[发明专利]一种基于介电电泳原理分选液滴的微流控装置及方法

权利要求书

1.一种基于介电电泳原理分选液滴的微流控装置，其特征在于：包括玻璃基片（1）和固定在其上的PDMS芯片（2），所述PDMS芯片（2）上设置有一级分选器（9）和二级分选器（7），所述一级分选器（9）和二级分选器（7）结构相同，两者均由能通过单个液滴的横向通道和与横向通道相连的两个分支通道构成，两个分支通道之间设有分选结构和平衡压力辅助结构，一级分选器（9）的横向通道上设有第一电场（4），二级分选器（7）的横向通道上设有第二电场（5），第一电场（4）和第二电场（5）均由带负电的上极板和带正电的下极板构成，且上极板的带电量小于下极板的带量，一级分选器（9）的横向通道与入口（3）相连，一级分选器（9）上方的分支通道末端设有第一出口（10），一级分选器（9）下方的分支通道与二级分选器（7）的横向通道相连，二级分选器（7）上方的分支通道末端设有第二出口（8），二级分选器（7）下方的分支通道通过回收通道（6）连接至入口（3）；

所述一级分选器（9）包括限制通道（9-1）和电场微通道（9-2）构成的横向通道、分流入口（9-3）、第一分选结构（9-5）、第二分选结构（9-9）构成的分选结构，第一辅助结构（9-6）、第二辅助结构（9-7）和第三辅助结构（9-8）构成的平衡压力辅助结构；

所述限制通道（9-1）一端与入口（3）相连，另一端与电场微通道（9-2）相连，电场微通道（9-2）的上下方分别设有第一电场（4）的上极板和下极板，电场微通道（9-2）的末端与分选入口（9-3）相连，分选入口（9-3）分别连至上下的两个分支通道，两个分支通道之间从左至右依次设有第一分选结构（9-5）、第二分选结构（9-9）、第一辅助结构（9-6）、第二辅助结构（9-7）和第三辅助结构（9-8），相邻两者之间形成的微通道的距离小于单个液滴的尺寸，分选入口（9-3）至第一分选结构（9-5）和第二分选结构（9-9）之间形成的微通道的上方入口处形成第一子通道（9-4），分选入口（9-3）至第一分选结构（9-5）和第二分选结构（9-9）之间形成的微通道的下方入口处形成第二子通道（9-10），第一子通道（9-4）的长度小于第二子通道（9-10）的长度。

2.根据权利要求1所述的基于介电电泳原理分选液滴的微流控装置，其特征在于：所述第一分选结构（9-5）靠近分选入口（9-3）一侧为圆弧状，第二分选结构（9-9）靠近第一辅助结构（9-6）一侧为圆弧状，第一分选结构（9-5）和第二分选结构（9-9）之间形成的微通道为由三段直线构成的折线形，其中靠近第一子通道（9-4）和第二子通道（9-10）的两条直线段分别与两者垂直，另一条直线段平行于第二子通道（9-10）；所述第一辅助结构（9-6）、第二辅助结构（9-7）和第三辅助结构（9-8）均为圆弧状，三者之间间距相同。

3.根据权利要求1所述的基于介电电泳原理分选液滴的微流控装置，其特征在于：所述PDMS芯片（2）长为120mm，宽为60mm，高为10mm，所述一级分选器（9）两个分支通道之间的夹角为30°。

4.根据权利要求1所述的基于介电电泳原理分选液滴的微流控装置，其特征在于： 所述限制通道（9-1）的宽为0.025mm，高为0.025mm，长为3mm；第一子通道（9-4）的长为0.050mm，宽为0.025mm；第二子通道（9-10）的长为0.100mm，宽为0.025mm；第一分选结构（9-5）和第二分选结构（9-9）之间微通道的宽为0.010mm，所述第一辅助结构（9-6）、第二辅助结构（9-7）和第三辅助结构（9-8）之间的间距为0.015mm，三个辅助结构的宽均为0.045mm。

5.根据权利要求1所述的基于介电电泳原理分选液滴的微流控装置，其特征在于：所述第二电场（5）的电场强度小于第一电场（4）的电场强度。

6.一种利用如权利要求1所述的基于介电电泳原理分选液滴的微流控装置分选液滴的方法，其特征在于：具体步骤如下：

1）向入口（3）注入带包裹细胞的液滴；

2）液滴进入一级分选器（9）进行一级分选：液滴进入一级分选器（9）的横向通道后在第一电场（4）的作用下，包裹两个及两个以上细胞的液滴聚集在其横向通道的上部，再进入上方的分支通道到达第一出口（10）排出，包裹单个细胞的液滴或者空包的液滴进入下方的分支通道再进入二级分选器（7）；

3）液滴进入二级分选器（7）进行二级分选：包裹一个细胞的液滴或者空包的液滴进入二级分选器（7）的横向通道后在第二电场（5）的作用下，包裹一个细胞的液滴聚集在其横向通道的上部，再进入上方的分支通道到达第二出口（8）排出并进行收集，空包的液滴以及部分残余包裹单细胞的液滴进入下方的分支通道再经过回收通道（6）流回入口（3）进行循环利用。