(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211057655.3 (22)申请日 2022.08.31 (71)申请人 大连交通大 学 地址 116028 辽宁省大连市沙河口区黄河 路794号 (72)发明人 王艳娟　徐凤强　 (74)专利代理 机构 大连东方专利代理有限责任 公司 21212 专利代理师 徐华燊　李洪福 (51)Int.Cl. C12M 1/00(2006.01) B01L 3/00(2006.01) G01N 15/14(2006.01) (54)发明名称 一种基于介电增强的细胞惯性分选装置及 方法 (57)摘要 本发明提供一种基于介电增强的细胞惯性 分选装置及方法， 属于细胞过滤分选技术领域。 装置包括螺旋结构惯性分选模块和介电泳增强 分选模块。 具体为PDMS盖片层、 Ag ‑PDMS立体电极 层、 ITO导线层、 玻璃基底层。 螺旋结构惯性分选 模块能够将不同尺寸的细胞聚焦在不同的平衡 位置。 在介电泳增强分选模块中， 通过设计的长 条形立体电极组和半圆形立体电极为细胞提供 强而稳定的介电泳力， 由于不同的细胞所受介电 泳力的大小和方向不同， 产生不同方向的偏移， 从而使两种细胞的分离距离增大， 增强惯性分选 的效果。 本发 明将惯性技术和介电泳技术进行有 机结合， 提高了分选精度， 实现不同细胞间的高 精度、 高通 量分离。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115404142 A 2022.11.29 CN 115404142 A 1.一种基于介电增强的细胞惯性分选装置， 其特 征在于， 包括： 惯性分选模块， 具有惯性分选流道， 其一端入口用于向惯性分选流道内注射细胞样品 溶液， 另一端出口用于排出分选后的细胞 溶液； 介电泳增强分选模块， 与外接电源相连， 具有分布在惯性分选流道两侧的电极， 用于提 供不同方向的介电泳力， 使细胞在介电泳力的作用下， 产生不同方向的偏移， 增强惯性分选 的效果； 玻璃基底层(4)， 用于固定惯性分选模块和介电泳增强分选模块。 2.根据权利要求1所述的基于介电增强的细胞惯性分选装置， 其特征在于， 所述惯性分 选模块采用PDMS盖片层(1)， 所述PDMS盖片层(1)与玻璃基底层(4)紧密键合， 将介电泳增强 分选模块包裹 其中； 所述PDMS盖片层(1)包括螺旋结构惯性分选流道(1 ‑1)、 样品入口(1 ‑2)、 细胞出口 Ⅰ(1‑ 3)、 细胞出口 Ⅱ(1‑4)、 电极凹槽 Ⅰ(1‑5)和多根电极凹槽 Ⅱ(1‑6)， 所述螺旋结构惯性分选流 道(1‑1)呈多圈螺旋状， 样品入口(1 ‑2)设置在螺旋结构惯性分选流道(1 ‑1)的最内圈起始 端且位于螺旋结构惯性分选流道(1 ‑1)的中心； 所述螺旋结构惯 性分选流道(1 ‑1)的最外圈 尾端具有两条分支 流道， 两条分支流道分别与细胞出口 Ⅰ(1‑3)和细胞出口 Ⅱ(1‑4)相连； 所 述电极凹槽 Ⅰ(1‑5)和多根电极凹槽 Ⅱ(1‑6)设置在螺旋结构惯性分选流道(1 ‑1)最外圈的 内侧和外侧。 3.根据权利要求2所述的基于介电增强的细胞惯性分选装置， 其特征在于， 所述螺旋结 构惯性分选流道(1 ‑1)的初始半径为2000 μm， 流道宽度为100 μm， 圈数为3圈； 所述样品入口 (1‑2)和两个细胞出口的半径均为1000 μm， 流道高度为38 μm， 细胞出口I(1 ‑3)和细胞出口II (1‑4)之间的夹角为120 °； 所述螺旋结构惯 性分选流道(1 ‑1)的尺寸根据待分离的细胞尺寸 进行调整。 4.根据权利要求2所述的基于介电增强的细胞惯性分选装置， 其特征在于， 所述电极凹 槽Ⅰ(1‑5)设有一个， 呈半圆形， 宽度为500μm， 长度为6000μm， 高度为38μm； 所述电极凹槽 Ⅰ (1‑5)的尺寸 根据待分离细胞的实际情况进行调整。 5.根据权利要求2所述的基于介电增强的细胞惯性分选装置， 其特征在于， 所述电极凹 槽Ⅱ(1‑6)呈长条形， 间隔设置有3组， 每组包含4根长条形电极凹槽 Ⅱ(1‑6)， 电极凹槽 Ⅱ (1‑6)上靠近螺旋结构惯性分选流道(1 ‑1)的端部设有尖角， 每根长条形电极凹槽 Ⅱ(1‑6) 的宽度为200 μm， 长度为1400 μm， 尖角部分的高度为100 μm， 尖角角度为45 °， 高度为38 μm， 相 邻两根长条形电极凹槽 Ⅱ(1‑6)之间的间距为200 μm； 所述电极凹槽 Ⅱ(1‑6)的尺寸根据待 待分离细胞的实际情况进行调整。 6.根据权利要求2所述的基于介电增强的细胞惯性分选装置， 其特征在于， 所述介电泳 增强分选模块采用Ag ‑PDMS立体电极层(2)， 所述Ag ‑PDMS立体电极层(2)为Ag ‑PDMS材料制 作而成的立体电极， 包括一个半圆形Ag ‑PDMS立体电极(2 ‑1)和多个长条形立体电极(2 ‑2)， 分别嵌入在电极凹槽 Ⅰ(1‑5)和多根电极凹槽 Ⅱ(1‑6)内， 半圆形Ag ‑PDMS立体电极(2 ‑1)产 生负介电泳力， 长条形立体电极(2 ‑2)产生正介电泳力； 所述Ag ‑PDMS立体电极(2 ‑1)与所述 电极凹槽 Ⅰ(1‑5)的尺寸和数量相同， 所述长条形立体电极(2 ‑2)与所述电极凹槽 Ⅱ(1‑6)的 尺寸和数量相同。 7.根据权利要求6所述的基于介电增强的细胞惯性分选装置， 其特征在于， 还包括ITO权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115404142 A 2导线层(3)， 所述Ag ‑PDMS立体电极层(2)制作在ITO导线层(3)上， 所述ITO导线层(3)积淀在 玻璃基底层(4)上， 与外 部电源相连。 8.根据权利要求7所述的基于介电增强的细胞惯性分选装置， 其特征在于， 所述ITO导 线层(3)采用湿 法刻蚀方法制作在玻璃基底层(4)上； 所述ITO导线层(3)包括上ITO导线(3 ‑ 1)和下ITO导线(3 ‑2)， 分别作为半圆形Ag ‑PDMS立体电极(2 ‑1)和长条形Ag ‑PDMS立体电极 (2‑2)与外部电源间相连的导线。 9.根据权利要求6所述的基于介电增强的细胞惯性分选装置， 其特征在于， 所述PDMS盖 片层(1)由采用软光刻技术制作硅基模具， 依次进行清洗、 前烘、 旋涂、 中烘、 曝光、 后烘、 显 影， 之后再在硅基模具 上采用PDMS浇制而成； 所述Ag‑PDMS立体电极层(2)由采用光刻干膜法， 依次通过清洗、 压膜、 曝光、 显影， 在干 膜上加工制作为电极凹模， 再用Ag  PDMS材料进 行填充， 之后再经过烘烤、 固化、 脱膜过程制 作而成。 10.一种基于介电增强的细胞惯性分选方法， 其特征在于， 该分选方法使用于权利要求 1‑9中任意一项权利要求所述的基于介电增强的细胞惯性分选装置， 包括如下步骤： 步骤一、 配制待分离 两种细胞样品的混合溶 液， 并将配置的样品溶 液装载在注射泵上； 步骤二、 将分选装置等离 子清洗后固定在显微镜载物台上， 连接好电极和外 接电源； 步骤三、 使用注射泵以一定 速度将样品溶液注入样品入口(1 ‑2)中； 步骤四、 经过螺旋结构惯性分选流道(1 ‑1)， 在惯性升力和迪恩力的共同作用下， 不同 尺寸的两种细胞将聚焦 在不同的平衡位置； 步骤五、 两种细胞流经介电泳分选区域时， 由于两种细胞所受介电泳力的方向不同， 两 种细胞的分离距离将在 介电泳力的作用下进一 步加大， 有效增强分选效果； 步骤六、 在螺旋结构流道惯性分选和介电泳增强分选的共 同作用下， 受正介电泳力的 细胞将从细胞出口 Ⅱ(1‑4)流出， 受负介电泳力的细胞将从细胞出口 Ⅰ(1‑3)流出， 实现基于 介电增强的细胞高通 量、 高精度惯性分选 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115404142 A 3