[發明專利]一種基于界面效應的微納顆粒分離系統

有效

• 申請號: 201710418064.7
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN107213929B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 孫佳姝;劉超;田飛;陳清華
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;C12M1/00
• 代理公司: 11470 北京精金石知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉曄

本發明涉及一種基于界面效應的微納顆粒分離系統，所述系統包括：控制非牛頓流體和包含微納米顆粒的牛頓流體輸送的控制單元；受所述控制單元控制，為所述非牛頓流體和牛頓流體輸送提供動力的動力單元；包含分離通道的分離單元，所述分離單元通過管道與動力單元連通，所述分離通道流過所述非牛頓流體和包含微納米顆粒的所述牛頓流體，兩種流體之間形成使微納米顆粒同時受慣性力和粘彈性力作用而分離的至少一接觸界面；設置在所述分離單元的末端，對分離后的不同直徑的微納米顆粒進行收集的收集單元。本發明基于界面效應的微納顆粒分離系統采用界面效應具有更高的分辨率,能夠分離尺寸相近的顆粒。

技術領域

本發明涉及微納顆粒分離技術領域，尤其涉及一種基于牛頓流體與非牛頓流體界面效應的微納顆粒分離系統。

背景技術

隨著微納米技術的發展以及微納米材料在多個學科領域的廣泛應用，傳統的分離原理和設備在微納米顆粒的分離中受到了各種限制，分離效果并不理想，尋求一種微納米粒子有效的分離技術尤為關鍵。常用的微納米顆粒分離方法主要分為兩大類：接觸式和非接觸式；接觸式微納米顆粒分離具有不連續性，在操作過程中需要加入其它材料；非接觸式微納米顆粒分離不需添加其它材料，避免產生污染且操作連續；現有技術中常見的分離方法有超速離心、孔膜過濾、特異性免疫吸附等，這些分離方法通常會造成亞微米納米顆粒的損失。

現有技術中也包含通過分牛頓流體的粘彈性力對通道內的顆粒進行分離的技術方案，中國專利公開號：105772116A，公開了一種基于非牛頓效應聚焦分離微納米顆粒和細胞的系統及方法，包括非牛頓流體、微流控單元、分離出口，利用顆粒在非牛頓流體中的粘彈性力分離不同粒徑的顆粒，通過在流體通道中流過，達到分離效果。

但上述技術方案中，利用顆粒在非牛頓流體中受到單一的粘彈性力作用分離顆粒，由于不同粒徑的顆粒受到單一力的作用，受力大小呈連續性，在分離時，尺寸相差較小的粒徑不能夠分離或分離紊亂,分離后的純度不高；

再者，在流動的流體中分離顆粒，由于顆粒分離需具有適當的間距，而顆粒受到單一力的作用，需要較長的通道才能明顯分離，因此，對分離通道也即微流控芯片的尺寸有要求；

最后，由于采用單一的非牛頓流體分離顆粒，在分離通道末端通過分叉分叉出口分離，而同一非牛頓流體在流經不同的分叉出口時，由于液體中相同的作用力往往造成分流紊亂，不同直徑顆粒產生混合，分離顆粒效果降低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于界面效應的微納顆粒分離系統，用以克服上述技術缺陷。

為實現上述目的，本發明提供一種基于界面效應的微納顆粒分離系統，所述系統包括：控制非牛頓流體和包含微納米顆粒的牛頓流體輸送的控制單元；

受所述控制單元控制，為所述非牛頓流體和牛頓流體輸送提供動力的動力單元；

包含分離通道的分離單元，所述分離單元通過管道與動力單元連通，所述分離通道流過所述非牛頓流體和包含微納米顆粒的所述牛頓流體，兩種流體之間形成使微納米顆粒同時受慣性力和粘彈性力作用而分離的至少一接觸界面；

設置在所述分離單元的末端，對分離后的不同直徑的微納米顆粒進行收集的收集單元。

進一步地，所述分離通道的中間流通非牛頓流體，所述非牛頓流體兩側、與分離通道的兩側壁處流通牛頓流體，以在所述牛頓流體和非牛頓流體之間形成兩個接觸界面。

進一步地，所述分離單元設置在一微流控芯片上，所述分離單元包括：

設置在所述微流控芯片上的牛頓流體注入口；

與所述牛頓流體注入口通過第一連通管道連通，對所述牛頓流體分流的分流區域；

設置在所述分流區域內的非牛頓流體注入區域，所述非牛頓流體注入區域通過第二連通管道與分流區域連通；