液沟槽120的直线通道121的两侧设置有筛选阵列130，进液沟槽120的第一弧形通道的两侧设置弧形导流板122，对样品溶液进行导流。或者，如图19所示，进液沟槽120的直线通道121与第一弧形通道122的两侧均设置筛选阵列130。如此设置，当样品溶液流经第一弧形通道122时转弯，离心作用下，目标细胞向第一弧形通道122远离弧形中心的一侧聚集，该侧捕捉较多的目标细胞。或者，如图20所示，进液沟槽120的第一弧形通道122的两侧设置筛选阵列130，进液沟槽120的直线通道121的两侧设置直线导流板，利用离心作用捕捉目标细胞，如此设置，可以减少细胞筛选芯片的加工难度。示例性的，位于第一弧形通道122的内侧的相邻两个容置腔131之间距离为第一距离，位于第一弧形通道122的外侧的相邻两个容置腔131之间距离为第二距离。第一距离小于第二距离且位于第一弧形通道122的两侧的容置腔131的入口端相错开。每个容置腔131可以连通两个筛选通道132，以提高筛选效率。

进液沟槽120与出液沟槽140之间可以设置上述一种或者多种结构，例如，进液沟槽120的部分直线通道121的两侧设置有筛选阵列130，连接上述直线通道121的第一弧形通道的两侧设置弧形导流板122，进液沟槽120的另一部分直线通道121的两侧设置筛选阵列130，连接这部分直线通道121的第一弧形通道的两侧也设置筛选阵列130。或者，进液沟槽120与出液沟槽140之间均设置有筛选阵列130，即进液沟槽120的所有直线通道121与所有第一弧形通道122的两侧均设置筛选阵列130。

在另一种可能的示例中，进液沟槽120和出液沟槽140可以均为波浪线形，参照图21，进液沟槽120包括依次相连通的至少两个第二弧形通道124，每个第二弧形通道124的侧面设置有筛选阵列130。也就是说，在进液沟槽120中不设置直线通道，可以充分利用离心作用，使得每一个第二弧形通道124中的远离各弧形中心的一侧捕捉目标细胞，减少目标细胞堆积。

波浪线形可以由至少两个半圆形依次连通形成，当波浪线形由两个半圆连接而成时进液通道120和出液通道140均为s形。波浪线形也可以为正弦曲线或者余弦曲线为正弦曲线或者余弦曲线。

在另一种可能的示例中，进液沟槽120和出液沟槽140可以均为直线形。参照图22，沿进液沟槽120的中部向进液沟槽120的端部方向，进液沟槽120的宽度逐渐增大。例如，从进液沟槽120的端部至中部，进液沟槽120的宽度线性变化。如此设置，以垂直于进液沟槽120中心线的平面为截面，进液沟槽120中部的截面积小于进液沟槽120的端部的截面积，进液沟槽120中部的流速大于端部的流速，进液沟槽120中部的压力大于端部的压力，从而使得样品溶液中的目标细胞进入中部的筛选单元，提高中部的筛选单元的利用率。

在另一种可能的实例中，进液沟槽120和出液沟槽140均为螺旋形。参照图23，进液沟槽120与出液沟槽140嵌合，出液沟槽140位于进液沟槽120远离螺旋中心的一侧，即进液沟槽120采取单侧设置筛选阵列130。如此设置，样品溶液在螺旋型进液沟槽120中流动时，目标细胞靠近进液沟槽120中的筛选阵列130流动，且样品溶液中的目标细胞在离心力作用流向筛选阵列130，从而提高筛选阵列130的捕捉率。同时，还可以避免目标细胞在筛选阵列130的部分筛选单元中堆积，而其他部分筛选单元中没有目标细胞的情况，以提高筛选阵列130的利用率。

继续参照图1至图3，芯片本体100设置有一个进样口110，进样口110与进液沟槽120连通，流入进液沟槽120的样品溶液为稀释后的血样，即需要先将血样和稀释液充分混合后，再由进样口110进入进液沟槽120中进行目标细胞的分离。

芯片本体100也可以同时设置有第一进样口111和第二进样口112，即芯片本体100采用双进样口。参照图24，进样口110包括第一进样口111和第二进样口112。其中，第一进样口110可以用于血液进样，或者固定液、染色液等其他液体进样，即第一进样口110为多用口。第二进样口112用于稀释液进样，即第二进样口110为专用口。

第一进样口111和第二进样口112分别与进液通道120连通，由第一进样口111进入的血样和由第二进样口112进入稀释液在进液通道120中一边流动一边混合。通过控制血样和稀释液的流量来控制血样的稀释比例，在进液沟槽120中形成所需的样品溶液，如此设置，无需预先稀释血样，缩短目标细胞的检测时长，提高检测效率。

当进液沟槽120和出液沟槽140采取上述螺旋形结构时，进样口110也可以包括第一进样口111和第二进样口112。参照图25，第一进样口111和第二进样口112分别于进液沟槽120连通，第一进样口111设置在进液沟槽120靠近筛选阵列130的一侧，第二进样口112设置在进液沟槽120远离筛选阵列130的一侧。如此设置，当由第一进样口111进入的血样和由第二进样口112进入的稀释液刚进入进液通道120中时，血样和稀释液还未完全混合。血样靠近筛选阵列130，稀释液远离筛选阵列130，血样和稀释液相互作用，稀释液将血样挤入筛选阵列130，方便筛选阵列130对血样中的目标细胞进行捕捉。

进样口110与进液沟槽120之间的还设置有进液连接管道160，进液连接管道160用于分流，从而使得进样口110可以连接多条进液沟槽120。一方面可以提高芯片本体10中的样品溶液的流速，从而缩短检测时间；另一方面还实现了多条进液通道120对应的筛选阵列并行对目标细胞进行捕获，提高检测效率。

沿进样口110至进液沟槽120的方向，进液连接管道160包括依次设置的至少两级进液分流管道，每级进液分流管道包括并列排布的至少两个进液分流管道161。位于上一级中每个进液分流管道161与位于下一级中至少两个进液分流管道161连通，靠近进样口110的一级进液分流管道与进样口110连通，靠接进液沟槽120的一级进液分流管道分别与进液沟槽120连通。

上一级是指相邻两级进液分流管道中靠近进样口110的一级，即沿样品溶液的流动方向，位于上游的一级。下一级是指相邻两级进液分流管道中靠近进液沟槽120的一级，即沿样品溶液的流动方向，位于下游的一级。

在一种可能的示例中，参照图26，进液连接管道160包括两级进液分流管道。为方便描述，将两级进液分流管道分别定义为第一级进液分流管道162和第二级进液分流管道163。其中，第一级进液分流管道162位于图26所示的左侧，为两级进液分流管道中的上一级。第二级进液分流管道163位于图18所示的右侧，为两级进液分流管道中的下一级。

第一级进液分流管道162包括并列排布的两个进液分流管道161，这两个进液分流管道161的入口端相连通，且均与进样口110连通。两个进液分流管道161的出口端不连通。第二级进液分流管道163包括并列排布的四个进液分流管道161，可以分为两组。其中一组包括位于图26所示上方的两个进液分流管道161的入口端相连通，这两个进液分流管道161与第一级进液分流管道162的两个进液分流管道161中的一个的出口端连通。另一组包括位于图26所示下方的两个进液分流管道161的入口端相连通，这两个进液分流管道161与第一级进液分流管道162的两个进液分流管道161中的另一个的出口端连通。第二级的四个进液分流管道161的出口端分别与一个进液沟槽120连通。

位于上一级中每个进液分流管道161与位于下一级中的两个进液分流管道161连通，以垂直于进液分流管道161导流方向的平面为截面，位于下一级的进液分流管道161的截面积为位于上一级的进液分流管道161的截面积的一半。如此设置，可以提高进液沟槽120中样品溶液流动的均匀性，使得各进液沟槽120中压力均衡，避免某一个进液沟槽120中压力过大，导致芯片本体100破坏而不能正常工作。

出液沟槽140与出样口150之间还设置有出液连接管道170，出液连接管道170用于汇流，将多条出液沟槽140的样品溶液汇聚至出样口150。参照图26与图26，沿出样口150至出液沟槽140的方向，出液连接管道170包括依次设置的至少两级出液分流管道。每级出液分流管道包括并列排布的至少两个出液分流管道171，位于上一级中每个出液分流管道171与位于下一级中至少两个出液分流管道171连通。靠近出样口150的一级出液分流管道与出样口150连通，靠接出液沟槽140的一级出液分流管道分别与出液沟槽140连通。出液连接管道170的具体结构可以参照图26和图26以及进液连接管道160的结构，在此不再赘述。

芯片本体100中可以只设置进液连接管道160，也可以只设置出液连接管道170，也可以同时设置进液连接管道160和出液连接管道170，进液连接管道160的级数与出液连接管道170的级数可以相同，也可以不同。当芯片本体100中的进液连接管道160的级数与出液连接管道170的级数相同时，样品溶液的流动均匀性较好。

本公开的实施例提供的细胞筛选芯片中，芯片本体100包括进液沟槽120和出液沟槽140，位于进液沟槽120与出液沟槽140之间的分隔部190中形成有筛选阵列130，筛选阵列130包括多个筛选单元，每个筛选单元包括容置腔131和筛选通道132，进液沟槽120、容置腔131、筛选通道132和出液沟槽140依次连通，含有目标细胞的样品溶液由进液沟槽120流入容置腔131、筛选通道132，并由出液沟槽140流出；筛选单元中实现目标细胞与非目标细胞的分离；同时，分隔部190的第一表面上盖合有封盖180的第二表面，封盖180与分隔部190之间形成有间隙，封盖180的第二表面中对应筛选通道132的区域与分隔部190的第一表面之间的第一距离中的最小值小于目标细胞的半径，第一距离中的最大值小于目标细胞的直径，可以防止目标细胞由该间隙与筛选通道132的连通处漏出；且封盖180的第二表面中的其他区域与分隔部190的第一表面之间的第二距离中的最大值小于目标细胞的直径，可以防止目标细胞由该间隙处漏出，从而保证细胞筛选芯片可以正常工作，相较于现有技术中封盖与分隔部相接触，本公开的实施例中封盖180与分隔部190之间可以对样品溶液进行分流，提高了样品溶液的流速，从而缩短了目标细胞的分离时间，提高了目标细胞的分离效率。

实施例二

参照图27，本公开的实施例提供一种细胞筛选系统，用于分离、识别目标细胞，细胞筛选系统包括上述细胞筛选芯片10、进样泵20和废液收集装置70，细胞筛选芯片10的进样口与进样泵20连接，出样口与废液收集装置70连接。进样泵20用于将样品溶液泵入，细胞筛选芯片10用于对目标细胞进行捕捉，从而将目标细胞从样品溶液中分离，废液收集装置70用于收集自细胞筛选芯片10流出的废液。

进样泵20包括样品溶液泵22，样品溶液泵22将样品溶液泵入细胞筛选芯片10。在一种可能的示例中，样品溶液泵22包括血样泵和稀释液泵，血样和稀释液通过双进样口的结构进入细胞筛选芯片10中混合，减少检测所需时间。在另一种可能的示例中，样品溶液泵22泵入稀释后的血样。其中，稀释液可以为磷酸盐缓冲液(phosphatebuffersaline，简称pbs)。

进样泵20还可以包括表面处理液泵21、缓冲液泵23、固定液泵24、染色液泵25中的一种或多种。例如，图27中所示，进样泵20包括处理液泵21、样品溶液泵22、缓冲液泵23、固定液泵24、染色液泵25，分别向细胞筛选芯片10泵入不同的液体。

当进样泵20包括多种泵时，进样泵20和细胞筛选芯片10之间设置有换向阀30。即进样泵20的输出端与换向阀30的一端连接，换向阀30的另一端与细胞筛选芯片10进样口连接，通过换向阀30使得各泵中的液体依照一定顺序进入细胞筛选芯片10中。

表面处理液可以为聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone，简称pvp)，用于减少样品溶液的流动阻力。缓冲液可以与稀释液相同，也为pbs。固定液可以为含4％多聚甲醛(paraformaldehyde，简称pfa)的溶液，用于对目标细胞定型，具体的，固定液可以减少细胞弹性，经固定液作用后的细胞不易变形，且细胞内各种结构也被固定住，实现细胞自身的定型。染色液可以为荧光染色剂，用于将目标细胞染色，以便于识别，例如，当目标细胞为循环肿瘤细胞时，荧光染色剂可以包括带一种荧光素的cd45、4',6-二脒基-2-苯基吲哚(4',6-diamidino-2-phenylindole，简称dapi)和带另一种荧光素的上皮细胞粘附分子(epithelialcelladhesionmolecule，简称epcam)。其中，cd45用于标记白细胞，epcam用于标记循环肿瘤细胞，dapi用于标记细胞核，通过对不同的细胞进行染色可以进一步识别目标细胞。

继续参照图27，细胞筛选系统还包括光源40、图像采集装置50和数据处理装置60。其中，光源40用于在图像采集装置50工作时照射细胞筛选芯片10，光源40可以是led灯，或者白炽灯或者氖灯等，提供背景光。光源40和图像采集装置50可以位于细胞筛选芯片10的同一侧，也可以分别位于细胞筛选芯片10的两侧。例如，本实施例中，光源40位于细胞筛选芯片10的下侧，图像采集装置50位于细胞筛选芯片10的上侧。

图像采集装置50与数据处理装置60信号连接，用于采集细胞筛选芯片10的图像并传输给数据处理装置60，图像采集装置可以为电荷耦合元件(charge-coupleddevice，简称ccd)，数据处理装置60可以为计算机，用于识别目标细胞的数量。

继续参照图27，细胞筛选系统还可以包括载台80，载台80用于放置细胞筛选芯片10。载台80可以为传送带，以使得细胞筛选芯片10以某一速度相对图像采集装置50移动，从而保证图像采集装置50可以采集到整个细胞筛选芯片10的图像。

本公开的实施例中，细胞筛选系统包括进样泵20、废液收集装置70以及上述的细胞筛选芯片10，细胞筛选芯片10的进样口与进样泵20连接，细胞筛选芯片10的出样口与废液收集装置70连接，该细胞筛选系统包括上述细胞筛选芯片，因而具有目标细胞的分离时间短、分离效率高的优点，具体效果参照上文，在此不再赘述。

实施例三

参照图28，本公开的实施例提供一种细胞筛选方法，适用上述细胞筛选系统，用于分离和识别目标细胞，该细胞筛选方法包括：

s101、对细胞筛选芯片10依次注入表面处理液和缓冲液进行预处理。

通过进样泵20泵入表面处理液至细胞筛选芯片10，并由废液收集装置70流出，对细胞筛选芯片10用于捕捉目标细胞的功能区进行表面处理，表面处理液可以为pvp。再通过进样泵20泵入缓冲液至细胞筛选芯片10，冲洗表面处理液，并充满细胞筛选芯片10中，排出气泡。

s102、将含有目标细胞的样品溶液注入细胞筛选芯片10，细胞筛选芯片10捕捉目标细胞。

本公开的实施例中，可以通过进样泵20泵入稀释后的血样至细胞筛选芯片10中，即将混合后的样品溶液泵入细胞筛选芯片10中，也可以通过进样泵20分别泵入血样和缓冲液至细胞筛选芯片10中混合后形成样品溶液。

细胞筛选芯片10用于将目标细胞从样品溶液中分离，尺寸较小的非目标细胞流出细胞筛选芯片10，尺寸较大的目标细胞被细胞筛选芯片10捕捉和截留，从而将目标细胞与非目标细胞分离。细胞筛选芯片10为上文所述的细胞筛选芯片10，目标细胞的分离时间短，分离效率高。

s103、对细胞筛选芯片10依次注入缓冲液、固定液、缓冲液、染色液及缓冲液，将目标细胞固定并染色。

本公开的实施例中，通过进样泵20泵入缓冲液至细胞筛选芯片10中，对细胞筛选芯片10进行清洗；由进样泵20泵入固定液至细胞筛选芯片10中，将目标细胞定型，固定液可以为pfa；由进样泵20泵入缓冲液至细胞筛选芯片10中，对细胞筛选芯片10再次进行清洗，将固定液清洗掉；由进样泵20泵入染色液至细胞筛选芯片10中，对目标细胞进行标记，进一步区分细胞筛选芯片10中的细胞类型，染色液可以为荧光染色剂。

例如，样品溶液中包含循环肿瘤细胞、红细胞、血小板及白细胞，循环肿瘤细胞的直径约为10-20μm，红细胞的直径约为6-9μm，血小板的直径约为1-4μm，白细胞的直径约为7-20μm。当目标细胞为循环肿瘤细胞时，细胞筛选芯片10中会捕捉循环肿瘤细胞及部分白细胞，为了区分上述两种细胞，可以通过染色液将这两种细胞标记为不同的荧光颜色，以便于对循环肿瘤细胞进行识别。

染色后，由进样泵20泵入缓冲液至细胞筛选芯片10中，对细胞筛选芯片10再次进行清洗，将染色液冲洗干净，以便于后续采集细胞筛选芯片10的荧光图像。

s104、图像采集装置50采集细胞筛选芯片10的图像，并将图像传输至数据处理装置60，数据处理装置60识别目标细胞。

本公开的实施例中，当图像采集装置50采集细胞筛选芯片10的荧光图像时，光源40打开，为细胞筛选芯片10提供背景光，并为图像采集装置50进行补光，以使得图像采集装置50可以采集到较清晰的图像。图像采集装置50与数据处理装置60信号连接，将图像传输至数据处理装置60，数据处理装置60识别目标细胞的数量。

本公开的实施例中，对细胞筛选芯片10依次注入表面处理液和缓冲液进行预处理后注入样品溶液，通过细胞筛选芯片10对样品溶液中的目标细胞进行捕捉。由于该细胞筛选方法为上述细胞筛选系统所对应的方法，故而可以缩短目标细胞的分离时间，提高目标细胞的分离效率，在此不再赘述。同时，利用固定液将目标细胞定型，利用染色液将目标细胞进行染色识别，以和非目标细胞进行区分，便于目标细胞的识别。

本领域技术人员应理解的是，在本公开的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本公开的限制。

在本说明书的描述中，参考术“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，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公开各实施例技术方案的范围。

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