[发明专利]一种微流控胶体颗粒分离装置及分离方法

说明书

本发明公开了一种微流控胶体颗粒分离装置及分离方法，一种微流控胶体颗粒分离装置包括微流体主通道、分离通道及侧通道；分离通道包括一级分离通道和二级分离通道；一级分离通道和二级分离通道沿微流体主通道的流动方向呈前后布置；在一级分离通道和二级分离通道出口分别设置一个侧通道；在微流体主通道中通入含有所需分离胶体颗粒的电解质溶液；在一级分离通道出口的侧通道和二级分离通道出口的侧通道通入不同浓度的具有与微流体主通道内电解质溶液相同电解质的溶液。本发明基于扩散电泳对细微胶体颗粒进行分离，与以往分离技术相比，具有装置结构简单、分离成本低、无需对胶体颗粒预处理，不会对胶体颗粒产生其他影响等特点。

技术领域

本发明涉及一种胶体颗粒分离装置及分离方法，具体涉及的是在微流控领域的一种胶体颗粒分离装置和分离方法。

背景技术

胶体颗粒的分离在药物筛选、食品安全、航空航天、环境监测和军事装备等领域具有很好的应用前景。目前，胶体颗粒的分离技术有很多种：如微孔膜分离法、惯性分离法、磁泳分离法、电泳/介电泳分离法和热泳分离法等。

微孔膜分离技术出现较早，该技术采用过滤方法，但存在膜制作成本高、通用性差和膜孔易堵塞等缺点。

惯性分离技术利用微通道的几何结构来实现不同尺寸的颗粒的分离。惯性分离器具有通量高、成本低，不伤害活性颗粒、可连续流动等优点。对于尺寸从几微米到几十微米的颗粒来说，惯性分离是非常有效的；但是，当高通量分离目标颗粒时，惯性分离器分离纯度相对较低，很难将直径相近的颗粒有效分离。

磁泳分离技术是指磁性颗粒在磁场力的驱动下定向移动从而实现颗粒分离。然而，大部分颗粒为非磁性颗粒，非磁性颗粒无法直接利用磁场力进行分离，所以大多采用颗粒先与磁珠结合后再用磁场力进行分离的方法，这样就必须预先对被分离颗粒进行磁珠标记。

电泳分离技术是带电颗粒在电场下的运动(即为“电泳”)。介电泳分离技术是电场对中性粒子偶极矩的作用(即为“介电泳”)。电泳/介电泳分离技术的通量相对较高，颗粒的分离效果取决于颗粒的带电量/介电常数、尺寸和结构等，还取决于电解质流体的电学特性等。然而，一些活性颗粒在交流电场很有可能被极化，产生极化电荷导致死亡。

热泳分离技术是利用温度梯度场中冷热区对颗粒的热泳力大小不同，实现颗粒的分离。但同时热泳分离技术存在加热缓慢，温度场比较难精确控制等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供了一种用于胶体颗粒分离的装置及方法，该装置具有结构简单、操作简便、成本低廉、分离效果好的特点，并能够根据所需分离颗粒尺寸的不同，设计相应分离通道的尺寸、分离级数，达到良好的分离效果。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种微流控胶体颗粒分离装置，其特征在于：包括微流体主通道、分离通道及侧通道；所述分离通道包括一级分离通道和二级分离通道；所述一级分离通道和二级分离通道沿所述微流体主通道的流动方向呈前后布置；在所述一级分离通道和二级分离通道出口分别设置一个所述侧通道；在所述微流体主通道中通入含有所需分离胶体颗粒的电解质溶液；在所述一级分离通道出口的侧通道和所述二级分离通道出口的侧通道通入不同浓度的具有与微流体主通道内电解质溶液相同电解质的溶液，使得一级分离通道和二级分离通道内产生溶液浓度梯度。

本发明涉及微流控胶体颗粒分离装置及分离方法，基本原理是通过对装置的设计及通道中通入的微流体的控制，在分离通道内部形成溶液浓度差，由于在溶液浓度梯度下带有不同电荷阴阳离子的扩散速度不同将产生自生电场，从而驱动胶体颗粒运动。