[實(shí)用新型]一種微小顆粒篩選分離裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820087751.1
• 申請(qǐng)日: 2008-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN201191515Y
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高秀敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G21K1/00
• 分類號(hào): G21K1/00;G01N15/00;G01N37/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微小顆粒篩選分離裝置，特別是一種基于線陣光鑷的微小顆粒篩選分離裝置，主要用于生物分子、生物細(xì)胞、病毒、納米團(tuán)簇、膠體顆粒、介質(zhì)顆粒等微小顆粒的篩選分離。

技術(shù)背景

在環(huán)境分析、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)醫(yī)療、國(guó)防安全、先進(jìn)制造等許多領(lǐng)域存在大量的微小顆粒篩選分離需求，并且對(duì)檢測(cè)靈敏度的要求越來越高。傳統(tǒng)的物理分離系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足時(shí)日增長(zhǎng)的微小顆粒篩選分離需求，特別是對(duì)于有生命的活體顆粒分離，更是存在對(duì)活體顆粒影響大、易于破壞等不足。隨著人們對(duì)激光的深入研究，正確地認(rèn)識(shí)了激光光束的光學(xué)角動(dòng)量和光學(xué)梯度力性質(zhì)，研究了光場(chǎng)與光場(chǎng)中微小顆粒的相互作用，成功地研究開發(fā)了利用激光操縱控制微小顆粒的系統(tǒng)和裝置，通常稱光學(xué)操縱控制微小顆粒的系統(tǒng)為光鑷技術(shù)。基于光鑷原理的微小顆粒篩選分離系統(tǒng)由于具有可連續(xù)進(jìn)行篩選分離、對(duì)活體微小顆粒物損害、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、篩選分離效率高、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，備受關(guān)注，成為微小顆粒篩選分離技術(shù)重要發(fā)展趨勢(shì)之一。現(xiàn)有技術(shù)中，有一種微小顆粒光學(xué)篩選分離系統(tǒng)(參見美國(guó)專利“Optical?fractionation?method?and?apparatus”，專利號(hào)：US7,233,423，B2)。該微小顆粒篩選分離系統(tǒng)盡管具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)點(diǎn)，但是，仍然存在一些不足：1)在先技術(shù)中的一種微小顆粒光學(xué)篩選分離系統(tǒng)是利用光鑷陣列，光鑷陣列采用全息光鑷系統(tǒng)產(chǎn)生，所以，用于篩選分離的微小顆粒光場(chǎng)分布復(fù)雜，需要兩維排布，并且，兩維陣列光場(chǎng)產(chǎn)生所需光學(xué)系統(tǒng)具有一定復(fù)雜程度；2)微小顆粒篩選分離采用整體結(jié)構(gòu)中入出口為兩個(gè)，并且均與所需被分離顆粒混合物的通道流經(jīng)方向呈一定夾角，流入分離區(qū)顆粒初始速度矢量不同會(huì)影響微小顆粒篩選分離效率，并且，系統(tǒng)中分離篩選種類和精度受到限制；3)微小顆粒被光學(xué)篩選分離過程中，顆粒運(yùn)動(dòng)是從一個(gè)光鑷位置到另一個(gè)光鑷位置，但是每次在光鑷間運(yùn)動(dòng)時(shí)，均需要克服光鑷間的光學(xué)勢(shì)壘，從而影響微小顆粒篩選分離效率。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于線陣光鑷的微小顆粒篩選分離裝置。

本實(shí)用新型的基本構(gòu)思是：利用光學(xué)干涉條文的光梯度力分布形成線陣光鑷，線陣光鑷的方向和移動(dòng)特定可以通過調(diào)節(jié)干涉光路中的反射鏡傾角和位移實(shí)現(xiàn)。含有所需篩選分離的微小顆粒的混合流體經(jīng)過篩選分離池的入口，進(jìn)入線陣光鑷區(qū)域，同時(shí)受流動(dòng)推力和線陣光鑷對(duì)微小顆粒施加的光梯度力作用。由于線陣光鑷與微小顆粒流動(dòng)方向存在夾角，微小顆粒流經(jīng)光場(chǎng)過程中，運(yùn)行軌跡發(fā)生偏離。不同性質(zhì)的微小顆粒受到的光梯度力不同，會(huì)通過篩選分離池側(cè)壁不同位置上的出孔分離流出，實(shí)現(xiàn)篩選分離。

本實(shí)用新型包括相干光源、同側(cè)反射鏡、分光鏡、異側(cè)反射鏡、聚焦鏡和篩選分離池。分光鏡設(shè)置在相干光源的出射光束光路上；同側(cè)反射鏡設(shè)置在分光鏡的反射光路上，其反射面與分光鏡的反射光路垂直；異側(cè)反射鏡設(shè)置在分光鏡的透射光路上，其反射面與分光鏡的透射光路垂直；聚焦鏡設(shè)置在同側(cè)反射鏡的反射光路上，同側(cè)反射鏡和聚焦鏡設(shè)置在分光鏡的兩側(cè)。聚焦鏡的焦平面處設(shè)置有篩選分離池。

所述的篩選分離池包括篩選分離腔，篩選分離腔的前端設(shè)置有流體入口、后端設(shè)置有流體出口，篩選分離腔的側(cè)邊靠近流體出口的位置設(shè)置有顆粒分離出口。

篩選分離腔設(shè)置在聚焦鏡干涉條紋陣列區(qū)域，流體入口、流體出口與篩選分離腔同軸，顆粒分離出口設(shè)置在篩選分離腔體側(cè)壁上，光學(xué)干涉條紋與篩選分離腔軸向之間存在夾角。

所述的相干光源為氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器、染料激光器、自由電子激光器的一種。

所述的聚焦鏡為普通聚焦透鏡、消色差物鏡、復(fù)消色差物鏡、平場(chǎng)消色差物鏡、平場(chǎng)復(fù)消色差物鏡的一種。