[发明专利]一种微米粒子分选微流控器件

说明书

本发明提供了一种微米粒子分选微流控器件，包括由下至上依次堆叠设置的基底层、流道层、连接层、导流层和接口层；所述流道层设有一级聚焦流道，一级聚焦流道末端分为三路，一路直连一级出口流道，另两路分别连通位于一级出口流道两侧的一级分支流道，一级出口流道分别连通两个二级样品流道之后共同连通到二级分选流道；两个一级分支流道分别对应向上连通到导流层的两个一级分支导流流道后，共同向下连通到流道层的二级鞘液流道，二级鞘液流道连通到二级分选流道；二级分选流道分为三路，一路直连到二级出口流道，另两路分别连通位于二级出口流道两侧的二级分支流道。

技术领域

本发明涉及微流控装置领域，特别是一种微米粒子分选微流控器件。

背景技术

样品中微纳米生物粒子的聚焦、分选和捕获等操控，将直接影响生命科学研究结果的有效性和准确性。通过构建微米级的流道网络，微流控技术(Microfluidics)已经发展成为微米粒子操控的研究热点和主流技术。研究人通过引入电场、声场和磁场等外场作用(主动技术)，或利用特殊微结构及其诱导产生的微流体效应(被动技术)，开发出多种不同工作原理的片上微粒操控技术。其中，被动式的微粒操控技术因无需引入外场作用而得到广泛关注。如发明专利CN 102513169 B公开了一种微米级粒子高通量分选的微流控器件及其制作方法。该专利基于粒子在牛顿流体中横向惯性迁移的尺寸依赖性(惯性聚焦技术)，利用直流道和渐扩流道将不同尺寸的粒子进行分选(即大粒子聚焦在流道壁附近，小粒子则聚集在流道中心附近)。为实现多种不同尺寸粒子的分选，该专利还将具有相同功能的两级惯性分选单元(即两个分选基片)利用多层结构进行串联，即通过垂直结构将聚集在渐扩流道中心附近的小粒子引入另一个分选单元进行二次分选。发明专利CN 102513169 B公开的两层分选基片具有相同的功能和结构，所述直流道的横截面均为高深宽比的矩形结构，并且上分选基片上的上分选出口并不与下分选基片相连，而是作为样品的导出口与样品收集装置相连，即上分选基片和下分选基片实际上是独立的功能单元，上样品出口和下样品入口可以任何形式进行串联。

除上述惯性聚焦技术外，粘弹性聚焦技术(Viscoelastic Focusing)巧妙利用微尺度流体(非牛顿流体)的惯性效应和粘弹性效应实现粒子运动状态和平衡位置的精确控制，具有所需流道结构简单、无需借助外场及单一聚焦平衡位置等显著优势。

现阶段对粘弹性聚焦技术的研究仍主要集中在微米粒子的粘弹性聚焦机理和单列排序操控等方面，对粘弹性聚焦技术在不同尺寸粒子的分选应用研究仍相对较少。为此，一些研究者尝试引入鞘液夹流技术，在流道入口处将粒子挤压在靠近流道壁面附近，当粒子随粘弹性溶液在微流道内运动时，大粒子将受到较强的横向惯性升力和弹性力作用而逐渐侧向迁移运动至流道中心附近，而小粒子因受到较小惯性升力和弹性力作用而保持在流道壁面附近，从而实现不同尺寸生物粒子的有效分选(LabChip，2012,12:1347；ACS Nano,2017,11:6968-6976)。然而，鞘液夹流的引入，显著增加了实验操作和微流控器件系统的复杂程度，不利于微流控器件的推广使用。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种微米粒子分选微流控器件。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微米粒子分选微流控器件，包括由下至上依次堆叠设置的基底层、流道层、连接层、导流层和接口层；

所述流道层设有一级聚焦流道，一级聚焦流道末端分为三路，一路直连一级出口流道，另两路分别连通位于一级出口流道两侧的一级分支流道，一级出口流道分别连通两个二级样品流道之后共同连通到二级分选流道；

两个一级分支流道分别对应向上连通到导流层的两个一级分支导流流道后，共同向下连通到流道层的二级鞘液流道，二级鞘液流道连通到二级分选流道；

二级分选流道分为三路，一路直连到二级出口流道，另两路分别连通位于二级出口流道两侧的二级分支流道。