[发明专利]一种基于负磁泳技术的微粒子分选器

说明书

本发明属于微流控系统技术领域，尤其涉及一种基于负磁泳技术的微粒子分选器。一种基于负磁泳技术的微粒子分选器，由基片一和基片二键合而成，所述基片一上开设有用于导入含不同微粒子的液体进口、和用于导出分选后的微粒子的出口；所述基片二内开设有与基片一的进口和出口均相连的分选通道，该分选通道包括前壁面和后壁面，所述后壁面内嵌有可驱动微粒子产生横向负磁泳运动的永磁铁。本发明所要解决的技术问题是提供一种根据粒子尺寸分选、利用负磁泳技术、分选效率高和精度高的微粒子分选器。

技术领域

本发明属于微流控系统技术领域，尤其涉及一种基于负磁泳技术的微粒子分选器。

技术背景

微流控系统是芯片实验室（lab-on-a-chip）的主要研究方向，是集采样、稀释、混合、反应、检测、分离等于一体的系统，它能将复杂的生物化学分析过程微型化和集成化，而其可降低样品液和检测液的消耗量，也可降低能源消耗，它还可提高分析速度和分析精度。因此，微流控系统技术在环境工程、材料工程、医药检测等领域得到广泛的应用。

粒子分选，如生物细胞分选、空气中的微粒分离、水中微粒凝聚和沉降等，在材料工程、医药工程、环境工程中有十分重要的地位。当粒子尺寸较大时，可以采用水动力学分离；而颗粒密度与水相差较大时，可以采用重力或惯性分离；当粒子尺寸不大且与水的密度差也不大时，可以利用弯曲通道、扩张-收缩通道产生Dean流等，强化粒子的惯性迁移效应，以达到分选的目的。然而，当粒子尺寸在1-20微米（如，血小板尺寸2-4微米，红细胞尺寸为7-8微米，白细胞尺寸为10-20微米），且粒子密度与水十分接近时（1.05-1.06 g/cm³），这时粒子在流体中的跟随性相当好，如果要对粒子进行分选，必须强化粒子的跨流线迁移效应，目前常用的方法是利用电泳、声泳、光泳、热泳和磁泳等。

目前，1-20微米粒子分选器主要有惯性分选器和耦合分选器两类。惯性分选器是指不利用外部力量的方法，主要依靠微通道几何形状来促使粒子跨流线迁移，其优点是结构简单、加工方便、没有运动部件、易集成等，但缺点是流动阻力大、影响因素多、分选精度低，它只适用于粒子雷诺数较大的跨流线迁移等。

对1-20微米粒子分选器而言，由于粒子尺寸小，分选器精度要求高，粒子雷诺数也通常很小，惯性分选对其已经难以达到所需的精度。由于电泳对粒子的介电性能有要求、磁泳需要粒子与磁珠结合，光泳、声泳等对生物粒子有损伤，而热泳则需要集成加热器并对其进行控制，分选系统复杂。而负磁泳则是利用非磁性粒子与载液之间磁导率的不同，从而在非均匀磁场中受到磁场力的驱动而对1-20微米粒子进行分选的。

由于目前常用分选器难以适应1-20微米粒子的高精度分选，也存在分选效率差等缺点，为了强化微粒子的跨流线效应，研究基于负磁泳技术的粒子分选很有意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种根据粒子尺寸分选、利用负磁泳技术、分选效率高和精度高的微粒子分选器。为此，本发明采用以下技术方案：

一种基于负磁泳技术的微粒子分选器，由基片一和基片二键合而成，所述基片一上开设有用于导入含不同微粒子的液体进口、和用于导出分选后的微粒子的出口；所述基片二内开设有与基片一的进口和出口均相连的分选通道，该分选通道包括前壁面和后壁面，所述后壁面内嵌有可驱动微粒子产生横向负磁泳运动的永磁铁。永磁铁可产生通道宽度方向上的磁场梯度，为驱动微粒子产生负磁泳运动服务。由于不同大小粒子在相同磁场梯度下受到的反向的磁场力不同，从而产出不同的横向迁移，达到粒子根据尺寸进行分离的目的，最后通过不同的出口导出。

微粒子的分选效率和分选精度跟不同尺寸粒子的聚焦位置有关，粒子聚焦位置即是粒子的力平衡位置，在通道尺寸、流动速度、粒子尺寸等确定的情况下，负磁泳力的大小可以确定粒子的平衡位置，也即是粒子的聚焦位置。同时，负磁泳力与其它惯性分选相关的力的匹配，决定着不同粒子尺寸差别的条件下平衡位置的差别，也即是分选精度。