[发明专利]一种微米颗粒二维聚集方法和聚集装置

说明书

本发明公开了一种微米颗粒二维聚集装置，包括设于微流通道外壁上的换能器，换能器外接信号发生器；换能器向微流通道内发射超声波，在流体的通道里面形成超声驻波场；处于微流通道中的静止或流动的微粒在超声驻波场的作用下，运动至声压节点或声压反节点平面。本发明还公开了一种聚集方法。本发明通过建立二维超声驻波场，利用声辐射力来实现对通道中的微粒进行二维聚集/浓缩，一次能够聚集的微米颗粒数量较多，并且可实现对微流体通道静止或者连续流体中的颗粒在垂直于流体方向的横向和纵向进行二维聚集。

技术领域

本发明涉及一种聚集方法和聚集装置，尤其是指一种微米颗粒二维聚集方法和聚集装置。

背景技术

目前在生物医学和化学等领域，对颗粒、细胞、病毒、液滴和气泡等微米颗粒进行二维聚集是实现其应用的关键步骤。和传统的相关技术相比，对微米颗粒的操控技术可以极大的降低珍贵样品和试剂的消耗，以及极大的提高其分析速度等优点。近年来，微流控技术已广泛用于细胞分离和处理。例如从外周血中富集稀有细胞，如从母体血液中分离有核胎儿细胞，或从癌症患者血液中分离循环肿瘤细胞。不仅生物医学方面，因微流控技术具有快速地聚集、高效地分离、精准地捕捉等优点，已在各领域广泛被应用。

专利CN 101765762 B公开了一种使粒子在微通道中聚集的系统和方法。该系统包括基底，设置在基底上的通道，包含悬浮颗粒以层流方式沿通道移动的流体、驱动流体层流动的泵送元件。该方法利用惯性力，通过微通道设计，使悬浮在流动液体中的颗粒聚集在管道出口的中心，成一条或多条流动粒子束。但是该系统一次能够聚集的微纳米颗粒的数量非常少；管道设计复杂，加工难度相对要大；而且弯曲管道不利于清洗，容易堵塞毛细管。

专利CN 109813692 A公开了一种基于超声聚集的毛细管分析检测方法。该方法通过将痕量目标物、信号标记分子与特异性修饰后的纳米颗粒混合注入毛细管中,通过超声波装置聚集捕获标记物后的纳米颗粒来实现对超痕量目标物的聚集,并结合拉曼显微镜或荧光显微镜实现对目标物的SERS或荧光检测。但是该系统对微流体通道中的颗粒进行捕获时，要求流体必须是静止的，无法对微流体通道连续流体中的颗粒在垂直于流体方向的横向和纵向进行二维聚集。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种结构简单、适用范围广、控制方便和聚集效果稳定的微米颗粒二维聚集方法和聚集装置。本发明通过建立超声驻波场，利用声辐射力来实现对通道中的微粒进行二维聚集/浓缩，一次能够聚集的微米颗粒数量较多，并且可实现对微流体通道静止或者连续流体中的颗粒在垂直于流体方向的横向和纵向进行二维聚集。

本发明的目的可采用以下技术方案来达到：

一种微米颗粒二维聚集装置，包括设于微流通道外壁上的换能器，所述换能器外接信号发生器；所述换能器向微流通道内发射超声波并由微流通道的内壁反射回来，形成两列超声波，两列超声波振幅和频率相同，两列超声波沿相反方向传播并相遇叠加，且两列超声波的两处声源恰好相距半波长的整数倍，而叠加形成驻波；处于微流通道中的静止或流动的微粒在两列超声波的作用下，运动至声压节点或声压反节点平面。

作为一种优选的方案，所述换能器设为两个，且两个换能器相互垂直设置。

作为一种优选的方案，所述换能器通过AB胶粘贴于微流通道的外壁上。

作为一种优选的方案，所述微流通道为圆形通道。

作为一种优选的方案，所述微流通道采用玻璃毛细管。

一种微米颗粒二维聚集装置的聚集方法，包括以下步骤：

S1、启动信号发生器使换能器产生超声波，超声波射向微流通道内并由微流通道的内壁反射回来，形成两列超声波；