气溶胶颗粒分选系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种气溶胶颗粒分选系统及方法，包括：驱动装置，用于将辅助气体和气溶胶样品以设定的速度比注入筛分装置中；筛分装置，用于对气溶胶样品进行分选；其中，所述筛分装置包括：微流控芯片，至少具有相互交叉的两个通道，用于对注入的气溶胶样品进行分流；芯片夹具，用于夹持所述微流控芯片；收集腔，位于所述微流控芯片的下方，用于收集气溶胶样品内的颗粒；通过驱动装置注入气溶胶样品和辅助气体，驱使所述气溶胶样品以单颗粒形式逐一通过所述微流控芯片内的第一通道，进入所述收集腔中。本发明专利技术可实现一种或多种颗粒的气溶胶的粒子分选要求，大幅度的提高分选效率、提高分选精度、降低设备复杂性、简化操作流程。简化操作流程。简化操作流程。

【技术实现步骤摘要】
气溶胶颗粒分选系统及方法


[0001]本专利技术涉及气溶胶颗粒分选
，具体地，涉及一种气溶胶颗粒分选系统及方法。

技术介绍

[0002]气溶胶，如烟、PM2.5(Particulate Matter2.5，空气中粒径小于等于2.5微米的颗粒)等，在对胶体里的颗粒进行分析时，往往需要复杂的流程，对气溶胶里的单颗粒不易捕捉，因此难以精确获得单个颗粒的特征，此时需要一种便捷高效对气溶胶里的同种或多种颗粒进行分选的方法，以分离捕获单个粒子，该过程称为气溶胶颗粒分选。
[0003]目前，使用的气溶胶颗粒分选方法，包括筛分法、沉降法、电泳法(DEP，Dielectrophoresis)等，但是，上述分选方法由于使用到的仪器复杂，价格昂贵，不适用于所有微纳颗粒等缺点，并不能很好的实现分选捕获，而且容易造成不必要的样品浪费，随着微纳颗粒在各个领域扮演着愈来愈重要的角色，对于气溶胶中的颗粒进行精确高效的分选成为亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]鉴于以上问题，本专利技术的目的是提供一种气溶胶颗粒分选系统及方法，以精确高效地对气溶胶颗粒进行分选，克服现有分选方法中存在的缺陷。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术的一个方面是提供一种气溶胶颗粒分选系统，包括：
[0007]驱动装置，用于将辅助气体和气溶胶样品以设定的速度比注入筛分装置中；
[0008]筛分装置，用于对气溶胶样品进行分选；
[0009]其中，所述筛分装置包括：
[0010]微流控芯片，至少具有相互交叉的两个通道，用于对注入的气溶胶样品进行分流；
[0011]芯片夹具，用于夹持所述微流控芯片；
[0012]收集腔，位于所述微流控芯片的下方，用于收集气溶胶样品内的颗粒；
[0013]通过驱动装置注入气溶胶样品和辅助气体，驱使所述气溶胶样品以单颗粒形式逐一通过所述微流控芯片内的第一通道，进入所述收集腔中。
[0014]优选地，所述驱动装置包括：第一驱动单元、第二驱动单元和温控单元，其中，所述第一驱动单元与所述温控单元连接，所述第一驱动单元通过进样管与所述微流控芯片的样品池连接，用于驱动所述气溶胶样品从所述第一通道的一端注入所述微流控芯片中，所述温控单元设置于所述微流控芯片的样品池处，用于控制所述气溶胶样品的温度，所述第二驱动单元用于驱动所述辅助气体从第一通道之外的通道注入所述微流控芯片中，其中，所述第一通道的另一端通过出样管与所述收集腔连接。
[0015]优选地，所述微流控芯片呈十字形，具有相互垂直的第一通道和第二通道。
[0016]优选地，所述驱动装置还包括第三驱动单元，所述第三驱动单元和所述第二驱动
单元驱动所述辅助气体分别从所述第二通道的两端注入所述微流控芯片中。
[0017]优选地，所述第一驱动单元、所述第二驱动单元和所述第三驱动单元均安装在所述芯片夹具的底端。
[0018]优选地，所述收集腔中内置有多个设定尺寸的微孔单元，多个微孔单元呈交错式阵列排布。
[0019]为了实现上述目的，本专利技术的另一个方面是提供一种气溶胶颗粒分选方法，包括以下步骤：
[0020]将微流控芯片安装在芯片夹具上，其中，所述微流控芯片至少具有相互交叉的两个通道；
[0021]通过驱动装置设定辅助气体和气溶胶样品注入的速度比；
[0022]以设定的速度比，将气溶胶样品从第一通道的一端注入微流控芯片，将辅助气体从第一通道之外的通道注入微流控芯片中，使得气溶胶样品以单颗粒形式逐一通过微流控芯片的第一通道，进入收集腔中。
[0023]优选地，将气溶胶样品注入微流控芯片之前，还包括：
[0024]通过温控单元对待注入的气溶胶样品加热，其中，所述温控单元设置于微流控芯片的样品池处。
[0025]优选地，还包括：通过收集腔中内置的多个设定尺寸的微孔单元对气溶胶颗粒进行分选收集。
[0026]优选地，将气溶胶样品和辅助气体注入微流控芯片之前，还包括：通入辅助气体对所述微流控芯片的内部进行清洗和导通。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
[0028]本专利技术通过采用微流体聚焦，对气溶胶样品进行整形、加速，大幅度地提高分选效率；通过采用微孔阵列，使满足粒径大小的粒子通过，进一步的对粒子筛分，提高筛选精度。
[0029]本专利技术使用外在机械驱动与内部温控驱动，打破了驱动方式的单一性，通过使粒子内能增加，有效提高筛选率；
[0030]本专利技术采用内部温控系统，利用气体的可压缩性，气溶胶样品升温膨胀，达到对样品的稀释作用，简化操作流程。
[0031]本专利技术通过调整辅助气体与气溶胶样品气体的速度比，实现不同的颗粒聚焦宽度，适用粒径尺寸范围广。
附图说明
[0032]图1是本专利技术所述气溶胶颗粒分选系统的构成示意图；
[0033]图2是本专利技术中气溶胶样品和辅助气体注入微流控芯片的示意图；
[0034]图3是本专利技术中辅助气体与气溶胶样品速度比和聚焦宽度的关系图；
[0035]图4是本专利技术所述气溶胶颗粒分选方法的流程示意图。
具体实施方式
[0036]下面将参考附图来描述本专利技术所述的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本专利技术的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的
实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。
[0037]图1是本专利技术所述气溶胶颗粒分选系统的构成示意图，如图1所示，所述气溶胶颗粒分选系统，包括：驱动装置和筛分装置，驱动装置用于将辅助气体和气溶胶样品以设定的速度比注入筛分装置中，辅助气体为不含杂质的洁净气体，且不与气溶胶样品中的颗粒发生化学反应，例如，纯净的稀有气体、氮气等；筛分装置用于对气溶胶样品进行分选；其中，所述筛分装置包括：微流控芯片2，至少具有相互交叉的两个通道，用于对注入的气溶胶样品进行分流、整形；芯片夹具3，用于夹持所述微流控芯片2；收集腔4，位于所述微流控芯片2的下方，用于收集气溶胶样品内的颗粒；如图2所示，通过驱动装置以设定的速度比注入辅助气体和气溶胶样品，驱使所述气溶胶样品以单颗粒形式逐一通过所述微流控芯片2内的第一通道21，进入所述收集腔4中。由于辅助气体与气溶胶样品气体不发生化学反应，将辅助气体与气溶胶样品气体均注入微流控芯片2中时，辅助气体将对气溶胶样品气体产生挤压作用，使得气溶胶样品的聚焦宽度(即气溶胶样品气体在第一通道21内的宽度)为待收集颗粒粒径的1～2倍时，从而使得气溶胶中的颗粒逐个、有序的经过微流控芯片2内的第一通道21，进入收集腔4中，实现气溶胶颗粒的分选。
[0038]本专利技术中使用微流控芯片2进行气溶胶颗粒的分选，具有样品用量少、结构简单、用时短等优势，可以很好的满足高效分选粒子的要求本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气溶胶颗粒分选系统，其特征在于，包括：驱动装置，用于将辅助气体和气溶胶样品以设定的速度比注入筛分装置中；筛分装置，用于对气溶胶样品进行分选；其中，所述筛分装置包括：微流控芯片，至少具有相互交叉的两个通道，用于对注入的气溶胶样品进行分流；芯片夹具，用于夹持所述微流控芯片；收集腔，位于所述微流控芯片的下方，用于收集气溶胶样品内的颗粒；通过驱动装置注入气溶胶样品和辅助气体，驱使所述气溶胶样品以单颗粒形式逐一通过所述微流控芯片内的第一通道，进入所述收集腔中。2.根据权利要求1所述的气溶胶颗粒分选系统，其特征在于，所述驱动装置包括：第一驱动单元、第二驱动单元和温控单元，其中，所述第一驱动单元与所述温控单元连接，所述第一驱动单元通过进样管与所述微流控芯片的样品池连接，用于驱动所述气溶胶样品从所述第一通道的一端注入所述微流控芯片中，所述温控单元设置于所述微流控芯片的样品池处，用于控制所述气溶胶样品的温度，所述第二驱动单元用于驱动所述辅助气体从第一通道之外的通道注入所述微流控芯片中，其中，所述第一通道的另一端通过出样管与所述收集腔连接。3.根据权利要求2所述的气溶胶颗粒分选系统，其特征在于，所述微流控芯片呈十字形，具有相互垂直的第一通道和第二通道。4.根据权利要求3所述的气溶胶颗粒分选系统，其特征在于，所述驱动装置还包括第三驱动单元，所述第三驱动单元和所述第二驱动单元驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晨，陈涛，赵宇，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：