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申请/专利权人：国家纳米科学中心

摘要：本发明涉及一种基于界面效应的癌细胞分离装置，所述分离装置利用细胞在血液和非牛顿流体接触面位置同时受到方向相反的惯性力和粘弹性力，癌细胞尺寸较大能够穿过界面，血细胞尺寸小，不能穿过界面，从而将癌细胞在血液中分离出来，包括：用以注入和输送所述血液的血液注入区；用以注入和输送所述非牛顿流体的非牛顿流体注入区；设置在所述血液注入区末端并与其相连，用以对所述血液和非牛顿流体进行汇流并分离其中细胞的分离通道；与所述分离通道末端相连，用以分离所述血液和非牛顿流体的分离区。本发明基于界面效应的癌细胞离装置采用界面效应具有更高的分辨率,能够实现癌细胞在全血里的分离。

主权项：1.一种基于界面效应的癌细胞分离装置，其特征在于，所述分离装置利用癌细胞在血液和非牛顿流体界面位置同时受到方向相反的惯性力和粘弹性力，尺寸大的癌细胞受到的惯性力比尺寸小的血细胞受到的惯性力更大，并以此将所述癌细胞从血液中分离出来，包括：用以注入和输送所述血液的血液注入区；用以注入和输送所述非牛顿流体的非牛顿流体注入区；设置在所述血液注入区末端并与其相连，用以对所述血液和非牛顿流体进行汇流并分离其中癌细胞的分离通道；与分离通道末端相连，用以分离所述血液和非牛顿流体的分离区；所述血液注入区包括：用以注入所述血液的血液注入口；与所述血液注入口相连，用以输送所述血液的血液连通管道；设置在所述血液连通管道末端，用以对所述血液进行分流的分流区；所述分流区为一环形通道，包括：至少两个与所述血液连通管道末端相连，用以分流所述血液的分流管道；分别设置在所述分流管道末端并与其相连，用以输送所述血液的输送管道；分别设置在所述输送管道末端，用以将所述分流的血液汇流的汇流管道；所述非牛顿流体注入区被所述分流区包围在内部，包括：用以注入所述非牛顿流体的非牛顿流体注入口；与所述非牛顿流体注入口相连，且与所述血液连通管道在同一直线上，用以输送所述非牛顿流体的非牛顿流体连通管道，所述非牛顿流体连通管道的末端与所述汇流管道末端相连；从所述血液注入口的端部至分流管道之间的第一外弧形段的形状根据下述公式1确定，第一端点a至第二端点b的形状公式为： ，其中，L1表示第一外弧形段的弧长，R表示血液注入口的半径，α表示第一端点a至血液注入口圆心的连线与分离通道的延长线的夹角； ，α0表示初始设定的标准夹角值，Ω表示待测的血液浓度值，Ω0表示初始设定的血液浓度值；所述分流管道的形状根据下述公式3确定，第二端点b至第三端点c的形状公式为： ，其中，L1表示第一外弧形段的弧长，L2表示第二外弧形段的弧长，L3表示输送管道的长度，也即第三端点至第四端点的长度，α表示第一端点a至血液注入口圆心的连线与分离通道的延长线的夹角；汇流管道外侧壁的形状根据下述公式4确定，第四端点d至第五端点e的形状公式为： ，其中，L1表示第一外弧形段的弧长，L2表示第二外弧形段的弧长，L3表示输送管道的长度；从所述血液注入口的端部至所述输送管道之间的第一内弧形段的形状根据下述公式5确定，第五端点f至第六端点g的形状公式为： ，其中，l1表示第一内弧形段的弧长，D表示非牛顿流体注入口的圆心与第一内弧形段中的第六端点f之间的距离，D1表示输送管道的宽度，D2表示非牛顿流体连通管道的宽度，α表示第一端点a至血液注入口圆心的连线与分离通道的延长线的夹角；汇流管道内侧壁的形状根据下述公式6确定，第七端点h至第八端点j的形状公式为： ，其中，l2表示第二内弧形段的弧长，D表示非牛顿流体注入口的圆心与第一内弧形段中的第六端点f之间的距离，D1表示输送管道的宽度，D2表示非牛顿流体连通管道的宽度，α表示第一端点a至血液注入口圆心的连线与分离通道的延长线的夹角。

全文数据：基于界面效应的癌细胞分离装置技术领域本发明涉及医疗科技技术领域，尤其涉及一种基于界面效应的癌细胞分离装置。背景技术随着微纳米技术的发展以及微纳米材料在多个学科领域的广泛应用，传统的分离原理和设备在微纳米颗粒的分离中受到了各种限制，分离效果并不理想，寻求一种微纳米粒子有效的分离技术尤为关键。常用的微纳米颗粒分离方法主要分为两大类：接触式和非接触式；接触式微纳米颗粒分离具有不连续性，在操作过程中需要加入其它材料；非接触式微纳米颗粒分离不需添加其它材料，避免产生污染且操作连续；现有技术中常见的分离方法有超速离心、孔膜过滤、特异性免疫吸附等，这些分离方法通常会造成亚微米纳米颗粒的损失。中国专利公开号：CN207493004U公开了一种血液癌细胞分离器，包括压力容器和过滤层；所述压力容器的形状为封闭的双向漏斗形，压力容器的内壁附着有保护膜，压力容器的上部设置有血液入口、第一抽气嘴和第一高压氧气入口，压力容器的下部设置有血液出口、第二抽气嘴和第二高压氧气入口；所述血液入口处设置有单向阀；所述过滤层固定在所述压力容器双向漏斗形的中部，并将压力容器隔离成上下两个独立的腔体；所述过滤层包括支撑体，以及附着于所述支撑体之上的过滤膜。由此可见，所述血液癌细胞分离器存在以下问题：第一，所述分离器腔体内部含有空气，空气中的有害物质易对血液造成污染；第二，所述分离器利用压力差对所述血液中的白细胞和红细胞施加压力并将其挤压穿过所述过滤膜，在挤压过程中容易破坏所述白细胞和红细胞的结构，损坏所述血液，从而导致所述分离器的分离效率降低；第三，所述分离器在分离过程中，各细胞容易在滤网处堵塞，对此需要在所述滤网的上下两个腔体中反复进行抽气和进气，增加了所述分离器的使用时间，且在反复抽进气的同时，所述过滤后的白细胞和红细胞容易受到压力而重新回到过滤前的腔体内，分离效果低。发明内容为此，本发明提供一种基于界面效应的癌细胞分离系统，用以克服现有技术中颗粒分离效果低的问题。为实现上述目的，本发明提供一种基于界面效应的癌细胞分离装置，所述分离装置利用癌细胞在血液和非牛顿流体接触面位置同时受到方向相反的惯性力和粘弹性力，将所述癌细胞从血液中分离出来，包括：用以注入和输送所述血液的血液注入区；用以注入和输送所述非牛顿流体的非牛顿流体注入区；设置在所述血液注入区末端并与其相连，用以对所述血液和非牛顿流体进行汇流并分离其中细胞的分离通道；与所述分离通道末端相连，用以分离所述血液和非牛顿流体的分离区。进一步地，所述血液注入区包括：用以注入所述血液的血液注入口；与所述血液注入口相连，用以输送所述血液的血液连通管道；设置在所述血液连通管道末端，用以对所述血液进行分流的分流区；进一步地，所述分流区为一环形通道，包括：至少两个与所述血液连通管道末端相连，用以分流所述血液的分流通道；分别设置在所述分流通道末端并与其相连，用以输送所述血液的输送通道；分别设置在所述输送通道末端，用以将所述分流的血液汇流的汇流端。进一步地，所述两分流通道的夹角与所述汇流通道的夹角均可以为锐角、直角或钝角，且所述分流通道夹角的角平分线和汇流通道夹角的角平分线均与所述血液连通管道重合。进一步地，所述输送通道可以为一段的直线或弧线通道，也可以为多段的直线或弧线通道。进一步地，所述非牛顿流体注入区被所述分流包围在内部，包括：用以注入所述非牛顿流体的非牛顿流体注入口；与所述非牛顿流体注入口相连，且与所述血液连通管道在同一直线上，用以输送所述非牛顿流体的非牛顿流体连通管道。进一步地，所述非牛顿流体连通管道的末端与所述汇流通道末端相连。进一步地，所述分离区包括：至少两个用以排出血细胞的血细胞出口；设置在所述血细胞出口中间空隙处，用以排出癌细胞的癌细胞出口；至少两个设置在所述血细胞出口和癌细胞出口之间空隙处，用以排出中等尺寸颗粒的中颗粒出口。进一步地，所述非牛顿流体为纯水与高分子聚合物的混合液。进一步地，所述癌细胞分离装置为设置在微流控芯片上的凹槽或凹口，也可以为独立的管路。从所述注入口的端部至分离通道之间的第一外弧形段的形状根据下述公式1确定，第一端点a至第二端点b的形状公式为：其中，L1表示第一外弧形段的弧长，R表示注入口的半径，α表示第一端点a至注入口圆心的弧线与分离通道的延长线的夹角；α0表示初始设定的标准夹角值，Ω表示待测的血液浓度值，Ω0表示初始设定的血液浓度值；所述分离管道的形状根据下述公式2确定，第二端点b至第三端点c的形状公式为：其中，L1表示第一外弧形段的弧长，L2表示第二外弧形段的弧长，L3表示输送管道的长度，也即第三端点至第四端点的长度，α表示第一端点a至注入口圆心，与分离通道的延长线的夹角；汇流管道外侧壁的形状根据下述公式4确定，第四端点d至第五端点e的形状公式为：其中，L1表示第一外弧形段的弧长，L2表示第二外弧形段的弧长，L3表示输送管道的长度。从所述注入口的端部至所述输送管道之间的第一内弧形段的形状根据下述公式5确定，第五端点f至第六端点g的形状公式为：其中，l1表示第一内弧形段的弧长，D表示非牛顿流体注入口的圆心与第一内弧形段中的第六端点f之间的距离，D1表示输送管道的宽度，D2表示非牛顿流体连通管道的宽度，α表示第一端点a至注入口圆心的弧线与分离通道的延长线的夹角；汇流管道内侧壁的形状根据下述公式6确定，第七端点h至第八端点j的形状公式为：其中，l2表示第二内弧形段的弧长，D表示非牛顿流体注入口的圆心与第一内弧形段中的第六端点f之间的距离，D1表示输送管道的宽度，D2表示非牛顿流体连通管道的宽度，α表示第一端点a至注入口圆心的弧线与分离通道的延长线的夹角。与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明基于界面效应的癌细胞分离装置通过利用不同细胞在血液和非牛顿流体的界面受到方向相反的粘弹性力和惯性力的作用，分离癌细胞，本发明采用界面效应能够直接将癌细胞在未经处理的全血中分离出来；本发明的分离通道可通过增加宽度和改变长度，来实现多种类型尺寸的细胞的分离；在分离通道上设置内、中、外或者更多流体出口，增加分离通道的宽度，为各细胞的分离提供充足的位置空间，不同尺寸的细胞聚积的区域距离较大，容易分离和收集。进一步地，所述癌细胞分离装置上设有血液注入区、非牛顿流体注入区，并设置分流区域将所述血液分流，最终在所述分离通道的中间流通非牛顿流体，而非牛顿流体两侧、与分离通道的两侧壁接触的为血液，这样，在分离通道内，血液和非牛顿流体之间形成两个接触界面，更有利于大小颗粒的分离，进一步提高了所述癌细胞分离装置的分离效率。进一步地，所述分流通道中分流处的两条通道呈一定角度，这样，在分流时能够将所述血液的流速维持在一个固定值，不会出现阻滞的情况，进一步提高了所述癌细胞分离装置的分离效率。进一步地，所述输送管道可设有单段管道或多段管道，并以此保证将每一部分血液中的癌细胞分离出来，进一步提高了所述分离装置的分离效率。进一步地，所述汇流通道中汇流处的两条通道呈一定角度，这样，在汇流时汇聚过渡更加平缓，避免由于两个流体垂直汇聚出现漩涡，进一步提高了所述癌细胞分离装置的分离效率。进一步地，所述非牛顿流体注入区设置在所述分流区环形通道的内部，且所述非牛顿流体连通管道末端与所述汇流通道相连，这样，当所述血液和所述非牛顿流体被一同输送至所述分离通道时，所述非牛顿流体直接被输送至通道的中间位置，提高了所述非牛顿流体与所述血液的接触面积，在相同时间内，能够分离更多的癌细胞，进一步提高了所述癌细胞分离装置的分离效率。进一步地，所述分离区设有至少五个排出口，包括一个癌细胞排出口，两个中颗粒排出口和两个血细胞排出口，将含有不同尺寸颗粒的流体通过不同的排出口分别排出，进一步提高了所述癌细胞分离装置的分离效率。进一步地，本发明可通过调整分离单元的结构参数、非牛顿流体的浓度及血液和非牛顿流体的流速和流速比，来实现不同尺寸细胞的分离，分离效果更佳。进一步地，所述非牛顿流体为在水中加入高分子聚合物使之具有非牛顿效应，从而称之为非牛顿流体；所述高分子聚合物为人工合成或天然的，本装置不利用特异性反应、外加物理场，制作和操作简单、成本低廉。附图说明图1为本发明的微流控芯片的立体结构示意图；图2为本发明的分离通道的结构示意图；图3为本发明的分离通道的立体结构示意图；图4为本发明的分离通道的剖视结构示意图；图5为本发明的分离通道的颗粒受力和分离示意图；图6为本发明的基于界面效应的微纳颗粒分离系统的结构示意图；图7为本发明实验例中分别选用不同总流量和各出口流量比时的分离效率表以及富集因子浓度表；图8为本发明实验例中在所述两注入口中分别注入不同物质时各出口的分离效率表；图9为本发明实验例中利用不同的非牛顿流体分离血液中癌细胞的荧光轨迹示意图；图10为本发明实验例中对所述非牛顿流体进行不同倍数稀释后的荧光轨迹图以及分离效率表；图11为本发明实验例中各出口流体的微观图。具体实施方式以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，还需要说明的是，在本发明的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。请参阅图1，其为本发明实施例微流控芯片的结构示意图，包括：血液注入区1、非牛顿流体注入区2、分离通道3和分离区4，其中，所述非牛顿流体注入区2设置在所述血液注入区1的环形通道内并与其相连，所述分离通道3设置在所述血液注入区1末端并与其相连，所述分离区4设置在所述分离通道3末端并与其相连。在使用所述分离装置时，将血液注入至所述血液注入区1，将所述非牛顿流体注入至所述非牛顿流体注入区2，所述血液经分流后与所述牛顿流体相接触并与其一同流向所述分离通道3，在所述分流通道中产生界面效应，将所述血液中的癌细胞分离出来并进入所述非牛顿流体中，所述癌细胞被分离之后，所述血液和非牛顿流体被输送至所述分离区4进行分离并被排出；本领域技术人员可以理解的是，所述癌细胞分离装置为开设在所述微流控芯片上的凹槽或凹口，允许流体通过；显然，上述结构均可通过独立的管路替换。请继续参阅图1所示，本发明实施例所述血液注入区1包括血液注入口11，血液连通管道12和分流区13；所述血液注入口11设置在所述分离装置的上端，所述血液连通管道12设置在所述血液注入口11下方，所述分流区设置在所述血液连通管道12下方；在使用所述分离装置时，将所述血液通过所述血液注入口11注入至所述分离装置中，所述血液从所述血液注入口1流经所述血液连通管道12，并被输送至所述分流区进行分流。具体而言，所述血液注入口11设置在所述分离装置的上端，为一圆柱形凹槽，用以接收含有癌细胞的血液。可以理解的是，所述血液注入口11的凹槽形状可以为圆形，方形，三角形或其他形状，只要满足所述血液注入口能够接收所述血液并将其输送至下一结构中即可。具体而言，所述血液连通管道12设置在所述血液注入口11下端，用以将所述血液注入口11中的血液输送至所述分流区13；可以理解的是，所述血液连通管道12的横截面可以为矩形，梯形，圆形或其他形状，只要满足所述血液连通管道12能够以指定流速输送所述血液即可。具体而言，所述分流区13设置在所述血液连通管道12下方，为环形通路，用以对所述血液进行分流。可以理解的是，所述分流区中各段管路可以为直线凹槽，也可以为弧线凹槽，只要满足所述血液流速不会在进入所述分流区13时减少即可。请继续参阅图1所示，本发明实施例所述分离区13包括分流管道131，输送管道132和汇流管道133，其中，所述分流管道131与所述血液连通管道12末端相连，所述输送管道132与所述分流管道131末端相连，所述汇流管道133设置在所述输送管道132末端并与其相连；当所述血液从所述血液连通管道12中被输送至所述分流区13时，所述血液先被输送至所述分流管道131并被分流至两条管道内，经所述输送管道132输送后进入所述汇流管道133进行汇流并被输送至所述非牛顿流体两侧，与其一同被输送至分离管道3中。具体而言，所述分流管道131设置在所述血液连通管道12末端并与其相连，用以对所述血液进行分流；可以理解的是，所述分离管道131中两条管道的夹角可以为锐角，直角或钝角，只要满足所述夹角的角平分线与所述血液连通管道12重合且不影响所诉血液的流速即可。具体而言，所述输送管道132设置在所述分流管道131的末端并与其相连用以输送所述分流管道131中被分流的血液；可以理解的是，所述输送管道可以为一段的直线管道或弧线管道，也可以为多段的直线管道或弧线管道，只要满足所述输送管道132能够以指定流速输送所述血液即可。具体而言，所述汇流管道133设置在所述输送管道132末端并与其相连，用以对所述被分流的血液进行汇流；可以理解的是，所述汇流管道133中两条管道的夹角可以为锐角，直角或钝角，只要满足所述夹角的角平分线与所述血液连通管道12重合且不影响所诉血液的流速即可。请继续参阅图1所示，本发明实施例所述非牛顿流体注入区2包括非牛顿流体注入口21和非牛顿流体连通管道22，其中所述非牛顿流体注入口21设置在所述分流区13的环形管道内侧，所述非牛顿流体连通管道22设置在所述非牛顿流体注入口21下端并与其相连，且所述非牛顿流体连通管道22末端与所述汇流管道133末端相连；当向所述非牛顿流体注入口21注入非牛顿流体时，所述非牛顿流体会流经所述非牛顿流体连通管道22并在其末端与所述汇流管道133中的血液相接触，所述非牛顿流体与所述血液接触后被一同输送至所述分离通道3。具体而言，所述非牛顿流体注入口21设置在所述分离区13环形管道内侧，为一圆柱形凹槽，用以接收非牛顿流体；可以理解的是，所述非牛顿流体注入口21的凹槽形状可以为圆形，方形，三角形或其他形状，只要满足所述非牛顿流体注入口能够接收所述非牛顿流体并将其输送至下一结构中即可。具体而言，所述非牛顿流体连通管道22设置在所述非牛顿流体注入口21下端，用以将所述非牛顿流体注入口21中的非牛顿流体输送至所述分离通道3；可以理解的是，所述非牛顿流体连通管道22的横截面可以为矩形，梯形，圆形或其他形状，只要满足所述非牛顿流体连通管道22能够以指定流速输送所述非牛顿流体即可。请继续参阅图1所示，本发明实施例所述分离通道设置在所述汇流管道133末端并与其相连，为了增强血液中癌细胞的分离效果，保证癌细胞能够汇集在非牛顿流体的中间位置，本实施例分离通道3的中间流通非牛顿流体，而非牛顿流体两侧、与分离通道3的两侧壁接触的为血液；这样，在分离通道3内，血液和非牛顿流体之间形成两个接触界面，更有利于癌细胞的分离。本领域技术人员可以理解的是，即使不对血液分流，将单层的血液和非牛顿流体置入分离通道3中，由于形成一个接触界面，也能够实现癌细胞的分离；显然，血液和非牛顿流体可以相间布置，在接触处形成多个界面，而不受界面层数的限制。较佳的，分离通道3的横截面可为矩形、梯形、圆形等，只要能够满足所述血液和非牛顿流体产生界面即可。参阅图2所示，最佳实施例的血液连通管道12、分流管道131呈曲线设置，并且平滑过渡，汇流管道133为曲线且与所述输送管道132平滑过渡。其中，在本最优实施例中，分流管道131与注入口11之间的通道具有最窄通道，以使得血液从通道通过时，能够通过适当的流通面积减小带来流通速度的短暂增加，使进入血液连通管道12及汇流管道133的血液产生一定程度的叠加脉冲波，不会出现阻滞的情况，进一步提高了所述癌细胞分离装置的分离效率。具体而言，从注入口的端部至分流管道131之间的第一外弧形段的形状根据下述公式1确定，第一端点a至第二端点b的形状公式为：其中，L1表示第一外弧形段的弧长，R表示注入口11的半径，α表示第一端点a至注入口圆心的弧线与分离通道3的延长线的夹角。夹角根据血液浓度来确定，设定标准的血液浓度与标准夹角，当血液浓度升高时，夹角增加，以便能够使血液更早的流出注入口进入分离通道。α0表示初始设定的标准夹角值，Ω表示待测的血液浓度值，Ω0表示初始设定的血液浓度值。分流管道131的形状根据下述公式2确定，第二端点b至第三端点c的形状公式为：其中，L1表示第一外弧形段的弧长，L2表示第二外弧形段的弧长，L3表示输送管道132的长度，也即第三端点至第四端点的长度，α表示第一端点a至注入口圆心，与分离通道3的延长线的夹角。汇流管道133外侧壁的形状根据下述公式4确定，第四端点d至第五端点e的形状公式为：其中，L1表示第一外弧形段的弧长，L2表示第二外弧形段的弧长，L3表示输送管道132的长度。具体而言，从注入口的端部至输送管道132之间的第一内弧形段的形状根据下述公式5确定，第五端点f至第六端点g的形状公式为：其中，l1表示第一内弧形段的弧长，D表示非牛顿流体注入口21的圆心与第一内弧形段中的第六端点f之间的距离，D1表示输送管道132的宽度，D2表示非牛顿流体连通管道22的宽度，α表示第一端点a至注入口圆心的弧线与分离通道3的延长线的夹角。汇流管道133内侧壁的形状根据下述公式6确定，第七端点h至第八端点j的形状公式为：其中，l2表示第二内弧形段的弧长，D表示非牛顿流体注入口21的圆心与第一内弧形段中的第六端点f之间的距离，D1表示输送管道132的宽度，D2表示非牛顿流体连通管道22的宽度，α表示第一端点a至注入口圆心的弧线与分离通道3的延长线的夹角。在本实施例中，所述分流通道中分流处的两条通道呈一定角度，这样，在分流时能够将所述血液的流速维持在一个固定值，不会出现阻滞的情况，进一步提高了所述癌细胞分离装置的分离效率。所述汇流通道中汇流处的两条通道呈一定角度，这样，在汇流时汇聚过渡更加平缓，避免由于两个流体垂直汇聚出现漩涡，进一步提高了所述癌细胞分离装置的分离效率。尤其，本发明最优实施例中，在确定曲线形状时，结合流体自身特点，将夹角及弧形曲线引入，并通过结合曲线长度、注入口直径、非牛顿注入直径与内壁之间的距离，来确定分离通道的整体形状；在设置各个曲线段时，采用柔性的正弦、余弦曲线，避免产生死角及分离产生漩涡。请继续参阅图1所示，本发明实施例所述分离区4还包括设置在所述分离通道3末端的若干分叉出口，在本实施例中，分别为设置在外侧的血细胞出口41、设置在中间的癌细胞出口43以及设置在血细胞出口41和癌细胞出口43之间的中颗粒出口42；每一出口与分离通道对应的不同直径颗粒停留位置相对应。本领域技术人员可以理解的是，分叉出口的数量根据需要设置，在设置单一的接触界面时，也设置三种出口；显然，也可设置癌细胞分离的两种出口，或者，增加细胞分离的精细度，设置三个及以上的出口。请参阅图3-4所示，其为本发明微流控芯片的立体结构和剖视结构示意图，本实施例可以通过提高分离通道3的高度，之后将通道放倒，这样能够在很大程度上增大血液和非牛顿流体间的界面从而提高通量，大大提高本发明的分离效率。本领域技术人员可以理解的是，提高分离通道3的高度，为细胞的分离提供充足的位置空间，细胞聚积的区域距离较大，容易分离和收集；同时，适当调整分离通道3的长度也能够提高分离效率。请参阅图5所示，其为本发明的分离通道的颗粒受力和分离示意图，对应于图1中的区域A、区域B、区域C三处位置，图4所示为在三处位置的颗粒受力和运动方向示意图,该图为俯视图。图示中，箭头所指方向为流体流动方向，中间液体为非牛顿流体，两侧为血液。在区域A处，各细胞在血液中，均受指向非牛顿流体方向的惯性力作用，如图中箭头所示；区域B中，各细胞在血液和非牛顿流体的接触界面，均受指向非牛顿流体方向的惯性力和指向血液方向的粘弹性力，由于两作用力存在大小不同，癌细胞向非牛顿流体方向移动；在区域C中，癌细胞运动至非牛顿流体中，同时受指向非牛顿流体方向的惯性力和指向流体通过中心的粘弹性力，此时两作用力受力方向相同，加速癌细胞的移动，而血细胞停留在接触界面，在细胞之间还有其他细胞移动，分布于癌细胞和血细胞之间。具体而言，当各细胞在所述的界面上时，细胞受到的粘弹性力指向血液的方向，与惯性力的方向相反；由于惯性力的大小与细胞直径的四次方成正比，粘弹性力的大小与细胞直径的三次方成正比。因此在特定的条件下癌细胞能够进入非牛顿流体中而血细胞则只能处在血液中或血液和非牛顿流体的界面上。在血液中细胞的受力由下述公式1所示的动力学模型确定：在非牛顿流体中细胞的受力由下述公式2所示的动力学模型确定：在血液与非牛顿流体的接触界面细胞的受力由下述公式3所示的动力学模型确定：Res＝ρa|u-Vp|η5其中，a是细胞直径，Vp是工作流体中亚微米纳米颗粒的速度矢量，CD为粘性系数可根据公式4求得，其中a1、a2、a3是常数，Res为相对雷诺数，可根据公式5求得，g是重力加速，ρp是颗粒密度，ρ是流体密度，Fe是弹性力矢量，FL是惯性力矢量。弹性力为：其中，feWi，xL为与维森博格数也可为德伯哈数和颗粒在通道截面的位置相关的函数，N为主应力差与剪切率的平方成正比。惯性力为：FL＝cwa3+csρu2a3Dh7其中cw、cs分别是壁面作用力系数和剪切率作用力系数，Dh为通道的水力直径。请参阅图6所示，其为本发明的基于界面效应的癌细胞分离系统的结构示意图，控制单元5、动力单元6为向所述微流控芯片提供预设浓度和流量的血液和非牛顿流体，各个分离通道3并行联结，可大大提高系统的通量。具体而言，动力单元6通过非牛顿流体注入口21注入微流控芯片，非牛顿流体注入口21通过非牛顿流体主干路121与各个非牛顿流体支路122连通；同样，血液注入口11通过血液主干路111与各个血液支路112连通。血液和非牛顿流体流向各个分离通道分支7，各个分离通道分支7完成分离，并通过收集单元完成收集。显然，各个分支上的血细胞出口41、设置在中间的癌细胞出口43以及设置在血细胞出口41和癌细胞出口43之间的中颗粒出口42，分别连通，最终通过统一的收集口完成收集。具体而言，所述控制单元为PC控制器、PLC控制器、单片机控制器等，动力单元为注射泵、蠕动泵等液体泵送装置，本实施例所用的控制单元和动力单元为，单片机控制的注射泵。本领域技术人员可以理解的是，动力单元还可以用重力场或者其他物理场使液体流入到分离通道中，只需满足分别将血液和非牛顿流体分别注入分离通道中，并可控制流体的流速即可。具体而言，所述收集单元为液体储存装置，可用试管、玻璃瓶、塑料袋等液体存储物品与微流控芯片的不同出口通过管道相连，从而收集不同大小的细胞。具体而言，所述微流控芯片可由聚二甲基硅氧烷PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚碳酸酯PC等制作；微流控芯片的制作过程采用以软刻蚀法为代表的常规的微流控芯片制作方法，首先在玻璃片或者单晶硅片上光刻得到芯片图形，通过模板来实现图案的转移和复制形成包含平面或曲面上的亚微米纳米图案的微流控芯片。实验例1请参阅图7所示，其为本发明实验例不同流量及流量比对所述分离装置分离效率及富集因子浓度影响的图表，所述流量比为非牛顿流体和血液的流量的比值。其中所述出口1和出口3为所述分离区4中设置在两侧的血细胞出口42，所述出口2为设置在所述分离区4中设置在中间的癌细胞出口41。具体而言，图7中A中的两个图表分别表示在选用不同流量以及各出口流量比时所述分离装置的分离效率；A中采用渐变色表示所述分离装置的分离效率，根据A可以得出，对于所述出口1和出口三3，所述分离装置的总流量和所述出口1、3的流量比对其分离效率影响不大；对于所述出口2来说，当所述实验装置大于等于6mLh，且所述流量比大于10时，所述出口2具有较好的分离效率。具体而言，图7中B为所述实验装置选用不同流量以及所述不同流量比的情况下，所述出口2中富集因子含量表；B中采用渐变色表示所述富集因子的含量，根据B可以得出，当所述分离装置流量为9mLh，所述流量比为10时，所述出口2中的富集因子含量达到最大，为1000。综上所述，本发明分离装置选用9mLh的总流量，所述流量比选用10。实验例2请参阅图8所示，其为本发明实验例在所述两注入口注入不同流体时5μm和15μm的荧光微球的荧光轨迹，其中红色代表5μm荧光微球，绿色代表15μm荧光微球。其中A为本实验例所使用的分离装置结构示意图，B为所述A分离通道中两所述流体的荧光轨迹图，C为两所述流体进入所述分离区4时的荧光轨迹图，D为本实验例所述实验装置在使用不同流体情况下的分离效率。具体而言，本实验例使用三组数据，分别为：1注入口1注入纯水，注入口2中注入0.005wt％PEO；2两所述注入口均注入0.005wt％PEO；3两所述注入口均注入纯水。其中，所述0.005wt％PEO为0.005％重量比的聚环氧乙烷，属于非牛顿流体。请参阅图8中B所示，本实验例中在所述分离装置中每隔5mm进行一次荧光图像采集，用以测量所述两流体在管道中的混合状态；根据B可得：1中5μm和15μm的荧光微球实现完全的分离，2中5μm和15μm的微球实现部分分离，分离效果较差。3中5μm和15μm的颗粒的分离效果最差。请参阅图8中C所示，其为上述三组流体组合流至所述分离区4时各流体的荧光轨迹图；根据C可得：1中两所述流体在流至所述分离区4时能够很好的对荧光微球进行分离，2中两所述流体在流至所述分离区4时能够较好的进行分离，但有少许5μm的荧光微球会流向中间出口，3中两所述流体在流至所述分离区4时不能对5μm和15μm荧光微球进行很好的分离。请参阅图8中D所示，其为本实验例实验装置使用上述三组流体组合后的分离效率；根据D可得：1中两所述流体能够对5μm和15μm荧光微球进行很好的分离，而23中均出现5μm和15μm荧光微球混合的情况。综上所述，本发明分离装置中在所述注入口1中注入牛顿流体，在所述注入口2中注入非牛顿流体。实验例3请参阅图9所示，其为本发明实验例分离血液中癌细胞的荧光轨迹图。在进行分离时，在所述分离装置上设置四处荧光传感器，用以观测两所述流体的混合状态，其分别设置在：1，所述血液注入区1与所述非牛顿流体注入区2汇合处；2，所述分离通道3前端；3，所述分离通道3后端；4，所述分离通道3末端与所述分离区4的连接处。所述流体组合分别为：1注入口1注入含有MCF-7细胞的血液，注入口2注入0.05wt％PEO；2注入口1注入含有HepG2细胞的血液，注入口2注入0.05wt％PEO；3注入口1注入含有HepG2细胞血液与0.05wt％PEO的混合液，注入口2注入0.05wt％PEO；4注入口1注入含有HepG2细胞的血液，注入口2注入PBS；其中MCF-7为乳腺癌细胞，HepG2为肝癌细胞，PBS为磷酸缓冲盐溶液。根据图9中四种流体组合的荧光轨迹可以得出：1中两所述流体能够进行很好的分离，能够分离血液中的癌细胞；2中两所述流体能够进行很好的分离，能够分离血液中的癌细胞；3中两所述流体无法进行分离，无法分离血液中的癌细胞；4中两所述流体无法进行分离，无法分离血液中的癌细胞：综上所述，在分离血液中的癌细胞时，应在所述注入口2中注入0.05wt％PEO。实验例4请参阅图10所示，其为本实验例所述分离装置中血球容积比对分离效率的影响，其中A为全血稀释不同倍数后界面效应对血细胞的拦截效果，对应的观察区为所述分离通道3的末端，B为PEO浓度、全血稀释倍数对分离效率的影响，C为所述分离装置中流量比对分离效率的影响。请参阅图10中A所示，其为所述非牛顿流体为0.005wt％PEO溶液，当血液未稀释时血球容积比为45％，界面效应不能拦截血细胞，血细胞充满整个通道；所述全血稀释10倍时血球容积比为4.5％，部分血细胞均被界面拦截；当血液稀释50倍时血球容积比为0.9％，所有的血细胞均被界面拦截。请参阅图10中B所示，其为PEO浓度和全血稀释倍数对分离效率的影响示意图，根据图可得，当PEO浓度为0.05wt％时，可在不稀释血液时取得最大的分离效率。请参阅图10中C所示，其为流量比对分离效率的影响，总流速为9mlh，根据C可得，当流量比为20时，对所述大颗粒的分离效率达到最大。综上所述，所述非牛顿流体选用0.05wt％PEO，且所述流量比为20，此时所述分离装置的而分离效率达到最大。实验例5请参阅图11所示，其为本发明实验例分离带有癌细胞血液的微观图，其中A为所述带有癌细胞血液在注入所述分离装置前的微观图；B为所述血液经过分离后所述出口1和出口3处的微观图；C为所述血液中癌细胞为HepG2细胞时，分离后所述出口2处的微观图；D为所述血液中癌细胞为MCF-7细胞时，分离后所述出口2处的微观图；E为所述分离装置分离血液后的各项参数；图F为所述血液分离前后的实物图。根据图11可得，本发明能够有效分离所述血液中的癌细胞，且不会对血液造成污染和损坏。至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种基于界面效应的癌细胞分离装置，其特征在于，所述分离装置利用癌细胞在血液和非牛顿流体界面位置同时受到方向相反的惯性力和粘弹性力，尺寸较大的癌细胞受到的惯性力比尺寸较小的血细胞受到的惯性力更大，并以此将所述癌细胞从血液中分离出来，包括：用以注入和输送所述血液的血液注入区；用以注入和输送所述非牛顿流体的非牛顿流体注入区；设置在所述血液注入区末端并与其相连，用以对所述血液和非牛顿流体进行汇流并分离其中癌细胞的分离通道；与所述分离通道末端相连，用以分离所述血液和非牛顿流体的分离区；所述非牛顿流体注入区被所述分流包围在内部，包括：用以注入所述非牛顿流体的非牛顿流体注入口；与所述非牛顿流体注入口相连，且与所述血液连通管道在同一直线上，用以输送所述非牛顿流体的非牛顿流体连通管道，所述非牛顿流体连通管道的末端与所述汇流通道末端相连；所述血液注入区包括：用以注入所述血液的血液注入口；与所述血液注入口相连，用以输送所述血液的血液连通管道；设置在所述血液连通管道末端，用以对所述血液进行分流的分流区；所述分流区为一环形通道，包括：至少两个与所述血液连通管道末端相连，用以分流所述血液的分流通道；分别设置在所述分流通道末端并与其相连，用以输送所述血液的输送通道；分别设置在所述输送通道末端，用以将所述分流的血液汇流的汇流端；从所述注入口的端部至分离通道之间的第一外弧形段的形状根据下述公式1确定，第一端点a至第二端点b的形状公式为：其中，L1表示第一外弧形段的弧长，R表示注入口的半径，α表示第一端点a至注入口圆心的弧线与分离通道的延长线的夹角；α0表示初始设定的标准夹角值，Ω表示待测的血液浓度值，Ω0表示初始设定的血液浓度值；所述分离管道的形状根据下述公式2确定，第二端点b至第三端点c的形状公式为：其中，L1表示第一外弧形段的弧长，L2表示第二外弧形段的弧长，L3表示输送管道的长度，也即第三端点至第四端点的长度，α表示第一端点a至注入口圆心，与分离通道的延长线的夹角；汇流管道外侧壁的形状根据下述公式4确定，第四端点d至第五端点e的形状公式为：其中，L1表示第一外弧形段的弧长，L2表示第二外弧形段的弧长，L3表示输送管道的长度。2.根据权利要求1所述的基于界面效应的癌细胞分离装置，其特征在于，从所述注入口的端部至所述输送管道之间的第一内弧形段的形状根据下述公式5确定，第五端点f至第六端点g的形状公式为：其中，l1表示第一内弧形段的弧长，D表示非牛顿流体注入口的圆心与第一内弧形段中的第六端点f之间的距离，D1表示输送管道的宽度，D2表示非牛顿流体连通管道的宽度，α表示第一端点a至注入口圆心的弧线与分离通道的延长线的夹角；汇流管道内侧壁的形状根据下述公式6确定，第七端点h至第八端点j的形状公式为：其中，l2表示第二内弧形段的弧长，D表示非牛顿流体注入口的圆心与第一内弧形段中的第六端点f之间的距离，D1表示输送管道的宽度，D2表示非牛顿流体连通管道的宽度，α表示第一端点a至注入口圆心的弧线与分离通道的延长线的夹角。3.根据权利要求1所述的基于界面效应的癌细胞分离装置，其特征在于，所述两分流通道的夹角与所述汇流通道的夹角均可以为锐角、直角或钝角，且所述分流通道夹角的角平分线和汇流通道夹角的角平分线均与所述血液连通管道重合。4.根据权利要求1所述的基于界面效应的癌细胞分离装置，其特征在于，所述输送通道可以为一段的直线或弧线通道，也可以为多段的直线或弧线通道。5.根据权利要求1所述的基于界面效应的癌细胞分离装置，其特征在于，所述分离通道为直通道，分离通道连接所述汇流通道的末端和所述分离区的前端。6.根据权利要求1所述的基于界面效应的癌细胞分离装置，其特征在于，所述分离区包括：至少两个用以排出血细胞的血细胞出口；设置在所述血细胞出口中间空隙处，用以排出癌细胞的癌细胞出口；至少两个设置在所述血细胞出口和癌细胞出口之间空隙处，用以排出中等尺寸颗粒的中颗粒出口。7.根据权利要求1-6任意权利要求所述的基于界面效应的癌细胞分离装置，其特征在于，所述非牛顿流体为纯水与高分子聚合物的混合液。8.根据权利要求1-6任意权利要求所述的基于界面效应的癌细胞分离装置，其特征在于，所述癌细胞分离装置为设置在微流控芯片上的凹槽或凹口，也可以为独立的管路。

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