[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

说明书

本发明涉及一种基于介电电泳原理分选液滴的微流控装置和方法，属于微流控技术领域。本发明包括玻璃基片和固定在其上的PDMS芯片，通过微细加工技术制作微通道结构，以及分选器内部的微通道。本发明让液滴通过带有电场的微通道，在介电泳力的作用下，使得包裹单个细胞的液滴聚集在通道的下部，液滴在连续相流体中不断的向前移动，到达特殊的分选结构位置时，在两个子通道阻力不同的作用下，使得包裹单个细胞的液滴进入下部的子通道内，包裹两个及两个以上细胞的液滴进入上部通道，从而达到分选包裹单个细胞液滴的效果，液滴进入子通道后在后面平衡压力辅助结构作用下，使得液滴匀速的向前运动，避免出现回流，实现了液滴的精确分选。

技术领域

本发明涉及一种基于介电电泳原理分选液滴的微流控装置和方法，属于微流控技术领域。

背景技术

微流控芯片以及广泛应用于疾病诊断、药物分选、环境检测、食品安全等领域。液滴微流控技术是在密闭的微尺度通道中，进行液滴生成和操控，是一种结构简单、高通量的生物化学试剂反应方式。液滴微流控即微流控芯片中具有两种互不相溶的液体，比如水相和油相，通过液滴生成手段，被赋予分散相和连续相的两种流体，前者以微小体积单元纳升至皮升级的液滴形式分散于后者之中。液滴作为近年来在微流控芯片领域上出现的一种新的流体运动形式，成为研究微尺度上生物和化学体系进行反应及其过程的有效手段。液滴微流控技术以其高通量、速度快的特征已成为近年来微流控技术的主流科研热点，它在生物颗粒的精确定量与快速检测方面独具优势。但现有的分选液滴的微流控装置在液滴分选方面还不够精确。

发明内容

本发明提供一种基于介电电泳原理分选液滴的微流控装置及方法，能够实现对包裹不同数量细胞液滴的分选。

本发明采用以下技术方案：一种基于介电电泳原理分选液滴的微流控装置，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。

进一步的，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。

进一步的，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。