细胞筛选芯片、细胞筛选系统及其方法

技术领域

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(Circulating TumorCell，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基于目标细胞的尺寸从样品溶液中分离，通常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缓冲液流出，从而将目标细胞分离出。然而，该方法目标细胞随着缓冲液流过微过滤网时容易破裂，导致目标细胞的捕捉率低。

发明内容

鉴于上述问题，本公开实施例提供一种细胞筛选芯片、细胞筛选系统及其方法，用于提高目标细胞的捕捉率。

为了实现上述目的，本公开实施例提供如下技术方案：

第一方面，本公开实施例提供一种细胞筛选芯片，包括芯片本体，所述芯片本体设置有进液沟槽，沿所述进液沟槽的导流方向，所述进液沟槽的末端封闭，所述进液沟槽的两侧分别设置有一出液沟槽，所述进液沟槽与每个所述出液沟槽之间形成有一筛选阵列；每个所述筛选阵列包括沿所述进液沟槽的导流方向设置的多个筛选单元，每个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；且所述容置腔的宽度大于目标细胞的直径，所述筛选通道的宽度小于所述目标细胞的直径；在两个所述筛选阵列中，位于其中一个所述筛选阵列中的所述容置腔的入口端与位于另一个所述筛选阵列中的所述容置腔的入口端错位设置。

本公开实施例提供的细胞筛选芯片具有如下优点：

本公开实施例提供的细胞筛选芯片中，芯片本体包括进液沟槽，沿进液沟通的延伸方向，进液沟槽的末端封闭，进液沟槽的两侧设置有一出液沟槽，进液沟槽与每个出液沟槽之间设置有筛选阵列。筛选阵列包括沿进液沟槽的导流方向设置多个筛选单元，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依次流入容置腔、筛选通道，并由出液沟槽流出。由于容置腔的宽度大于目标细胞的直径，筛选通道的宽度小于目标细胞的直径，目标细胞无法通过筛选通道而被截留在容置腔中，直径小于筛选通道的宽度的非目标细胞由筛选通道流出，实现目标细胞与非目标细胞的分离。同时，由于位于进液沟槽的两侧的容置腔的入口端错位设置，相较于进液沟槽的两侧的容置腔对称分布，本公开实施例中，位于进液沟槽两侧的容置腔交错分布，使得位于进液沟槽两侧的容置腔交错分流，目标细胞每次只流经一个容置腔，受到一个方向的侧向流速影响，降低了目标细胞错过容置腔的概率，提高了目标细胞的截留率，进而提高了目标细胞的捕捉率。

第二方面，本公开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捕捉率高的优点，具体效果参照上文，在此不再赘述。

第三方面，本公开实施例还提供一种细胞筛选方法，采用上述细胞筛选系统，所述细胞筛选方法包括：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。

本公开实施例提供的细胞筛选方法具有如下优点：

本公开实施例中，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，故而可以提高目标细胞的捕捉率，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。

附图说明

图1为本公开的实施例中的细胞筛选芯片的一种结构示意图；

图2为本公开的实施例中的芯片本体的结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4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5为本公开的实施例中的筛选单元的一种结构示意图；

图6为图5中B处的局部放大图；

图7为本公开的实施例中的筛选单元的另一种结构示意图；

图8为图7中C处的局部放大图；

图9为本公开的实施例中的进液沟槽的第一种结构示意图；

图10为图9中D处的第一种局部放大图；

图11为图9中D处的第二种局部放大图；

图12为图9中D处的第三种局部放大图；

图13为本公开的实施例中的进液沟槽的第二种结构示意图；

图14为本公开的实施例中的进液沟槽的第三种结构示意图；

图15为图14中E处的局部放大图；

图16为本公开的实施例中的双进样口的结构示意图；

图17为本公开的实施例中的进液连接通道的一种结构示意图；

图18为本公开的实施例中的进液连接通道的另一种结构示意图；

图19为本公开的实施例中的细胞筛选系统的结构示意图；

图20为本公开的实施例中的细胞筛选方法的流程示意图。

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； 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。

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捕捉率低的技术问题。

针对上述技术问题，本公开实施例中的细胞筛选芯片包括芯片本体，芯片本体设置有进液沟槽，沿进液沟槽的导流方向，进液沟槽的末端封闭。进液沟槽两侧分别设置有一个出液沟槽，进液沟槽和出液沟槽之间设置有多个筛选单元，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、出液沟槽依次连通，容置腔的宽度大于目标细胞的直径，筛选通道的宽度小于目标细胞的直径。分别位于进液沟槽两侧的容置腔的入口端错位设置，使得容置腔交错分布，进而交错分流，目标细胞每次流经一个容置腔，受到一个方向的侧向流速影响，降低了错过容置腔的概率，提高了目标细胞的捕捉率。

为了使本公开实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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，本公开实施例提供一种细胞筛选芯片，细胞筛选芯片的材质可以为透明材料，用于后续对目标细胞进行识别。参照图1，本公开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。

参照图2，芯片本体100的端面形成有进样口110、进液沟槽120、筛选阵列130(如图2中虚线所示)、出液沟槽140以及出样口150，具体的，芯片本体100的端面为芯片本体100的上表面，相应的，封盖180盖合在芯片本体100的上表面。

沿进液沟槽120的导流方向，进液沟槽120的末端封闭。图2所示，进液沟槽120的左端连通进样口110，进液沟槽120的右端封堵。进液沟槽120的两侧分别设置有一个出液沟槽140，进液沟槽120与每侧的出液沟槽140之间设置有一个筛选阵列130，且由筛选阵列130连通。即进液沟槽120连通两个出液沟槽140，进液沟槽120与每个出液沟槽140之间均设置有一个筛选阵列130。

两个出液沟槽140的一端与出样口150连通，另一端封堵，即两个出液沟槽140在出样口150汇聚。如图2所示，出液沟槽140的左端封堵，出液沟槽140的右端与出样口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的底面是指与进液沟槽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。出液沟槽140的结构与进液沟槽120的结构相类似，在此不再赘述。

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。

以图2所示方位为例，进液沟槽120的两侧分别设置有一个出液沟槽140是指进液沟槽120的上下两侧均设置有一个出液沟槽140。进液沟槽120与出液沟槽140并列设置，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。如图2所示，进液沟槽120的上侧壁与位于进液沟槽120上侧的出液沟槽140的下侧壁之间设置有一个筛选阵列130，进液沟槽120的下侧壁与位于进液沟槽120下侧的出液沟槽140的上侧壁之间设置有一个筛选阵列130。

进液沟槽120的延伸方向与出液沟槽140的延伸方向平行，即进液沟槽120的导流方向与出液沟槽140的导流方向相平行，使得样品溶液的流动均匀性较好，导流方向与通道形状有关。

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

继续参照图2，筛选阵列130包括多个筛选单元，多个筛选单元沿进液沟槽120的导流方向设置，用于截留和捕捉目标细胞。位于进液沟槽120两侧的筛选阵列130中的筛选单元的数量可以相同，也可以不同。在本实施例中，位于进液沟槽120两侧的筛选阵列130中均包括七个筛选单元。

参照图3，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。也就是说，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。进液沟槽120、容置腔131、筛选通道132和出液沟槽140形成供样品溶液流通的通道路径，使得样品溶液由这些通道路径流经细胞筛选芯片。

继续参照图2，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，使得进液沟槽120中交错分流。图2箭头所示为进液沟槽120的分流路径，相较于两侧的容置腔131对称设置，本公开实施例中的进液沟槽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。

位于进液沟槽120的每一侧的筛选阵列130中的各容置腔131可以沿进液沟槽120的导流方向均匀设置，即每一侧的各容置腔131之间具有相同的间距。位于进液沟槽120一侧的各容置腔131具有第一间距，位于进液沟槽120另一侧的各容置腔131具有第二间距，第一间距与第二间距可以相等，也可以不相等。

在一些可能的示例中，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的入口端可以完全错开，即进液沟槽120两侧的容置腔131的入口端在进液沟槽120的导流方向上的正投影完全不重合。此时，进液沟槽120两侧的容置腔131在进液沟槽120的导流方向上的正投影可以连续，也可以具有间隔。

在另一些可能的示例中，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的入口端可以部分错开，即两侧的容置腔131的入口端在进液沟槽120的导流方向上的正投影部分重合。

上述实施例中，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。具体地，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，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。

细胞筛选芯片可以为微流控芯片，其材质可以为透明的聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate，简称PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate，简称PC)、聚苯乙烯(Polystyrene，简称PS)或者玻璃等。也就是说，芯片本体100的材质可以为PMMA、PC、PS或者玻璃。

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。当然，封盖180也可以采用现有的其他结构。

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。封盖180与芯片本体100的连接方式也可以采用现有的其他方式，在此不再赘述。

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。上述芯片本体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。

上述实施例中，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。

在一些可能的示例中，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的宽度小于10μm，例如为8μm，容置腔131的宽度大于10μm，例如为20μm。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。

筛选阵列130可以为形成在芯片本体100的端面上的凹槽，例如形成在芯片本体100的上表面上的凹槽，相应的，容置腔131为形成在芯片本体100的上表面上的容置槽。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，如图3所示L1的长度。筛选通道132为形成在芯片本体10的上表面上的导流槽，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，如图3所示L2的长度。

以平行于芯片本体100上表面的平面为截面，容置腔131的截面形状为矩形、梯形、半圆形、U形或者抛物线形。容置腔131的出口端的宽度小于或者等于容置腔131的入口端的宽度，容置腔131的入口端的宽度大于目标细胞的直径，用于捕捉和截留目标细胞。

每个筛选阵列130中的多个容置腔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，尽量避免一个容置腔131中堆积多个目标细胞，使得一个容置腔131尽量截留一个目标细胞，以便于目标细胞的识别。

在一些可能的示例中，位于筛选阵列130中部的容置腔132的宽度大于位于筛选阵列130的两个端部的容置腔132的宽度，其他的容置腔132的宽度可以相同，为这两种容置腔132的宽度的中间值。

在另一些可能的示例中，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4中虚线所示从左端部至中部的五个容置腔131中。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。

继续参照图2，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，例如夹角为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。目标细胞被截留在容置腔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较长的筛选通道132中堆积而影响样品溶液的流速，参照图3，筛选通道132的出口端可以形成有缓冲槽133，即筛选通道132与缓冲槽133相连通。

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，该缓冲槽133还可以减少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。

本实施例中，每个筛选通道132的出口端均形成有一个缓冲槽133，缓冲槽133可以大致成三菱柱形。如图3中虚线所示，筛选通道132的左侧壁去除端部尖角形成的平面为缓冲槽133的部分槽底。缓冲槽133也可以为四棱柱形或者半圆柱形，在此不限定缓冲槽133的具体形状。其中，四棱柱形的缓冲槽133的一面与筛选通道132的出口端相连通，半圆柱形的缓冲槽133的圆弧面与筛选通道132的出口端相连通。

继续参照图2，每个筛选阵列的多个筛选单元中，每个筛选单元包括一个容置腔131和一个筛选通道132，容置腔131的中心线与筛选通道132的中心线重合，可以提高样品溶液在筛选单元中流动的均匀性。同一侧各个筛选单元中的中心线相互平行，如此设置，筛选阵列130中的各筛选单元的导流方向一致，以提高样品溶液在筛选阵列130中的流动的均匀性。

每个筛选阵列的多个筛选单元中，至少一个筛选单元可以设置有两个或两个以上的筛选通道。即至少一个筛选单元可以包括一个容置腔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5与图6，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，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可以为锐角，和/或，每个容置腔131的导流方向与进液沟槽120的导流方向之间的夹角可以为锐角。如此设置，如图6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7与图8，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。其中，在含有两个筛选通道132的筛选单元中，每个筛选通道132导流方向与容置腔131导流方向之间的夹角为锐角，以便于分流。

为了进一步提高容置腔131的捕捉率，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，如图9所示。本公开实施例中，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。即直线通道121与第一弧形通道122依次连通，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中的直线通道121的延伸方向可以与细胞筛选芯片的长度方向一致。如图9所示的示例中，直线通道121的导流方向与细胞筛选芯片的长度方向相平行。进液沟槽120中的直线通道121的延伸方向也可以与细胞筛选芯片的宽度方向一致。进液沟槽120中的直线通道121的数量与延伸方向根据细胞筛选芯片的使用需要进行排布。

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。

在一种可能的示例中，如图10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。

在另一种可能的示例中，如图11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。

在又一种可能的示例中，如图12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。

在另一些可能的示例中，进液沟槽120和出液沟槽140可以均为波浪线形。参照图13，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。即在进液沟槽120中不设置直线通道，如此设置，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接形成，当波浪线形由两个半圆连接而成时进液沟槽120和出液沟槽140均为S形。波浪线形也可以为正弦曲线或者余弦曲线。

在另一些可能的示例中，进液沟槽120和出液沟槽140可以均为直线形，参照图14与图15，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。图15所示的一段进液沟槽120的左端靠近整个进液沟槽120的中部，图15所示的一段进液沟槽120的右端靠近整个进液沟槽120的端部，图15所示的一段进液沟槽120的宽度由左至右逐渐增加。

也就是说，沿样品溶液的流动方向，整个进液沟槽120的宽度先减小后增大然后再减小。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。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，故而进液沟槽120中部的侧壁压力大于端部的侧壁压力，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捕捉率。如此设置，减少端部的筛选单元中目标细胞的堆积，提高中部的筛选单元的利用率，目标细胞可以被分散截留在筛选阵列中的多个筛选单元内，进而使得大部分筛选单元均可以捕获目标细胞，以便于后续对目标细胞进行识别。

继续参照图2，图2所示的芯片本体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，该样品溶液中包含各种血细胞，例如白细胞、红细胞等。

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16，进样口110可以包括第一进样口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分别与进液沟槽120连通，由第一进样口111进入的血样和由第二进样口112进入稀释液在进液沟槽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。

进样口110与进液沟槽120之间的还可以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100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沟槽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。

在一些可能的示例中，参照图17，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17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17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。位于图19所示上方的两个进液分流管道161的入口端相连通，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。位于图19所示下方的两个进液分流管道161的入口端相连通，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中心线的平面为截面，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。

在另一些可能的示例中，参照图18，进液连接管道160包括三级进液分流管道。靠近进样口110的一级进液分流管道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。

位于中间的一级进液分流管道包括并列排布的四个进液分流管道161，位于图18所示上方的两个进液分流管道161的入口端相连通，且与靠近进样口110的一个进液分流管道161的出口端相连通，位于图18所示下方的两个进液分流管道161的入口端相连通，且与靠近进样口110的另一个进液分流管道161的出口端相连通，这四个进液分流管道161的出口端不连通。

靠近进液沟槽120的一级进液分流管道包括并列排布的八个进液分流管道161。这八个进液分流管道161以相邻的两个为一组分为四组，每一组中的两个进液分流管道161的入口端连通，且分别与中间的一级进液分流管道的每个进液分流管道161的出口端连通。这八个进液分流管道161的出口端分别与进液沟槽120连通。以垂直于进液分流管道161的中心线的平面为截面，相邻两级进液分流管道中，位于下一级的进液分流管道的截面积为位于上一级的进液分流管道的截面积的一半。

出液沟槽140与出样口150之间还可以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17与图18，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17和图18以及进液连接管道160的结构，在此不再赘述。

需要说明的是，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，例如，进液连接管道160包括两级，出液连接管道170包括四级。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，沿进液沟槽120的导流方向，进液沟槽120的末端封闭，进液沟槽120的两侧各设置有一个出液沟槽140，进液沟槽120与每个出液沟槽140之间设置有筛选阵列130，并由筛选阵列130连通。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依次流入容置腔131、筛选通道132，并由出液沟槽140流出。由于容置腔131的宽度大于目标细胞的直径，筛选通道132的宽度小于目标细胞的直径，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的宽度的非目标细胞由筛选通道132流出，实现目标细胞与非目标细胞的分离。同时，在两个筛选阵列130中，位于其中一个筛选阵列130中的容置腔131的入口端与位于另一个筛选阵列130中的容置腔131的入口端错位设置。相较于进液沟槽的两侧的容置腔对称分布，本公开实施例中，位于进液沟槽120两侧的容置腔131交错分布，使得位于进液沟槽120两侧的容置腔131交错分流，目标细胞每次只流经一个容置腔131，受到一个方向的侧向流速影响，降低了目标细胞错过容置腔131的概率，提高了目标细胞的截留率，进而提高了目标细胞的捕捉率。

实施例二

参照图19，本公开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。在一些可能的示例中，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在细胞筛选芯片10中混合，减少检测所需时间。在另一些可能的示例中，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(Phosphate Buffer Saline，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。如图19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。

需要说明的是，表面处理液可以为聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinyl Pyrrolidone，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CD

继续参照图19，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-coupled Device，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19，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，因而具备目标细胞的捕捉率高的优点，具体效果参照上文，在此不再赘述。

实施例三

参照图20，本公开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分别泵入血样和稀释液至细胞筛选芯片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，在此不再赘述，本公开实施例中的细胞筛选芯片10对目标细胞的捕捉率高。

需要说明的是，细胞筛选芯片10的材质可以为透明材料，例如玻璃，以便于后续对细胞筛选芯片10中的目标细胞进行识别。

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，将目标细胞定型并染色。

本公开实施例中，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，故而可以提高目标细胞的捕捉率，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。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

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。