一种全电驱动的微流控介电泳分离装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及微流控分离技术领域，并公开了一种全电驱动的微流控介电泳分离装置及方法，本发明专利技术的介电泳分离装置包括实现混合样品分离功能的主通道；实现通道流体驱动、鞘流压缩、颗粒分离功能的三个分支通道组；实现形成不均匀电场的液态金属电极通道；实现进样控制的直流电源和分离功能的交流电源及通道接触电极。该装置通过三个分支通道组的电渗流在主通道两端形成液压差实现主通道内样品溶液的连续驱动，通过电极形成的不均匀电极实现混合粒子的分离。本发明专利技术提供的介电泳分离装置及方法非常利于实现便携式混合样品分离，从而推动POC检测的发展。检测的发展。检测的发展。

【技术实现步骤摘要】
一种全电驱动的微流控介电泳分离装置及方法


[0001]本专利技术涉及微流控分离
，具体涉及一种全电驱动的微流控介电泳分离装置及方法。

技术介绍

[0002]微流控芯片系统自二十世纪以来越来越多地应用于各检测领域，例如疾病诊断、药物分析、食品安全、环境监测等。其操作简单、成本低廉、体积小、试剂耗量小，相较于传统的检测分析仪器优势明显。
[0003]微流体技术由于其精度、通用性和可扩展性，已成为分离具有均匀性能的纳米粒子的重要工具。目前微流控技术在微纳米颗粒分离富集中的应用方法，主要包括有声流控技术、光电流控技术、介电泳技术、确定性侧向位移技术、惯性微流控技术，其中，介电泳(DEP)现象是指介质粒子在非均匀电场中由于微流控器件中的极化效应而产生的偏移运动，由于其对粒子的可操纵性和便利性已经在分离混合微纳米颗粒方面已经被广泛研究。
[0004]现有的分离装置需要外接大型驱动设备，设备整体体型较大，难以实现系统集成化，且成本昂贵。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种全电驱动的微流控介电泳分离装置及方法，解决了现有分离装置需要外接大型驱动设备，难以实现系统集成化，且成本昂贵的问题。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种全电驱动的微流控介电泳分离装置，包括样品储液池、第一储液池、第二储液池、第三储液池、主通道、分离结构、第一直流电源、第二直流电源和交流电源；
[0008]所述主通道一端与样品储液池连通，另一端分别通过第二分支通道组和第三分支通道组与第二储液池、第三储液池连通，所述主通道靠近样品储液池的一端通过第一分支通道组与第一储液池连通；
[0009]所述第一直流电源用于使主通道与第一分支通道组的接口处形成正压；所述第二直流电源用于使主通道与第二分支通道组和第三分支通道组的接口处形成负压；
[0010]所述分离结构和交流电源用于产生不均匀电场，使主通道内的粒子受到不同大小的介电泳力，产生不同的侧向位移，从而分别进入第二分支通道组和第三分支通道组。
[0011]本专利技术的介电泳分离装置通过三个分支通道组的电渗流在主通道两端形成液压差实现主通道内样品溶液的连续驱动；通过电极形成的不均匀电极实现混合粒子的分离。不需要外接大型驱动设备，能够实现系统集成化，利于实现便携式混合样品分离，解决了现有分离装置成本昂贵的问题。
[0012]进一步地，第一储液池包括第一出口储液池和第一进口储液池；
[0013]所述第一出口储液池和第一进口储液池内分别设置有第一接触电极和第二接触电极，所述第一接触电极和第二接触电极分别与第一直流电源的正极和负极连接；
[0014]所述第一出口储液池和第一进口储液池均与第一分支通道组连通。
[0015]进一步地，第一分支通道组包括第一分支通道和第一环形通道；
[0016]所述第一分支通道一端与主通道连通，另一端与第一环形通道连通，所述第一环形通道与第一储液池连通。
[0017]进一步地，第二储液池包括第二进口储液池和第二出口储液池；
[0018]所述第二进口储液池和第二出口储液池内分别设置有第三接触电极和第四接触电极，所述第三接触电极和第四接触电极分别与第二直流电源的负极和正极连接；
[0019]所述第二进口储液池和第二出口储液池均与第二分支通道组连通。
[0020]进一步地，第二分支通道组包括第二分支通道和第二环形通道；
[0021]所述第二分支通道一端与主通道连通，另一端与第二环形通道连通；所述第二环形通道与第二储液池连通。
[0022]进一步地，第三储液池包括第三进口储液池和第三出口储液池；
[0023]所述第三进口储液池和第三出口储液池内分别设置有第五接触电极和第六接触电极；所述第五接触电极和第六接触电极分别与二直流电源的负极和正极连接；
[0024]所述第三进口储液池和第三出口储液池均与第三分支通道组连通。
[0025]进一步地，第三分支通道组包括第三分支通道和第三环形通道；
[0026]所述第三分支通道一端与主通道连通，另一端与第三环形通道连通，所述第三环形通道与第三储液池连通。
[0027]进一步地，分离结构包括分别设置在主通道两侧的长电极通道和短电极通道；
[0028]所述长电极通道和短电极通道内分别设置有第七接触电极和第八接触电极；所述第七接触电极和第八接触电极分别与交流电源的两端连接。
[0029]进一步地，长电极通道内设置有阻挡微柱组，阻挡微柱组位于长电极通道和进样主通道的连接处。
[0030]基于上述介电泳分离装置的分离方法，包括以下步骤：
[0031]S1、在样品储液池、第一储液池、第二储液池、第三储液池中填充相同量的电解缓冲液，使样品储液池、第一储液池、第二储液池、第三储液池具有相同的液面高度；
[0032]S2、接通第一直流电源和第二直流电源，在电渗流的作用下，使第一分支通道溶液向着主通道移动，在主通道和第一分支通道的接口处形成正压，由于极性相反，第二分支通道和第三分支通道溶液背向主通道移动，在主通道和第二分支通道、第三分支通道接口处形成负压，主通道两端形成液压差，使主通道内溶液流动，接通第三交流电源，形成不均匀电场区域；
[0033]S3、在样品储液池内加入样本溶液，使其在液压差的作用下持续流进主通道；
[0034]S4、重复步骤S3，形成样本溶液的持续进样，当样品颗粒经过不均匀电场区域时，不同样本粒子受到不同大小的介电泳力，产生不同的侧向位移，从而分别进入第二分支通道组和第三分支通道组，实现微流控分离。
[0035]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0036]1、本专利技术通过简单的直流和交流电源提供电场条件，一方面可以通过电渗诱导压力流驱动样本溶液的连续进样；另一方面以液态金属通道接触电极形成的不均匀电场为主导力实现不同物质的分离。不需要外接大型驱动设备，能够实现系统集成化，利于实现便携
式混合样品分离，不仅解决了现有分离装置成本昂贵的问题；且能够推动POC检测的发展。
[0037]2、本专利技术也可以与常规的微流控检测手段结合，实现物质的定性或定量检测。这样的结构非常利于实现混合样品的可手持式检测设备的制造，从而推动生化检测的普及性与时效性发展。
附图说明
[0038]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0039]图1为本专利技术提供的全电驱动的微流控介电泳分离装置结构图。
[0040]图2为本专利技术提供的全电驱动的微流控介电泳分离方法流程图。
[0041]图3为本专利技术提供的实施例中针对分离装置的数值仿真建模示意图。
[0042]图4为本专利技术提供的实施例中针对的分离主通道中数值仿真分析分离效果图。
[0043]附图中标记及对应的零部件名称：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全电驱动的微流控介电泳分离装置，其特征在于，包括样品储液池(1)、第一储液池、第二储液池、第三储液池、主通道(6)、分离结构、第一直流电源(91)、第二直流电源(92)和交流电源(93)；所述主通道(6)一端与样品储液池(1)连通，另一端分别通过第二分支通道组和第三分支通道组与第二储液池、第三储液池连通，所述主通道(6)靠近样品储液池(1)的一端通过第一分支通道组与第一储液池连通；所述第一直流电源(91)用于使主通道(6)与第一分支通道组的接口处形成正压；所述第二直流电源(92)用于使主通道(6)与第二分支通道组和第三分支通道组的接口处形成负压；所述分离结构和交流电源(93)用于产生不均匀电场，使主通道(6)内的粒子受到不同大小的介电泳力，产生不同的侧向位移，从而分别进入第二分支通道组和第三分支通道组。2.根据权利要求1所述的一种全电驱动的微流控介电泳分离装置，其特征在于，所述第一储液池包括第一出口储液池(21)和第一进口储液池(22)；所述第一出口储液池(21)和第一进口储液池(22)内分别设置有第一接触电极(81)和第二接触电极(82)，所述第一接触电极(81)和第二接触电极(82)分别与第一直流电源(91)的正极和负极连接；所述第一出口储液池(21)和第一进口储液池(22)均与第一分支通道组连通。3.根据权利要求1所述的一种全电驱动的微流控介电泳分离装置，其特征在于，所述第一分支通道组包括第一分支通道(31)和第一环形通道(41)；所述第一分支通道(31)一端与主通道(6)连通，另一端与第一环形通道(41)连通，所述第一环形通道(41)与第一储液池连通。4.根据权利要求1所述的一种全电驱动的微流控介电泳分离装置，其特征在于，所述第二储液池包括第二进口储液池(23)和第二出口储液池(24)；所述第二进口储液池(23)和第二出口储液池(24)内分别设置有第三接触电极(83)和第四接触电极(84)，所述第三接触电极(83)和第四接触电极(84)分别与第二直流电源(92)的负极和正极连接；所述第二进口储液池(23)和第二出口储液池(24)均与第二分支通道组连通。5.根据权利要求1所述的一种全电驱动的微流控介电泳分离装置，其特征在于，所述第二分支通道组包括第二分支通道(32)和第二环形通道(42)；所述第二分支通道(32)一端与主通道(6)连通，另一端与第二环形通道(42)连通；所述第二环形通道(42)与第...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜海，翁璇，冯程科，秦梅，张嘉博，翁志伟，李明，孙燕，
申请(专利权)人：电子科技大学广东电子信息工程研究院，
类型：发明
国别省市：