[發(fā)明專利]一種微流控分離裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610006104.2
• 申請(qǐng)日: 2016-01-05
• 公開（公告）號(hào): CN105457692B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷小華;陳偉民;李嬌;劉顯明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): B01L3/00
• 分類號(hào): B01L3/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11371
• 代理人: 馮倩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微流控領(lǐng)域，具體而言，涉及一種微流控分離裝置及方法。

背景技術(shù)

微型全分析系統(tǒng)(Miniaturized Total Analysis System，μ-TAS)，又稱為“芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab-on-a-chip)”，是將樣品，尤其是中性微粒，如細(xì)胞、膠體微粒等的預(yù)處理、輸運(yùn)、分離和檢測(cè)等常規(guī)實(shí)驗(yàn)室操作集成于尺寸在平方厘米級(jí)的芯片上完成，具有分析效率高，樣品消耗量降低，體積小，易于集成等顯著優(yōu)點(diǎn)。微流控芯片是“芯片實(shí)驗(yàn)室”發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景，已經(jīng)滲透到臨床醫(yī)學(xué)、生物制藥、分子生物學(xué)、司法鑒定、食品衛(wèi)生與環(huán)境檢測(cè)及生物武器的偵測(cè)等各個(gè)領(lǐng)域。其中，樣品的輸運(yùn)和分離是分析檢測(cè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將其集成在微流控芯片中，對(duì)于實(shí)現(xiàn)生物分析系統(tǒng)的微型化、自動(dòng)化和便攜化具有重要意義。現(xiàn)有的微流控芯片中，混合中性微粒樣品的進(jìn)樣及輸運(yùn)是通過微型注射泵實(shí)現(xiàn)的，這種方式成本較高，且不利于與分離單元集成以實(shí)現(xiàn)微流控分離裝置的微型化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種微流控分離裝置及方法，通過設(shè)計(jì)第一流體驅(qū)動(dòng)微泵、分離單元及第二流體驅(qū)動(dòng)微泵，將中性混合微粒的輸運(yùn)和分離集為一體，以改善上述的問題。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種微流控分離裝置，用于分離電解質(zhì)溶液中的混合中性微粒，包括：第一流體驅(qū)動(dòng)微泵、分離單元和第二流體驅(qū)動(dòng)微泵；所述第一流體驅(qū)動(dòng)微泵包括第一流體驅(qū)動(dòng)微電極，所述分離單元包括樣品分離微電極，所述第二流體驅(qū)動(dòng)微泵包括第二流體驅(qū)動(dòng)微電極，所述第一流體驅(qū)動(dòng)微電極和所述第二流體驅(qū)動(dòng)微電極均為非對(duì)稱電極；

所述第一流體驅(qū)動(dòng)微電極用于產(chǎn)生第一非均勻電場(chǎng)以驅(qū)動(dòng)所述第一流體驅(qū)動(dòng)微泵內(nèi)的電解質(zhì)溶液以第一預(yù)設(shè)流速橫向流動(dòng)至所述分離單元內(nèi)；

所述樣品分離微電極用于產(chǎn)生第二非均勻電場(chǎng)將所述分離單元內(nèi)的混合中性微粒在縱向方向上分離開來；

所述第二流體驅(qū)動(dòng)微電極用于產(chǎn)生第三非均勻電場(chǎng)以驅(qū)動(dòng)由所述分離單元流入所述第二流體驅(qū)動(dòng)微泵內(nèi)的電解質(zhì)溶液中的在縱向方向上分離開的混合中性微粒中的多種中性微粒以第二預(yù)設(shè)流速按時(shí)間順序先后流出，其中，所述第二預(yù)設(shè)流速沿縱向方向呈梯度分布。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了第一方面的第一種可能實(shí)施方式，其中，所述微流控分離裝置還包括蓋片和基板，所述蓋片蓋合在所述基板上形成用于電解質(zhì)溶液流動(dòng)的微通道，所述微通道包括依次連通的第一流體驅(qū)動(dòng)微通道、分離微通道和第二流體驅(qū)動(dòng)微通道，所述第一流體驅(qū)動(dòng)微通道位于所述第一流體驅(qū)動(dòng)微泵內(nèi)，所述分離微通道位于所述分離單元內(nèi)，所述第二流體驅(qū)動(dòng)微通道位于所述第二流體驅(qū)動(dòng)微泵內(nèi)，所述第一流體驅(qū)動(dòng)微電極、所述樣品分離微電極及所述第二流體驅(qū)動(dòng)微電極依次設(shè)置在第一流體驅(qū)動(dòng)微通道、分離微通道和第二流體驅(qū)動(dòng)微通道底部的所述基板上。

結(jié)合第一方面的第一種可能實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例還提供了第一方面的第二種可能實(shí)施方式，其中，所述第二預(yù)設(shè)流速沿縱向方向呈梯度分布具體為：隨著距所述第二流體驅(qū)動(dòng)微電極表面縱向距離的增大，所述第二預(yù)設(shè)流速先增加，然后減小，呈現(xiàn)高斯分布。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能實(shí)施方式或第一方面的第二種可能實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例還提供了第一方面的第三種可能實(shí)施方式，其中，所述第一流體驅(qū)動(dòng)微電極和所述第二流體驅(qū)動(dòng)微電極均為非對(duì)稱叉指式平行陣列電極，所述非對(duì)稱叉指式平行陣列電極包括小電極和大電極，所述小電極與所述大電極按照預(yù)設(shè)間距呈周期性分布。

結(jié)合第一方面的第三種可能實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例還提供了第一方面的第四種可能實(shí)施方式，其中，所述樣品分離微電極包括叉指式平行陣列電極。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了第一方面的第五種可能實(shí)施方式，其中，所述第一流體驅(qū)動(dòng)微泵包括交流電滲微泵。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了第一方面的第六種可能實(shí)施方式，其中，所述第一流體驅(qū)動(dòng)微泵包括交流電熱微泵。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了第一方面的第七種可能實(shí)施方式，其中，所述第二流體驅(qū)動(dòng)微泵包括交流電滲微泵。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了第一方面的第八種可能實(shí)施方式，其中，所述微流控分離裝置還包括交流驅(qū)動(dòng)電源，所述交流驅(qū)動(dòng)電源包括第一交流驅(qū)動(dòng)電源、第二交流驅(qū)動(dòng)電源和第三交流驅(qū)動(dòng)電源，所述第一交流驅(qū)動(dòng)電源用于為所述第一流體驅(qū)動(dòng)微電極提供交變電勢(shì)，所述第二交流驅(qū)動(dòng)電源用于為所述樣品分離微電極提供交變電勢(shì)，所述第三交流驅(qū)動(dòng)電源為所述第二流體驅(qū)動(dòng)微電極提供交變電勢(shì)。