[发明专利]一种微流控分离装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及微流控领域，具体而言，涉及一种微流控分离装置及方法。

背景技术

微型全分析系统(Miniaturized Total Analysis System，μ-TAS)，又称为“芯片实验室(Lab-on-a-chip)”，是将样品，尤其是中性微粒，如细胞、胶体微粒等的预处理、输运、分离和检测等常规实验室操作集成于尺寸在平方厘米级的芯片上完成，具有分析效率高，样品消耗量降低，体积小，易于集成等显著优点。微流控芯片是“芯片实验室”发展的热点领域，具有广阔的应用前景，已经渗透到临床医学、生物制药、分子生物学、司法鉴定、食品卫生与环境检测及生物武器的侦测等各个领域。其中，样品的输运和分离是分析检测的关键环节，将其集成在微流控芯片中，对于实现生物分析系统的微型化、自动化和便携化具有重要意义。现有的微流控芯片中，混合中性微粒样品的进样及输运是通过微型注射泵实现的，这种方式成本较高，且不利于与分离单元集成以实现微流控分离装置的微型化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微流控分离装置及方法，通过设计第一流体驱动微泵、分离单元及第二流体驱动微泵，将中性混合微粒的输运和分离集为一体，以改善上述的问题。

第一方面，本发明实施例提供的一种微流控分离装置，用于分离电解质溶液中的混合中性微粒，包括：第一流体驱动微泵、分离单元和第二流体驱动微泵；所述第一流体驱动微泵包括第一流体驱动微电极，所述分离单元包括样品分离微电极，所述第二流体驱动微泵包括第二流体驱动微电极，所述第一流体驱动微电极和所述第二流体驱动微电极均为非对称电极；

所述第一流体驱动微电极用于产生第一非均匀电场以驱动所述第一流体驱动微泵内的电解质溶液以第一预设流速横向流动至所述分离单元内；

所述样品分离微电极用于产生第二非均匀电场将所述分离单元内的混合中性微粒在纵向方向上分离开来；

所述第二流体驱动微电极用于产生第三非均匀电场以驱动由所述分离单元流入所述第二流体驱动微泵内的电解质溶液中的在纵向方向上分离开的混合中性微粒中的多种中性微粒以第二预设流速按时间顺序先后流出，其中，所述第二预设流速沿纵向方向呈梯度分布。

结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第一种可能实施方式，其中，所述微流控分离装置还包括盖片和基板，所述盖片盖合在所述基板上形成用于电解质溶液流动的微通道，所述微通道包括依次连通的第一流体驱动微通道、分离微通道和第二流体驱动微通道，所述第一流体驱动微通道位于所述第一流体驱动微泵内，所述分离微通道位于所述分离单元内，所述第二流体驱动微通道位于所述第二流体驱动微泵内，所述第一流体驱动微电极、所述样品分离微电极及所述第二流体驱动微电极依次设置在第一流体驱动微通道、分离微通道和第二流体驱动微通道底部的所述基板上。

结合第一方面的第一种可能实施方式，本发明实施例还提供了第一方面的第二种可能实施方式，其中，所述第二预设流速沿纵向方向呈梯度分布具体为：随着距所述第二流体驱动微电极表面纵向距离的增大，所述第二预设流速先增加，然后减小，呈现高斯分布。

结合第一方面或第一方面的第一种可能实施方式或第一方面的第二种可能实施方式，本发明实施例还提供了第一方面的第三种可能实施方式，其中，所述第一流体驱动微电极和所述第二流体驱动微电极均为非对称叉指式平行阵列电极，所述非对称叉指式平行阵列电极包括小电极和大电极，所述小电极与所述大电极按照预设间距呈周期性分布。

结合第一方面的第三种可能实施方式，本发明实施例还提供了第一方面的第四种可能实施方式，其中，所述样品分离微电极包括叉指式平行阵列电极。

结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第五种可能实施方式，其中，所述第一流体驱动微泵包括交流电渗微泵。

结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第六种可能实施方式，其中，所述第一流体驱动微泵包括交流电热微泵。

结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第七种可能实施方式，其中，所述第二流体驱动微泵包括交流电渗微泵。

结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第八种可能实施方式，其中，所述微流控分离装置还包括交流驱动电源，所述交流驱动电源包括第一交流驱动电源、第二交流驱动电源和第三交流驱动电源，所述第一交流驱动电源用于为所述第一流体驱动微电极提供交变电势，所述第二交流驱动电源用于为所述样品分离微电极提供交变电势，所述第三交流驱动电源为所述第二流体驱动微电极提供交变电势。