一种基于交流-介电泳的微藻表征与识别装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于交流‑介电泳的微藻表征与识别装置及方法。本发明专利技术装置，包括：ITO玻璃基底层、PDMS微通道层和Ag‑PDMS电极层；ITO玻璃基底层包括对称设置的第一供电平面电极和第二供电平面电极；Ag‑PDMS电极层包括设置在供电平面电极上的3D微电极；PDMS微通道层包括进样区，表征与识别区以及出样区；表征与识别区包括贯穿在两个3D微电极之间的微流体通道、微流体通道两侧壁开设的两个通孔；进样区包括样品入口、第一鞘液入口和第二鞘液入口；出样区为与样品入口正对设置的样品出口。本发明专利技术利用微藻的特异性频率作为其表征与识别的关键，采用微流控芯片作为微藻表征与识别的检测平台，显著提升了装置的集成性能，扩大了装置的适用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种基于交流-介电泳的微藻表征与识别装置及方法
本专利技术涉及微藻分析
，具体而言，尤其涉及一种基于交流-介电泳的微藻表征与识别装置及方法。
技术介绍
微藻通常是含有叶绿素a并能进行光合作用的微生物的总称。微藻细胞中含有蛋白质、脂类、藻多糖、β-胡萝卜素、多种无机元素等高价值的营养成分和化工原料，具有防治癌症、抗辐射、延缓衰老,增强机体免疫力等作用。微藻中富含的酯类和甘油是制备液体燃料的良好原料，微藻热解制备的生物质燃油热值高，是木材或农作物秸秆的1.4～2倍。在世界能源消耗中，生物质能已占14％。将微生物和微藻混合培养，可以生产高纯度的乙醇、甲醇、丁烷等能源化合物。微藻最大的可利用之处是其干细胞中含有70％以上的微藻油，是亚临界生物技术合成生物柴油的最佳原料，是理想的可再生能源。由于微藻具有生产成本低、营养物质丰富、经济效益高、用途广泛等优点，所以在各领域的研究工作蓬勃发展。微藻是未开发的资源宝库，可带来巨大的经济效益，是很有潜力的开发项目。微藻的表征与识别是微藻分析领域的重点与难点之一，目前的表征与识别方法包括可视化技术，例如光学显微镜检查、流式细胞术、纳米颗粒跟踪分析、荧光光谱法；高光谱成像；光谱法；气相色谱-质谱和高效液相色谱法等。但是上述传统方法存在耗时、耗力、易受外部影响以及难于准确区分微藻种类等缺点。因此，急需开发微藻精确表征与识别的检测平台与方法。
技术实现思路
根据上述提出的技术问题，而提供一种基于交流-介电泳的微藻表征与识别装置及方法。本专利技术具有操作简单、轻巧便携、样品耗量少、表征精度高、易于集成等优点。本专利技术采用的技术手段如下：一种基于交流-介电泳的微藻表征与识别装置，ITO玻璃基底层、设置在ITO玻璃基底层上的PDMS微通道层和Ag-PDMS电极层；所述ITO玻璃基底层包括对称设置在ITO玻璃基底上的第一供电平面电极和第二供电平面电极；所述Ag-PDMS电极层包括设置在所述第一供电平面电极上的第一3D微电极和设置在所述第二供电平面电极上的第二3D微电极；所述PDMS微通道层包括进样区，表征与识别区以及出样区；表征与识别区包括贯穿在所述第一3D微电极和第二3D微电极之间的微流体通道、微流体通道两侧壁开设的第一通孔和第二通孔；进样区包括与所述微流体通道连通的样品入口、对称设置在样品入口两侧的第一鞘液入口和第二鞘液入口；出样区为与样品入口正对设置的样品出口。进一步地，所述第一3D微电极和第二3D微电极均采用Ag-PDMS复合材料制作，Ag-PDMS复合材料由Ag和PDMS以4：1的比例搅拌而成。进一步地，所述第一3D微电极和第二3D微电极的形状均为矩形，且尺寸相同，长度均为1020μm，宽度均为520μm。进一步地，所述第一通孔和第二通孔同轴设置，且与所述微流体通道的内腔室连通。进一步地，所述第一通孔的直径为10μm，所述第二通孔的直径为520μm，所述第一通孔和所述第二通孔组成非对称孔结构，用于产生高梯度不均匀电场。进一步地，所述ITO玻璃基底层与所述Ag-PDMS电极层键合，采用双面导电铜箔纸从ITO玻璃基底层的第一供电平面电极和第二供电平面电极分别延伸出导线与信号发生器连接，用于为微藻表征与识别装置施加交流信号。进一步地，连通第一鞘液入口和第二鞘液入口的微流体通道与水平方向的角度为45°，通道宽度为100μm，连通样品入口的微流体通道与水平方向平行，通道宽度为120μm。本专利技术还提供了一种基于上述微藻表征与识别装置的微藻表征与识别方法，包括如下步骤：S1、将键合后的所述微藻表征与识别装置放入等离子清洗机中进行等离子清洗，清洗时间为两分钟，提高通道的亲水性，便于液体流动；S2、用导线连接微藻表征与识别装置的两个供电平面电极和信号发生器，打开信号发生器，调整输出交流信号的电压和频率，对微藻表征与识别装置进行供电；S3、使用注射泵注入待表征的微藻样品和缓冲液，其中，缓冲液的注入速度高于待表征微藻溶液的注入速度；S4、采用CCD相机记录整个实验过程，观察相机记录的微藻轨迹，记录不同交流信号频率下的微藻纵向位移，根据记录绘制出施加交流信号频率与微藻纵向位移的曲线，在曲线上找到微藻的特异性频率，完成表征实验。较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术提供的微藻表征与识别装置，其表征精度高、实验过程迅速、实验设备轻巧便携，易于集成；2、本专利技术提供的微藻表征与识别装置，不需要对样品进行过于复杂的预处理，不会破坏实验样品；3、本专利技术提供的微藻表征与识别装置，对实验人员没有过多的要求，只需掌握正确的实验方法即可。基于上述理由本专利技术可在微藻分析等领域广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术装置结构示意图。图2为本专利技术装置的平面结构示意图。图3为本专利技术实施例提供的微藻细胞表征与识别示意图。图中：1、PDMS微通道层；11、第一鞘液入口；12、样品入口；13、第二鞘液入口；14、样品出口；15、微流体通道；16、第一通孔；17、第二通孔；2、Ag-PDMS电极层；21、第一3D微电极；22、第二3D微电极；3、ITO玻璃基底层；31、第一供电平面电极；32、第二供电平面电极。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于交流-介电泳的微藻表征与识别装置，其特征在于，包括：ITO玻璃基底层、设置在ITO玻璃基底层上的PDMS微通道层和Ag-PDMS电极层；/n所述ITO玻璃基底层包括对称设置在ITO玻璃基底上的第一供电平面电极和第二供电平面电极；/n所述Ag-PDMS电极层包括设置在所述第一供电平面电极上的第一3D微电极和设置在所述第二供电平面电极上的第二3D微电极；/n所述PDMS微通道层包括进样区，表征与识别区以及出样区；/n表征与识别区包括贯穿在所述第一3D微电极和第二3D微电极之间的微流体通道、微流体通道两侧壁开设的第一通孔和第二通孔；/n进样区包括与所述微流体通道连通的样品入口、对称设置在样品入口两侧的第一鞘液入口和第二鞘液入口；/n出样区为与样品入口正对设置的样品出口。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于交流-介电泳的微藻表征与识别装置，其特征在于，包括：ITO玻璃基底层、设置在ITO玻璃基底层上的PDMS微通道层和Ag-PDMS电极层；
所述ITO玻璃基底层包括对称设置在ITO玻璃基底上的第一供电平面电极和第二供电平面电极；
所述Ag-PDMS电极层包括设置在所述第一供电平面电极上的第一3D微电极和设置在所述第二供电平面电极上的第二3D微电极；
所述PDMS微通道层包括进样区，表征与识别区以及出样区；
表征与识别区包括贯穿在所述第一3D微电极和第二3D微电极之间的微流体通道、微流体通道两侧壁开设的第一通孔和第二通孔；
进样区包括与所述微流体通道连通的样品入口、对称设置在样品入口两侧的第一鞘液入口和第二鞘液入口；
出样区为与样品入口正对设置的样品出口。


2.根据权利要求1所述的基于交流-介电泳的微藻表征与识别装置，其特征在于，所述第一3D微电极和第二3D微电极均采用Ag-PDMS复合材料制作，Ag-PDMS复合材料由Ag和PDMS以4：1的比例搅拌而成。


3.根据权利要求2所述的基于交流-介电泳的微藻表征与识别装置，其特征在于，所述第一3D微电极和第二3D微电极的形状均为矩形，且尺寸相同，长度均为1020μm，宽度均为520μm。


4.根据权利要求1所述的基于交流-介电泳的微藻表征与识别装置，其特征在于，所述第一通孔和第二通孔同轴设置，且与所述微流体通道的内腔室连通。


5.根据权利要求4所述的基于交流-介电泳的微藻表征与识别装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊生，董建红，武杨昊，赵凯，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21