一种基于微流控芯片的磁分离装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于微流控芯片的磁分离装置，包括微流控芯片、第一亥姆霍兹线圈以及第二亥姆霍兹线圈；所述微流控芯片具有平行设置的微流控通道以及微磁体，所述微磁体用于施加方向垂直于微流控通道的梯度磁场；所述第一亥姆霍兹线圈用于施加静态均匀磁场；所述第二线圈用于施加周期磁场；其中，所述静态均匀磁场与所述梯度磁场共同作用，获得增强的梯度磁场，使所述样品液中的不同粒子分离；所述静态均匀磁场与所述周期磁场共同作用，获得大小和方向周期性变化的磁场，避免所述样品液中的粒子团聚。本实用新型专利技术中涉及的磁分离装置结构简单、易于控制、对样品液中的粒子解聚效果良好、经济性高，可大大推动微流控芯片系统中磁分离装置的研究。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于微流控芯片领域，更具体地，涉及一种基于微流控芯片的磁分离装置。
技术介绍
随着微机电系统和微纳米技术的进步，基于微流控芯片系统的生物分离技术得到了快速发展。与传统技术相比，其具有样品需样量低、高检测速度、高精细化和可控化等优势，成为目前进行生物分离技术研究的重要手段，在细胞分离、蛋白质和核酸的分离纯化等领域显示出广阔的应用前景。微尺度下，利用磁场力诱导磁微/纳米微粒定向移动实现精细分离的磁泳分离技术是近年来发展起来的一种重要的生物分离手段，其优势在于磁场力具有很强的可控性和灵活性，且分离效率不受通道表面电荷、溶液pH值和离子强度等影响，在高纯度磁性颗粒制备及其生物应用中均有着重要的研究和应用价值。但在现有磁泳分离系统中，磁场类型一般为由永磁体或电磁铁产生的静态梯度磁场，例如非专利综述文献Magnetism and microfluidics(N.Pamme,Lab Chip,2006,6,24–38.)公开了多种用于磁分离的微流控芯片。在梯度磁场的作用下，磁性粒子间会产生相互作用力，从而发生磁团聚行为，从而
导致以下3种问题：(1)磁性微粒间的团聚行为可造成非目标生物被机械地夹杂在团聚体中而影响分离精度；(2)在微流控芯片分离系统中磁性微粒团聚体因极易被捕获而容易造成微管道堵塞；(3)不同磁性粒子间的团聚行为导致系统无法根据微粒自身物理特性(如粒径大小、磁化率等物理特性)的差异而实现多目标的有效分离。上述问题导致系统只能分离浓度低于0.1％的粒子，从而影响了分离的效率，制约了高精度磁泳分离技术的应用和发展。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种基于微流控芯片的磁分离装置，其目的在于通过磁分离装置的改进，对微流控通道施加静态均匀磁场以及周期磁场，由此解决样品液中的粒子团聚的技术问题。为实现上述目的，按照本技术的一个方面，提供了一种基于微流控芯片的磁分离装置，包括微流控芯片、第一亥姆霍兹线圈以及第二亥姆霍兹线圈；所述微流控芯片具有平行设置的微流控通道以及微磁体，所述微流控通道用于引入样品液，所述微磁体用于对所述微流控通道中的样品液施加方向垂直于微流控通道的梯度磁场；所述第一亥姆霍兹线圈的中心轴与所述微流控芯片共平面，且所述微
流控通道位于所述第一亥姆霍兹线圈的中心区域；所述第二亥姆霍兹线圈的中心轴与所述第一亥姆霍兹线圈的中心轴互相垂直平分；所述第一亥姆霍兹线圈用于通入恒定电流，从而对所述微流控通道中的样品液施加静态均匀磁场；所述第二线圈用于通入周期变化的电流，从而对所述微流控通道中的样品液施加周期磁场，所述周期磁场为强度周期变化的均匀磁场；其中，所述周期磁场垂直于静态均匀磁场；所述静态均匀磁场与所述梯度磁场共同作用，获得增强的梯度磁场，使所述样品液中的不同粒子分离；所述静态均匀磁场与所述周期磁场共同作用，获得强度和方向周期性变化的磁场，避免所述样品液中的粒子团聚。优选地，所述微流控芯片还包括多个分离出口，所述多个分离出口设置于所述微流控通道的出口处，用于收集所述样品液中分离的粒子。优选地，所述磁分离装置还包括第三亥姆霍兹线圈，所述第三亥姆霍兹线圈的中心轴与所述微流控芯片共平面，且所述第三亥姆霍兹线圈的中心轴与所述第一亥姆霍兹线圈的中心轴垂直平分；所述第三亥姆霍兹线圈用于通入恒定电流，从而与所述第一亥姆霍兹线圈共同对所述微流控通道中的样品液施加静态均匀磁场。作为进一步优选地，所述第一亥姆霍兹线圈为三轴亥姆霍兹线圈中的x轴线圈，所述第三亥姆霍兹线圈为三轴亥姆霍兹线圈中的y轴线圈，所述第二亥姆霍兹线圈为三轴亥姆霍兹线圈中的z轴线圈。优选地，所述微磁体为微型电磁体，所述微型电磁体用于通入恒定电流，从而产生对所述样品液产生垂直于微流控通道方向的梯度磁场。优选地，所述磁分离装置还包括固定装置，所述固定装置与微流控芯片、第一亥姆霍兹线圈以及第二亥姆霍兹线圈固定连接，用于对所述微流控芯片、第一亥姆霍兹线圈以及第二亥姆霍兹线圈的相对位置固定。总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于将静态均匀磁场以及周期磁场引入了微流控芯片，能够取得下列有益效果：1、本技术的磁分离装置除了对所述微流控通道中的样品液施加垂直于微流控通道方向的梯度磁场，还引入了静态均匀磁场以及周期磁场对样品液中的粒子进行分离，周期磁场与静态均匀磁场能共同作用产生强度和方向周期性变化的磁场，将样品液中的粒子的单一吸力变为交替的吸-斥力状态，避免所述样品液中不同的粒子团聚，使得该系统在样品液的浓度较高时能减少粒子间的团聚现象，从而提高了分离效率；2、磁分离装置产生的静态均匀磁场同时还有增强梯度磁场的作用，使所述样品液中的不同粒子分离的准确性得到了提高；3、微磁体、第一亥姆霍兹线圈以及第二亥姆霍兹线圈可以对梯度磁场、静态均匀磁场以及周期磁场进行分别控制，方便根据实际情况对磁场的强度进行调整；4、本技术中涉及的磁分离装置构造简单、控制方便、经济性高，能实现磁场方向和磁场梯度力的解耦控制，可大大推动微流控芯片磁分离系统中磁性微粒高精度分离的方法的研究。附图说明图1为本技术实施例1在微流控芯片处的截面示意图；图2为本技术实施例1微流控芯片的俯视图；图3为本技术实施例1微流控芯片上的微流控通道和微电磁体的俯视图；图4为本技术实施例1的三轴亥姆霍兹线圈产生的xy平面磁场类型示意图图5为本技术实施例1的三轴亥姆霍兹线圈产生的z轴磁场类型示意图；在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：Hx1、Hx2-x轴线圈；Hy1、Hy2-y轴线圈；Hz1、Hz2-z轴线圈；a-微流控芯片，21a、21b、24a、24b-敷铜区域，23a、23b-电极，12-入口通道，14-出口通道，13-进样口，15-分离区域，17-入口通道，7-绝缘区域。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本技术提供了一种基于微流控芯片的磁分离装置，包括固定装置、微流控芯片、第一亥姆霍兹线圈以及第二亥姆霍兹线圈；所述固定装置与微流控芯片、第一亥姆霍兹线圈以及第二亥姆霍兹线
圈固定连接，用于对所述微流控芯片、第一亥姆霍兹线圈以及第二亥姆霍兹线圈的相对位置固定；所述微流控芯片具有平行设置的微流控通道以及微磁体，所述微流控通道用于引入样品液，所述微磁体用于对所述微流控通道中的样品液施加方向垂直于微流控通道的梯度磁场；所述微磁体优选为微型电磁体，微型电磁体中可通入恒定电流，从而产生对所述样品液产生垂直于微流控通道方向的梯度磁场；所述微流控芯片还可包括多个分离出口，所述多个分离出口设置于所述微流控通道的出口处，用于收集所述样品液中分离的粒子；所述第一亥姆霍兹线圈的中心轴与所述微流控芯片共平面，且所述微流控通道位于所述第一亥姆霍兹线圈的中心区域；所述第二亥姆霍兹线圈的中心轴与所述第一亥姆霍兹线圈的中心轴互相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微流控芯片的磁分离装置，其特征在于，包括微流控芯片、第一亥姆霍兹线圈以及第二亥姆霍兹线圈；所述微流控芯片具有平行设置的微流控通道以及微磁体；所述第一亥姆霍兹线圈的中心轴与所述微流控芯片共平面，且所述微流控通道位于所述第一亥姆霍兹线圈的中心区域；所述第二亥姆霍兹线圈的中心轴与所述第一亥姆霍兹线圈的中心轴互相垂直平分。

【技术特征摘要】
1.一种基于微流控芯片的磁分离装置，其特征在于，包括微流控芯片、第一亥姆霍兹线圈以及第二亥姆霍兹线圈；所述微流控芯片具有平行设置的微流控通道以及微磁体；所述第一亥姆霍兹线圈的中心轴与所述微流控芯片共平面，且所述微流控通道位于所述第一亥姆霍兹线圈的中心区域；所述第二亥姆霍兹线圈的中心轴与所述第一亥姆霍兹线圈的中心轴互相垂直平分。2.如权利要求1所述的磁分离装置，其特征在于，所述微流控芯片还包括多个分离出口，所述多个分离出口设置于所述微流控通道的出口处。3.如权利要求1所述的磁分离装置，其特征在于，所述磁分离装置还包括第三亥姆霍兹线圈，所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩小涛，曹全梁，冯洋，王桢，张绍哲，李亮，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42