基于离子浓差极化技术的富集器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于离子浓差极化技术的富集器件，包括：衬底，包括：富集通道，包括入口、流入段、出口、及流出段；缓冲通道，包括入口、流入段、出口、及流出段；以及离子交换膜固定槽，设于富集通道和缓冲通道之间；微流道密封层，设于衬底上方，用于密封各通道；在微流道密封层上设有离子交换膜透过槽；离子交换膜，设于离子交换膜透过槽和离子交换膜固定槽中；以及，多个电极，分别设于富集通道入口、出口，缓冲通道入口、出口。本发明专利技术还提供了一种基于离子浓差极化技术的富集器件的制备方法。本发明专利技术富集器件及其制备方法，实现了对不同带电样品的富集，结构简单，样品消耗少，易于实现自动化，过程简单快速，不需要超净间环境。

Enrichment device based on ion concentration polarization technique and preparation method thereof

The present invention provides an enrichment device, ion concentration polarization based technology includes a substrate, including: enrichment channels, including entrance, exit, and the outflow and inflow section; buffer channel, including the entrance, exit, and the outflow and inflow section; and the ion exchange membrane fixing groove is arranged between the accumulation channel buffer and channel; micro channel is arranged on the sealing layer above the substrate to seal the channel; in the micro channel sealing layer is provided with a through groove ion exchange membrane; ion exchange membrane in ion exchange membrane and ion exchange membrane through the slot in the fixing groove; and a plurality of electrodes that are respectively arranged in the enrichment channel entrance and exit, buffer the channel entrance and exit. The invention also provides a preparation method of the enrichment device based on the ion concentration polarization technique. The enrichment device and the preparation method of the invention can realize the enrichment of different charged samples, have simple structure, less sample consumption, and are easy to realize automation, and the process is simple and fast, and the ultra clean environment is not needed.

【技术实现步骤摘要】
基于离子浓差极化技术的富集器件及其制备方法
本专利技术涉及化学检测
，尤其涉及一种基于离子浓差极化技术的富集器件及其制备方法。
技术介绍
微流控芯片具有样品消耗少，易于实现自动化等优点，在样品分离、检测及分析过程中受到越来越多的关注。但是，在微流控芯片中检测低浓度样品仍是一个挑战。富集方法主要有场放大样品堆积，等速电泳，等电聚焦，膜过滤及离子浓差极化。其中，基于离子浓差极化现象的富集方法可以富集任何带电样品，例如蛋白质，DNA，荧光试剂及离子等，并且只需要简单的缓冲溶液，具有很大的应用潜力。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决或者至少部分缓解上述技术问题，本专利技术提供了一种基于离子浓差极化技术的富集器件及其制备方法，实现了对不同带电样品的富集，结构简单，样品消耗少，易于实现自动化，过程简单快速，不需要超净间环境。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于离子浓差极化技术的富集器件，包括：衬底，包括：富集通道，包括富集通道入口、富集通道流入段、富集通道出口、及富集通道流出段；缓冲通道，包括缓冲通道入口、缓冲通道流入段、缓冲通道出口、及缓冲通道流出段；以及离子交换膜固定槽，设于所述富集通道和缓冲通道之间；微流道密封层，设于所述衬底上方，用于密封各所述通道；在该微流道密封层上设有离子交换膜透过槽；离子交换膜，设于所述离子交换膜透过槽和所述离子交换膜固定槽中；以及，多个电极，分别设于所述富集通道入口、富集通道出口、缓冲通道入口及缓冲通道出口。优选的，所述的衬底的材料为光敏树脂，尼龙或ABS；所述微流道密封层的材质为软固化的具有粘性的PDMS，厚度为0.1-2mm，该微流道密封层通过粘性固化与所述衬底表面连接。优选的，所述离子交换膜固定槽形成于衬底上，宽度为0.5-2mm，高度为0.5-2mm。优选的，所述微流道密封层的离子交换膜透过槽与所述衬底的离子交换膜固定槽位置对应，使所述离子交换膜可穿过所述离子交换膜透过槽固定在所述离子交换膜固定槽中。优选的，所述富集通道及缓冲通道形成于所述衬底表面，其中，该富集通道位于所述离子交换膜一侧，缓冲通道位于所述离子交换膜的另一侧，所述富集通道及缓冲通道宽度为100-600μm，深度为100-600μm。优选的，所述富集通道流入段和富集通道流出段之间角度，以及所述缓冲通道流入段和缓冲通道流出段之间角度均为90-160度。优选的，所述的富集通道入口和富集通道流入段之间、所述富集通道出口和富集通道流出段之间、所述缓冲通道入口和缓冲通道流入段之间、及所述缓冲通道出口和缓冲通道流出段之间分别具有一连接段，该连接段的形状为圆形、直径为4-10mm，深度为100-600μm。优选的，所述多个电极的材质为铜或不锈钢，形状为管状，管外径为0.5-2mm。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种基于离子浓差极化技术的富集器件的制备方法，包括：S1、采用3D打印技术和微流控技术形成包括富集通道、缓冲通道及离子交换膜固定槽的衬底；S2、采用软固化粘性材料在所述衬底上形成微流道密封层，并在微流道密封层上采用切割方法形成离子交换膜透过槽；S3、将离子交换膜穿过离子交换膜透过槽固定在离子交换膜固定槽中；S4、将多个电极分别插设于所述富集通道及缓冲通道的进、出口中。优选的，所述步骤S2包括：S21、将软固化粘性材料在一定温度环境中固化一段时间，形成微流道密封层；S22、将该软固化粘性材料与所述衬底的包含有通道的表面与接触，在该温度环境的条件下完全固化；S23、将离子交换膜固定槽上方的软固化粘性材料采用切割方法去除，形成离子交换膜透过槽。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术基于离子浓差极化技术的富集器件及其制备方法至少具有以下有益效果其中之一：(1)利用微流道密封层来实现微流道的密封，结合不同种类的离子交换膜，可以实现对不同带电样品的富集。(2)本专利技术通过离子浓差极化技术可以在微流控芯片上实现带电样品的富集，可以结合荧光原位检测技术，实现痕量物质的检测。(3)采用3D打印技术及微流道技术制作微流道层，样品消耗少，易于实现自动化，过程简单快速，不需要超净间环境，具有巨大的应用潜力。附图说明图1是依据本专利技术实施例基于离子浓差极化技术的富集器件的分解结构示意图。图2是依据本专利技术实施例基于离子浓差极化技术的富集器件的整体结构示意图。图3是依据本专利技术实施例基于离子浓差极化技术的富集器件的俯视结构示意图。图4是依据本专利技术实施例基于离子浓差极化技术的富集器件的侧视结构示意图。【本专利技术主要元件符号说明】1-衬底；11-富集通道；111-富集通道入口；112-富集通道流入段；113-富集通道出口；114-富集通道流出段；12-缓冲通道；121-缓冲通道入口；122-缓冲通道流入段；123-缓冲通道出口；124-缓冲通道流出段；13-离子交换膜固定槽；2-微流道密封层；21-离子交换膜透过槽；3-离子交换膜；4-电极；41-富集通道入口电极；42-富集通道出口电极；43-缓冲通道入口电极；44-缓冲通道出口电极。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本专利技术的保护范围。本专利技术提供了一种基于离子浓差极化技术的富集器件。图1-4为依据本专利技术实施例基于离子浓差极化技术的富集器件的结构示意图。请参照图1-4，本实施例基于离子浓差极化技术的富集器件，包括：衬底1，包括：富集通道11，包括富集通道入口111、富集通道流入段112、富集通道出口113、及富集通道流出段114；缓冲通道12，包括缓冲通道入口121、缓冲通道流入段122、缓冲通道出口123、及缓冲通道流出段124；以及离子交换膜固定槽13，设于所述富集通道和缓冲通道之间；微流道密封层2，设于所述衬底上方，用于密封各所述通道；在该微流道密封层上设有离子交换膜透过槽21；离子交换膜3，设于所述离子交换膜透过槽和所述离子交换膜固定槽中；以及，多个电极4，分别设于所述富集通道入口、富集通道出口、缓冲通道入口及缓冲通道出口。其中，所述富集通道入口、富集通道出口、富集通道流入段、富集通道流出段、缓冲通道流入段、缓冲通道流出段、缓冲通道入口、缓冲通道出口形成于所述衬底表面，宽度为100-600μm，深度为100-600μm。所述富集通道流入段和富集通道流出段之间角度优选为90-160度，同样的，缓冲通道流入段和缓冲通道流出段之间角度优选为90-160度。所述的富集通道入口和富集通道流入段之间、所述富集通道出口和富集通道流出段之间、所述缓冲通道入口和缓冲通道流入段之间、及所述缓冲通道出口和缓冲通道流出段之间分别具有一连接段，该连接段的形状优选为圆形、直径优选为4-10mm，深度优选为10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于离子浓差极化技术的富集器件，其特征在于，包括：衬底，包括：富集通道，包括富集通道入口、富集通道流入段、富集通道出口、及富集通道流出段；缓冲通道，包括缓冲通道入口、缓冲通道流入段、缓冲通道出口、及缓冲通道流出段；以及离子交换膜固定槽，设于所述富集通道和缓冲通道之间；微流道密封层，设于所述衬底上方，用于密封各所述通道；在该微流道密封层上设有离子交换膜透过槽；离子交换膜，设于所述离子交换膜透过槽和所述离子交换膜固定槽中；以及，多个电极，分别设于所述富集通道入口、富集通道出口、缓冲通道入口及缓冲通道出口。

【技术特征摘要】
1.一种基于离子浓差极化技术的富集器件，其特征在于，包括：衬底，包括：富集通道，包括富集通道入口、富集通道流入段、富集通道出口、及富集通道流出段；缓冲通道，包括缓冲通道入口、缓冲通道流入段、缓冲通道出口、及缓冲通道流出段；以及离子交换膜固定槽，设于所述富集通道和缓冲通道之间；微流道密封层，设于所述衬底上方，用于密封各所述通道；在该微流道密封层上设有离子交换膜透过槽；离子交换膜，设于所述离子交换膜透过槽和所述离子交换膜固定槽中；以及，多个电极，分别设于所述富集通道入口、富集通道出口、缓冲通道入口及缓冲通道出口。2.根据权利要求1所述的基于离子浓差极化技术的富集器件，其特征在于，所述的衬底的材料为光敏树脂，尼龙或ABS；所述微流道密封层的材质为软固化的具有粘性的PDMS，厚度为0.1-2mm，该微流道密封层通过粘性固化与所述衬底表面连接。3.根据权利要求1所述的基于离子浓差极化技术的富集器件，其特征在于，所述离子交换膜固定槽形成于衬底上，宽度为0.5-2mm，高度为0.5-2mm。4.根据权利要求3所述的基于离子浓差极化技术的富集器件，其特征在于，所述微流道密封层的离子交换膜透过槽与所述衬底的离子交换膜固定槽位置对应，使所述离子交换膜可穿过所述离子交换膜透过槽固定在所述离子交换膜固定槽中。5.根据权利要求1所述的基于离子浓差极化技术的富集器件，其特征在于，所述富集通道及缓冲通道形成于所述衬底表面，其中，该富集通道位于所述离子交换膜一侧，缓冲通道位于所述离子交换膜的另一侧，所述富集通道及缓冲通道宽度为100-600μm，深度为100-600...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟建华，皮海龙，边超，李洋，孙楫舟，夏善红，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11