[发明专利]基于声表面波的微纳米粒子高效反应微流控芯片

说明书

本发明涉及微纳米材料领域，提供了一种基于声表面波的微纳米粒子高效反应微流控芯片，包含微流控通道层（1）和紧密结合在其下方的压电基底（2）；微流控通道层中具有位于其下部的中空的通道，通道具有主通道（3）、至少两个样品入口通道（4）以及至少一个样品出口通道（5），各样品入口通道与各样品出口通道之间通过主通道连通；在各样品入口通道两侧分别设置相互平行、相对放置且与对应的样品入口通道平行的至少一对聚焦叉指换能器组（6），且各聚焦叉指换能器组均设置在压电基底的上表面、微流控通道层的下方。本发明在芯片上使微纳米粒子之间的反应更高效更快速，实现将结合在一起和未结合的微纳米粒子高效高纯度的分离。

技术领域

本发明涉及微流控芯片、生物化学及微纳米材料领域，特别涉及一种基于声表面波的微纳米粒子高效反应微流控芯片。

背景技术

微流控芯片又被称作片上实验室，是指一种精确控制和操控微尺度流体的技术，微尺度流体意味着需要更少的样品，占用更少的体积，更快的反应时间，以及更精准更精确的控制。将通常在实验室大型仪器设备上完成的各种生物化学的实验过程在一枚微流控芯片上完成。声表面波应用于微流控芯片上各种粒子的驱动、检测和控制，相对于磁场、电场、机械力等控制方式具有高生物相容性、无侵入性、高灵敏度、泛用性强等优势。

生物化学实验中经常需要将各种微纳米粒子混合使其发生各种生物化学反应，如纳米材料，磁珠，细胞，荧光微球等微纳米粒子，进而实现如磁标记，荧光标记，以及各种材料之间相互结合的反应。从而对微纳米粒子实现相互之间组合及某一种或几种物质的检测等应用。传统的混合方式具有时间长，过程繁琐，混合效率不高等缺点，同时混合后也较难实现反应后各种粒子的分离。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于声表面波的微纳米粒子高效反应微流控芯片，可以在芯片上使微纳米粒子之间的反应更高效更快速，有效的提高微纳米粒子之间的反应效率，并实现将结合在一起的微纳米粒子和未结合的微纳米粒子高效高纯度的分离。

技术方案：本发明提供了一种基于声表面波的微纳米粒子高效反应微流控芯片，包含微流控通道层和紧密结合在其下方的压电基底；所述微流控通道层中具有位于其下部的中空的通道，所述通道具有主通道、至少两个样品入口通道以及至少一个样品出口通道，各所述样品入口通道与各所述样品出口通道之间通过所述主通道连通；在各所述样品入口通道两侧分别设置相互平行、相对放置且与对应的样品入口通道平行的至少一对聚焦叉指换能器组，且各所述聚焦叉指换能器组均设置在所述压电基底的上表面、所述微流控通道层的下方。

进一步地，所述样品出口通道至少为三个，所述主通道靠近各所述样品入口通道的一侧为反应区域，靠近各所述样品出口通道的一侧为分离区域，在所述主通道的分离区域两侧还设置一对相互平行且相对放置的分离叉指换能器组，所述分离叉指换能器组中的两个叉指换能器与所述主通道之间呈预设夹角。几种微纳米粒子样品在主通道中的反应区域反应后通过分离区域，在分离区域中受到倾斜的分离叉指换能器组形成的声表面波场的作用，可以将不同的微纳米粒子样品会受到不同大小的作用力，产生不同的偏转角度、并偏转不同的距离，之后未结合的几种微纳米粒子样品以及结合的样品分别经由不同的样品出口通道流出芯片，在芯片上不仅完成了高效率的混合，同时对混合后的不同微纳米粒子同时进行分离，可直接获得高纯度的结合后的微纳米粒子。分离叉指换能器组的设置使得本芯片不仅能够使粒子之间的反应更高效更快速，同时能够实现将结合在一起的粒子和未结合的粒子高效高纯度的分离。假如主通道的分离区域较长，则也可以相应地增加分离叉指换能器组的长度。

进一步地，所述预设夹角为0~90°。