[發明專利]一種微米粒子分選微流控器件

有效

• 申請號: 201910353755.2
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN110124757B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 唐文來;施建平;李宗安;朱莉婭;楊繼全
• 申請（專利權）人: 南京師范大學;南京智能高端裝備產業研究院有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 胡建華

本發明提供了一種微米粒子分選微流控器件，包括由下至上依次堆疊設置的基底層、流道層、連接層、導流層和接口層；所述流道層設有一級聚焦流道，一級聚焦流道末端分為三路，一路直連一級出口流道，另兩路分別連通位于一級出口流道兩側的一級分支流道，一級出口流道分別連通兩個二級樣品流道之后共同連通到二級分選流道；兩個一級分支流道分別對應向上連通到導流層的兩個一級分支導流流道后，共同向下連通到流道層的二級鞘液流道，二級鞘液流道連通到二級分選流道；二級分選流道分為三路，一路直連到二級出口流道，另兩路分別連通位于二級出口流道兩側的二級分支流道。

技術領域

本發明涉及微流控裝置領域，特別是一種微米粒子分選微流控器件。

背景技術

樣品中微納米生物粒子的聚焦、分選和捕獲等操控，將直接影響生命科學研究結果的有效性和準確性。通過構建微米級的流道網絡，微流控技術(Microfluidics)已經發展成為微米粒子操控的研究熱點和主流技術。研究人通過引入電場、聲場和磁場等外場作用(主動技術)，或利用特殊微結構及其誘導產生的微流體效應(被動技術)，開發出多種不同工作原理的片上微粒操控技術。其中，被動式的微粒操控技術因無需引入外場作用而得到廣泛關注。如發明專利CN 102513169 B公開了一種微米級粒子高通量分選的微流控器件及其制作方法。該專利基于粒子在牛頓流體中橫向慣性遷移的尺寸依賴性(慣性聚焦技術)，利用直流道和漸擴流道將不同尺寸的粒子進行分選(即大粒子聚焦在流道壁附近，小粒子則聚集在流道中心附近)。為實現多種不同尺寸粒子的分選，該專利還將具有相同功能的兩級慣性分選單元(即兩個分選基片)利用多層結構進行串聯，即通過垂直結構將聚集在漸擴流道中心附近的小粒子引入另一個分選單元進行二次分選。發明專利CN 102513169 B公開的兩層分選基片具有相同的功能和結構，所述直流道的橫截面均為高深寬比的矩形結構，并且上分選基片上的上分選出口并不與下分選基片相連，而是作為樣品的導出口與樣品收集裝置相連，即上分選基片和下分選基片實際上是獨立的功能單元，上樣品出口和下樣品入口可以任何形式進行串聯。

除上述慣性聚焦技術外，粘彈性聚焦技術(Viscoelastic Focusing)巧妙利用微尺度流體(非牛頓流體)的慣性效應和粘彈性效應實現粒子運動狀態和平衡位置的精確控制，具有所需流道結構簡單、無需借助外場及單一聚焦平衡位置等顯著優勢。

現階段對粘彈性聚焦技術的研究仍主要集中在微米粒子的粘彈性聚焦機理和單列排序操控等方面，對粘彈性聚焦技術在不同尺寸粒子的分選應用研究仍相對較少。為此，一些研究者嘗試引入鞘液夾流技術，在流道入口處將粒子擠壓在靠近流道壁面附近，當粒子隨粘彈性溶液在微流道內運動時，大粒子將受到較強的橫向慣性升力和彈性力作用而逐漸側向遷移運動至流道中心附近，而小粒子因受到較小慣性升力和彈性力作用而保持在流道壁面附近，從而實現不同尺寸生物粒子的有效分選(LabChip，2012,12:1347；ACS Nano,2017,11:6968-6976)。然而，鞘液夾流的引入，顯著增加了實驗操作和微流控器件系統的復雜程度，不利于微流控器件的推廣使用。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種微米粒子分選微流控器件。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種微米粒子分選微流控器件，包括由下至上依次堆疊設置的基底層、流道層、連接層、導流層和接口層；

所述流道層設有一級聚焦流道，一級聚焦流道末端分為三路，一路直連一級出口流道，另兩路分別連通位于一級出口流道兩側的一級分支流道，一級出口流道分別連通兩個二級樣品流道之后共同連通到二級分選流道；

兩個一級分支流道分別對應向上連通到導流層的兩個一級分支導流流道后，共同向下連通到流道層的二級鞘液流道，二級鞘液流道連通到二級分選流道；

二級分選流道分為三路，一路直連到二級出口流道，另兩路分別連通位于二級出口流道兩側的二級分支流道。