[發(fā)明專利]一種介電泳粒子分選微流控芯片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510362444.4
• 申請(qǐng)日: 2015-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN104923322A
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李?yuàn)檴?/a>;閆姿姿;李銘浩;張明航;戴士杰;李鐵軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01L3/00
• 分類號(hào): B01L3/00
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟(jì)群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粒子分選技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種介電泳粒子分選微流控芯片。

背景技術(shù)

微流控芯片技術(shù)把生物、化學(xué)分析過(guò)程的樣品制備、預(yù)處理、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上，可實(shí)現(xiàn)流體、微納粒子或液滴的運(yùn)輸、混合、分選、富集、邏輯運(yùn)算等操作，對(duì)生命科學(xué)和信息科學(xué)的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。在非勻強(qiáng)電場(chǎng)下，溶液中微納尺度的介電粒子(如聚合物粒子、多種細(xì)胞、細(xì)菌、病毒、DNA、液滴等)會(huì)受到介電泳(DEP)力的作用而向電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)或者最弱的區(qū)域聚集，分別稱為正介電泳(pDEP)和負(fù)介電泳(nDEP)效應(yīng)。該技術(shù)具有適用性廣、易于操控、快速高效等優(yōu)點(diǎn)，常用于微流控芯片上各種生物細(xì)胞及DNA片段的快速富集和檢測(cè)，在生物樣品的預(yù)處理、疾病的早期快速診斷等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。

對(duì)于含有多種微納粒子的溶液而言，可以根據(jù)粒子在尺寸、介電屬性(極化率)等方面差異，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)粒子的介電泳分離和分選。申請(qǐng)?zhí)枮?01110162637.7公開了一種微型血細(xì)胞分離裝置及其使用方法：通過(guò)信號(hào)發(fā)生器、加樣泵、分離芯片和分離后細(xì)胞收集器的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了微型血細(xì)胞的分離。但該方法的核心技術(shù)介電泳的調(diào)節(jié)由外加的信號(hào)發(fā)生器來(lái)完成，通過(guò)人為調(diào)節(jié)交流電信號(hào)的幅值和頻率，來(lái)達(dá)到血細(xì)胞分離的目的，電信號(hào)的幅值范圍受限于信號(hào)發(fā)生器本身的特性，難以靈活調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是：提出一種介電泳粒子分選微流控芯片，首先利用微流控芯片軟光刻工藝，得到具有一定形狀的微通孔和微通道，結(jié)合鍍液電磁閥的開啟和閉合動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)微通道內(nèi)壁的局部化學(xué)鍍金或者鍍銀，形成鍍層區(qū)域。鍍層區(qū)域中的鍍層電極與通電后的平面電極一起形成閉合的非勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，在鍍層電極上方通過(guò)形變控制電磁閥施加大小可變的電磁力，造成鍍層電極的形變，導(dǎo)致非勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度分布發(fā)生改變，并引起介電泳力分布的改變。本發(fā)明無(wú)需調(diào)節(jié)外加信號(hào)源改變外電場(chǎng)的幅值，而僅需通過(guò)控制形變控制電磁閥電磁力的大小，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)非勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)和電場(chǎng)分布的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同屬性介電粒子的分選。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是：提供一種介電泳粒子分選微流控芯片，其特征在于所述微流控芯片包括平面電極層、微通道層和控制層；所述控制層位于微通道層之上，所述微通道層位于平面電極層之上；

所述平面電極層包括電極襯底、平面電極和接線區(qū)；所述平面電極沉積于電極襯底上；所述接線區(qū)一端與平面電極連接，另一端外接電源；

所述微通道層包括微通道和微通孔；所述微通孔包括鍍液入口、鍍液出口、分選溶液進(jìn)樣口和分選溶液出樣口；所述微通道包括鍍液微通道和分選溶液微通道；所述鍍液微通道上配置有鍍液電磁閥工位，所述分選溶液微通道上配置有分選溶液電磁閥工位；所述鍍液微通道通過(guò)常規(guī)鍍層技術(shù)鍍層形成鍍層區(qū)域；所述鍍層區(qū)域具有鍍層電極，鍍層電極與通電后的平面電極一起形成閉合的非勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域；

所述控制層包括控制層襯底、鍍液電磁閥、分選溶液電磁閥和形變控制電磁閥；所述控制層襯底的作用是為鍍液電磁閥、分選溶液電磁閥和形變控制電磁閥的安裝進(jìn)行定位；所述鍍液電磁閥安裝于鍍液電磁閥工位上；所述分選溶液電磁閥安裝于分選溶液電磁閥工位上；所述形變控制電磁閥置于鍍層電極上，外接調(diào)節(jié)電源。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明無(wú)需調(diào)節(jié)外加信號(hào)源改變外電場(chǎng)的幅值，而僅需通過(guò)控制形變控制電磁閥電磁力的大小，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)非勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)和電場(chǎng)分布的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同屬性介電粒子的分選，且鍍層電極形變過(guò)程可逆、可控；本發(fā)明的微流控芯片結(jié)構(gòu)合理，布局得當(dāng)，制作過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低廉。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明介電泳粒子分選微流控芯片一種實(shí)施例的主視整體結(jié)構(gòu)示意圖；(其中：1、平面電極層；2微通道層；3、控制層)

圖2是本發(fā)明介電泳粒子分選微流控芯片一種實(shí)施例的平面電極層主視結(jié)構(gòu)示意圖；(其中：11、電極襯底；12、平面電極；13、接線區(qū))

圖3是本發(fā)明介電泳粒子分選微流控芯片一種實(shí)施例的微通道層主視結(jié)構(gòu)示意圖；(其中：211、鍍液入口；212、鍍液出口；221、第一鍍液電磁閥工位；222、第二鍍液電磁閥工位；231、分選溶液進(jìn)樣口；232、第一分選溶液出樣口；233、第二分選溶液出樣口；234、第三分選溶液出樣口；241、第一分選溶液電磁閥工位；242、第二分選溶液電磁閥工位；243、第三分選溶液電磁閥工位244、第四分選溶液電磁閥工位；)