一种基于双光纤和对撞流的光流控分选微纳颗粒芯片制造技术

本发明专利技术提供了一种基于双光纤和对撞流的光流控分选微纳颗粒芯片，包括光学分选腔，所述光学分选腔的第一侧通过对撞流道与对撞流入口连接，所述光学分选腔的第二侧布置有至少一个鞘液流入口和样品流入口，所述鞘液流入口、所述样品流入口分别与鞘液流道、样品流道连接，所述鞘液流道与所述样品流道合并后为聚焦流道，所述聚焦流道的中心线与所述对撞流道的中心线在同一直线上，所述聚焦流道与光学分选腔连接，所述光学分选腔的其它侧面还布置有激光发射模组，以及大粒子出口、小粒子出口。本发明专利技术结合了光力和微流控技术的优点，通过对光场和流场两个部分进行改进，提高了微纳颗粒的分选效率，保证了分选精度，结构简单，操作简易。易。易。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双光纤和对撞流的光流控分选微纳颗粒芯片


[0001]本专利技术涉及光流控芯片
，特别涉及一种基于双光纤和对撞流的光流控分选微纳颗粒芯片。

技术介绍

[0002]微纳颗粒因为具有独特的物理、化学和生物性质，在许多应用领域扮演着越来越重要作用，例如：DNA检测、药物运输、生化传感技术、先进光谱技术。在所有这些应用中，微纳颗粒的功能与其形貌和尺寸有着很大的相关性。然而，现有的很多合成方法产出来的微纳颗粒有较大的尺寸分散性，不能生产出单一性良好的微纳颗粒，而且生产过程中很容易受到实验条件，比如温度、湿度的影响。因此，亟需一种分离微纳颗粒的方法来得到单一性较高的微纳颗粒，使其可以更好的应用于各种特别的用途。
[0003]现有技术中，已有很多种分离方法被应用到微纳颗粒的分离中，例如：离心分离法、电泳分离法、磁泳分离法、化学分离法和尺寸筛选法。通常，离心分离法因其操作简单和产率高成为最常用的分离方法之一。然而离心分离由于分离精度较低限制其进一步的应用。其他方法也由于其自身的局限性很少应用于微纳颗粒的分离。在微纳颗粒中，光力分离已经被证明是十分有效的方法，例如：在静水中分离100nm/150nm和100nm/250nm的金纳米颗粒。现有的基于光力的分选方法中，已经有所应用的包括：基于激光的垂直分离法、贝塞尔光束法、光子晶体分离法、光学层析法。大多数方法只是从光场的部分进行了创新，而应用光力分选微纳颗粒的主要问题在于光力需要足够长的作用时间才能达到分选的效果，所以现有的方法通常是在静止或较低流速的微流控芯片中进行分选，虽然分选的精度很高，但是效率较低，限制其应用范围。提高效率需要在现有的分选方法基础上，对光场和流场两个部分进行针对性的改进。
[0004]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是：针对上述
技术介绍
中存在的不足，提供一种更高效率分选微纳颗粒的光流控芯片。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种基于双光纤和对撞流的光流控分选微纳颗粒芯片，包括光学分选腔，所述光学分选腔的第一侧通过对撞流道与对撞流入口连接，所述光学分选腔的第二侧布置有至少一个鞘液流入口和样品流入口，所述鞘液流入口、所述样品流入口分别与鞘液流道、样品流道连接，所述鞘液流道与所述样品流道合并后为聚焦流道，所述聚焦流道的中心线与所述对撞流道的中心线在同一直线上，所述聚焦流道与光学分选腔连接，所述光学分选腔的其它侧面还布置有激光发射模组，以及大粒子出口、小粒子出口。
[0007]进一步地，所述光学分选腔为八边形腔。
[0008]进一步地，所述鞘液流入口、所述鞘液流道均布置两个，分别为第一鞘液流入口、第二鞘液流入口，所述第一鞘液流入口、所述第二鞘液流入口分别与第一鞘液流道、第二鞘液流道连接，所述聚焦流道中通过两股鞘液流的挤压，形成水力聚焦，将样品粒子限制在中线偏向所述小粒子出口一侧的区域内。
[0009]进一步地，所述光学分选腔的宽度为300μm，所述样品流流道宽度为50μm，所述鞘液流道、所述聚焦流道、所述对撞流道的宽度均为100μm。
[0010]进一步地，所述样品流入口的流速为0.05μL/min，所述第一鞘液流入口、所述第二鞘液流入口的流速分别为0.32μL/min、0.27μL/min，所述对撞流入口的流速为0.64μL/min。
[0011]进一步地，所述激光发射模组设置两组，且具有预设的夹角。
[0012]进一步地，所述激光发射模组包括固定光纤的光纤槽，所述光纤槽的前方布置准直透镜。
[0013]进一步地，其中一个所述激光发射模组与所述聚焦流道垂直，且与所述光学分选腔的中心有20
‑
30μm的横向偏移距离，另一个所述激光发射模组与所述光学分选腔的中线夹角为60
°
，所述激光发射模组的功率为400mW，所述准直透镜为准直凹透镜，本体折射率为1.0且环境折射率为1.41，所述光纤槽的宽度为100μm。
[0014]进一步地，各个入口均通入去离子水，所述样品流入口的去离子水加入待分选的样品。
[0015]进一步地，所述待分选的样品为介电颗粒或金属颗粒或活体细胞生物材料。
[0016]本专利技术的上述方案有如下的有益效果：
[0017]本专利技术提供的基于双光纤和对撞流的光流控分选微纳颗粒芯片，总体上是从两个部分进行改进的；光场方面，通过使用双光纤结构，增加了对微纳颗粒的光散射力，缩短了作用时间；流场方面，利用对撞流与聚焦流对撞减速，使光学分选腔的中心区域流速极为缓慢，为光学散射力产生分选作用提供了足够长的时间；在整个系统中，其他区域流速较高，仅仅只有中心区域流速极低，所以在保证足够长的作用时间的同时，显著提高了系统的分选效率；
[0018]本专利技术相比较于现有的基于光力分选的方案来说，结合了光力和微流控技术的优点，通过对光场和流场两个部分进行改进，提高了分选效率，保证了分选精度，结构简单，操作简易；
[0019]本专利技术的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0021]图2为实施例2中在低激光功率(80mW)时粒子的轨迹图；
[0022]图3为实施例2中在分选激光功率(400mW)时粒子的轨迹图。
[0023]【附图标记说明】
[0024]1‑
第一鞘液流入口；2
‑
第二鞘液流入口；3
‑
样品流入口；4
‑
第一鞘液流道；5
‑
样品流道；6
‑
第二鞘液流道；7
‑
聚焦流道；8
‑
光学分选腔；9
‑
对撞流入口；10
‑
对撞流道；11
‑
大粒子出口；12
‑
小粒子出口；13
‑
准直透镜；14
‑
光纤槽；15
‑
第一激光光路；16
‑
第二激光光路。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。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。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0026]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双光纤和对撞流的光流控分选微纳颗粒芯片，其特征在于，包括光学分选腔，所述光学分选腔的第一侧通过对撞流道与对撞流入口连接，所述光学分选腔的第二侧布置有至少一个鞘液流入口和样品流入口，所述鞘液流入口、所述样品流入口分别与鞘液流道、样品流道连接，所述鞘液流道与所述样品流道合并后为聚焦流道，所述聚焦流道的中心线与所述对撞流道的中心线在同一直线上，所述聚焦流道与光学分选腔连接，所述光学分选腔的其它侧面还布置有激光发射模组，以及大粒子出口、小粒子出口。2.根据权利要求1所述的一种基于双光纤和对撞流的光流控分选微纳颗粒芯片，其特征在于，所述光学分选腔为八边形腔。3.根据权利要求1所述的一种基于双光纤和对撞流的光流控分选微纳颗粒芯片，其特征在于，所述鞘液流入口、所述鞘液流道均布置两个，分别为第一鞘液流入口、第二鞘液流入口，所述第一鞘液流入口、所述第二鞘液流入口分别与第一鞘液流道、第二鞘液流道连接，所述聚焦流道中通过两股鞘液流的挤压，形成水力聚焦，将样品粒子限制在中线偏向所述小粒子出口一侧的区域内。4.根据权利要求3所述的一种基于双光纤和对撞流的光流控分选微纳颗粒芯片，其特征在于，所述光学分选腔的宽度为300μm，所述样品流流道宽度为50μm，所述鞘液流道、所述聚焦流道、所述对撞流道的宽度均为100μm。5.根据权利要求3所述的一种基于双光纤和对撞流的光流控分选微纳颗粒芯片，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊莎，黄一航，甘润菊，黄小芳，麦文硕，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：