[发明专利]一种基于微流控芯片的微纳生物粒子分选设备

权利要求书

1.一种基于微流控芯片的微纳生物粒子分选设备，其特征在于：从下往上依次为PMMA底座(7)、PDMS芯片(4)和PMMA盖板(1)；

所述PDMS芯片(4)包括盖片和基片，盖片和基片之间设有微纳孔滤膜(5)；所述PMMA盖板(1)的四周边缘和PMMA底座(7)的相对应位置设有若干螺栓孔，PMMA盖板(1)和PMMA底座(7)通过紧固螺栓(2)将盖片、基片与微纳孔滤膜(5)固定并压紧；

所述PMMA盖板(1)上设有进样口(3)，PMMA底座(7)上设有收集口(8)，盖片和基片的表面设有完全相同的蛇形微流控通道(6)，所述微纳孔滤膜(5)密布微纳米尺度滤孔，可根据需要选择不同孔径的微纳孔滤膜(5)，满足不同大小生物粒子的分离要求；

所述分选设备分离生物粒子的分离效率一方面在于沿竖直方向通过微纳孔滤膜(5)滤孔的薄膜间流体流量，装置工作时的薄膜间流体流量的计算如公式(2)所示：

其中J：装置工作时的薄膜间流体流量，J₀：初始薄膜间流量，R₀：初始薄膜流阻，R：装置工作时的薄膜流阻，K_s：薄膜阻滞常数，K_c：微孔状薄膜通过性常数，V：薄膜间流体流速；

所述分选设备分离生物粒子的分离效率另一方面在于生物粒子的扩散作用，由佩克莱数量化，由公式(3)定义为：

公式(3)中Pe：佩克莱数，Re：流体雷诺数，Sc：施密特数，u：流速，L：微流控通道长度，D：扩散系数；

其中

公式(4)中T：温度，r：粒子半径，η：粘度，k_B：波兹曼常数。

2.如权利要求1所述的基于微流控芯片的微纳生物粒子分选设备，其特征在于：所述PMMA盖板(1)及PMMA底座(7)由雕刻机加工而成；所述PMMA盖板(1)及PMMA底座(7)的尺寸为：长50mm，宽35mm，厚8mm。

3.如权利要求1所述的基于微流控芯片的微纳生物粒子分选设备，其特征在于：所述螺栓孔的数量为8个，紧固螺栓(2)采用M2螺栓。

4.如权利要求1所述的基于微流控芯片的微纳生物粒子分选设备，其特征在于：所述进样口(3)和收集口(8)的数量均为2个。

5.如权利要求1所述的基于微流控芯片的微纳生物粒子分选设备，其特征在于：所述PDMS芯片(4)为盖片和基片键合而成；所述PDMS芯片(4)是将配制好的PDMS倒入硅片模具并加热固化而成。

6.如权利要求1所述的基于微流控芯片的微纳生物粒子分选设备，其特征在于：所述微流控通道(6)的总长度为220mm，宽为1.5mm，高为0.3mm，微流控通道(6)中每个流道之间间隔为1mm。

7.如权利要求1所述的基于微流控芯片的微纳生物粒子分选设备，其特征在于：所述微纳孔滤膜(5)为聚醚砜膜，由聚醚砜超细纤维热熔粘连制造而成。

8.如权利要求1所述的基于微流控芯片的微纳生物粒子分选设备，其特征在于：血小板过滤时采用2-3μm孔径的微纳孔滤膜(5)，外泌体收集时采用100nm孔径的微纳孔滤膜(5)。