[发明专利]一种用于粘弹性流体中颗粒高效分离的微流控装置

说明书

本发明属于颗粒分离领域，公开了一种用于粘弹性流体中颗粒高效分离的微流控装置，包括盖片层和盖片层底端上设置的载片；盖片层的底端端面上开设盲道，盲道包括依次连通的加液区、微纳米颗粒富集通道、第一扩张区以及第二扩张区，第二扩张区远离第一扩张区的一端上设置若干微纳米颗粒收集区；盖片层的底端端面上还设置结构体，结构体一端位于第一扩张区的内部，另一端位于第二扩张区内部，结构体的表面与载片的表面连接；所述盖片层上开设与加液区以及若干微纳米颗粒收集区分别连通的若干通孔。具有通道长度短、分离效率高、无污染、操作方便、结构简单、成本低、便于携带、易于集成等优点，有效地解决了通道长度长、分离效率低的问题。

技术领域

本发明属于颗粒分离领域，涉及一种用于粘弹性流体中颗粒高效分离的微流控装置。

背景技术

粘弹性流体广泛存在于自然界中，如血浆就是典型的粘弹性流体。因其内部通常有大分子的存在，粘弹性流体表现出与牛顿流体显著不同的流体性质，如微通道粘弹性流体中的颗粒会受到弹性升力的作用而发生侧向迁移行为。血液是生物医学领域常需要处理的生物样本，其内部含有的微纳米颗粒，如各种细胞、外泌体等是健康监测与疾病诊断的重要指标，因此，对血液这类粘弹性流体中颗粒的高效分离在生物医学领域有着重要的应用，如对血液中不同尺寸血细胞的高效分离，有助于实现对人体健康状态的有效监测和对疾病的准确诊断。

微流控技术近年来发展迅速，成为一种有效的检测手段，并被广泛应用于生物医学等领域。它将分析实验室的功能转移到微型芯片上，具有样本需求量少、效率高、便携性和高度集成性等优点。微流控装置是利用微加工技术，在硅、玻璃、塑料等基片上刻蚀出预先设计的微通道和其它功能单元，然后用盖片将其封闭，通过不同的通道网络、反应器以及检测单元等组成部件的设计和布局，以实现集微量样品的制备、进样、反应、分离、检测等功能于一体的快速、高效、低能耗的微型装置，是当今研究热点之一。

目前，用于粘弹性流体内颗粒分离的微流控装置分为主动式和被动式两种。主动式是利用超声及电场等外加力场，实现对粘弹性流体内颗粒运动的控制，从而实现不同尺寸颗粒的分离。主动式虽然分离精度较高，但其需要外加力场，需要辅助设备，整体结构较为昂贵、复杂。相较于主动式装置，被动式装置无需外加力场，单纯利用流体和颗粒的相互作用实现不同粒径颗粒的分离。被动式主要包括基于鞘流作用和基于弹性升力的两种分离方式。基于鞘流作用虽然可实现粘弹性流体内的颗粒分离，但因有鞘流的引入，导致需精确控制多个流量，操作相对较为繁琐，同时鞘流易对样本液造成稀释，甚至是污染，导致后续的检测失败。基于弹性升力的颗粒分离装置则是利用颗粒在微通道粘弹性流体内的侧向迁移行为实现对不同尺寸颗粒的分离。由于颗粒在微通道中受到的弹性升力作用较弱，且流体的粘性较高，目前已有的基于弹性升力的颗粒分离装置的颗粒分离效率不足，难以在较短的通道长度内实现不同尺寸颗粒的高效完全分离，如目前用于粘弹性流体内颗粒分离的微通道长度通常在5厘米以上，对于以尺寸小为优点的微流控芯片而言，将占据较多宝贵的空间，不利于在芯片上的高效集成，且分离效率通常较低，无法实现不同颗粒的完全分离。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，现有用于粘弹性流体内颗粒分离的微流控装置存在操作相对较为繁琐，易对样本液造成稀释，甚至是污染，以及分离效率不足，难以在较短的通道长度内实现不同尺寸颗粒的高效完全分离的缺点，提供一种用于粘弹性流体中颗粒高效分离的微流控装置。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：