[发明专利]一种基于微流控的粒子分离装置

说明书

本发明提出了一种基于微流控的粒子分离装置，基于体声波和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料的倾斜角声流的微流控，通过锆钛酸铅(PZT)换能器在PMMA材料中激发体声波，形成驻波；通过微流体通道中与PZT换能器具有一定倾斜角度的中间倾斜区通道，流经该倾斜区内的粒子在该声场和阻力的作用下，按尺寸进行分离。本发明的倾斜角度通道的设计允许更高的吞吐量，更容易大规模制造，比基于表面驻声波倾斜角颗粒分离装置更坚固耐用。

技术领域

本发明属于粒子分离技术领域，尤其涉及一种基于微流控的粒子分离装置。

背景技术

复杂流体模块中包含微粒、细胞、液滴和其他污染颗粒，如何将粒子分离已成为许多应用领域的关键问题，诸如工业应用、环境评价、生化分析和临床诊断等领域。驻表面声波的分离方法在现有技术中进行研究，其局限性之一是驻表面声波需要应用聚二甲硅氧烷(PDMS)材料的通道，具有高衰减的缺点,且在大型应用上存在制造困难的问题。此外,驻表面声波需要应用的PDMS材料的通道具有严格的通道高度限制，导致了低吞吐量和粒子的大小范围很窄等缺点。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于微流控的粒子分离装置，包括：底座和盖板，在所述底座上形成有微流体通道，所述微流体通道依次包括前端部分、中间倾斜区和后端部分，所述前端部分包括中心流区和外部鞘流区，所述中心流区用于注入待分离粒子溶液，所述外部鞘流区用于注入鞘流；所述后端部分包括多个粒子分离区；其特征在于：所述底座和盖板的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，所述微流体通道通过CNC工艺形成，所述中间倾斜区两侧设置有锆钛酸铅换能器，用于在聚甲基丙烯酸甲酯激发体声波形成驻波，并在所述微流体通道内形成声学节点线；所述待分离粒子溶液和所述鞘流在经过所述中间倾斜区时在所述锆钛酸铅换能器的激发的体声波的作用下，由于不同大小的粒子所受的声波和阻力存在差异而按照粒子大小进行分离，并经过所述多个粒子分离区流出。

优选地，微流体通道的后端部分包括直线区和粒子分离区，所述直线区位于所述中间倾斜区与所述粒子分离区之间，并联通。

优选地，所述中心流区为直线区域，其与所述中间倾斜区联通，所述外部鞘流区包括直线部分和两侧的折线部分，所述两侧的折线部分汇合于所述中心流区的同一处。

优选地，在所述底座的微流体通道的中间倾斜区的两侧形成有凹槽，所述锆钛酸铅换能器置于该凹槽中。

优选地，所述中间倾斜区相对于锆钛酸铅换能器的倾斜角度在30度以内。

优选地，锆钛酸铅换能器设置在所述盖板上，当所述底座与所述盖板结合时，所述锆钛酸铅换能器置于所述凹槽中。

优选地，所述底座的四周形成有销孔，所述盖板四周形成有与所述底座上的销孔相一一对应的销孔，在将所述底座与所述盖板结合时，用销钉通过销孔进行铆接。

优选地，对所述底座与所述盖板铆接前，先对所述底座与盖板的四周进行粘接。

更优选地，所述粘结方式为通过透明双面胶键合。

优选地，所述锆钛酸铅换能器背面有钨填充聚合物，在所述底座与盖板结合时，一并置于所述底座的凹槽中。

优选地，所述微流体通道的外部鞘流区有鞘液入口，中心流区有粒子溶液入口，所述盖板上形成有与所述底座上的外部鞘液入口对应鞘液入口孔，所述外部鞘液从所述鞘液入口孔进入经所述外部鞘液入口流入所述微流体通道的中间倾斜区；所述盖板上形成与所述底座上的粒子溶液入口对应有粒子溶液入口孔，所述待分离粒子溶液从所述粒子溶液入口孔进入经所述粒子溶液入口流入微流体通道的中间倾斜区；所述盖板上形成有与底座上的粒子出口一一对应的粒子出口孔，经所述中间倾斜区分离后的不同粒径的粒子分别从所述粒子出口孔流出。

附图说明

图1(a)和1(b)是本发明的粒子分离装置的结构示意图，其中图1(a)为装置的底座的结构，图1(b)为装置的盖板的结构；