本实用新型专利技术属于微流控芯片领域，具体公开了一种基于光电子镊的五通道微粒分离装置，包括待分离溶液入口、鞘流入口、第一缓冲室、光敏层、微流体通道、第二缓冲室以及五种微粒出口。通过在光诱导介电泳芯片的不同位置施加光照，改变相应位置的电导率，产生非均匀电场，驱动微流体通道中五种微粒运动。五种微粒的尺寸和介电常数不同，导致其受到的光诱导介电泳力大小不同，基于此，我们分离出不同的微粒，本实用新型专利技术的优势在于：分离效率高；所需采集的微粒样品少；不需要分别对五种微粒进行标记且损伤小；不需要设计复杂的微流体通道和物理电极，只要对不同位置施加光照即可实现对五种微粒的分离。的分离。的分离。
【技术实现步骤摘要】
一种基于光电子镊的五通道微粒分离装置
[0001]本技术涉及微流控领域，特别涉及微流体分离领域，主要是一种基于光电子镊的五通道微粒分离装置。
技术介绍
[0002]微流体学是一门研究流体力学的科学行为，流体的精确控制和操作几十到几百微米的颗粒，通常被认为是生物医学的一个平台和化学应用，称为芯片上的实验室(Lab on chip，LOC)。作为一个交叉学科，得益于微纳机械技术加工和生物医学的迅速发展以及国内外学者的不断努力，在近年来的高速发展，相关理论研究不断深入，逐渐开发出种类丰富的芯片，该学科得到越来越多的重视，逐渐成为当今最热门的几个研究课题之一，该技术也越来越多的应用于医疗诊断、生化分析、器官芯片、食品和环境检测等方向。这类技术与传统宏观平台(如离心机、流式细胞仪等)相比具有优势，例如低成本，提高可移植性，高度集成和自动化的潜力减少人为干预和错误精确的操作，如聚焦，分离和生物颗粒的分馏，因此该技术对于当下较为热门的即时检验仪器的发展有着巨大的推动作用。但是由于微流控芯片加工复杂，且往往需要较为精准的进样装置，导致该技术一直处于实验室研发阶段难以将该技术很好的推广使用，因此采用低成本的微流控芯片加工技术并开发出一套便携廉价的系统以用于循环肿瘤细胞的富集和分选工作有较强现的实意义。
[0003]接触式操纵和非接触式操纵是生物细胞操纵技术的两种形式。原子力显微镜（AFM）、微吸管、微型夹持器等设备直接作用于细胞，对细胞进行定位、移动和吸附等操作，都属于接触式的细胞操纵方法。这种直接接触的操纵方式准确率高、易控制且直观。但在操纵过程中容易损伤细胞表面，影响细胞活性和细胞表面的一些基本特性。非接触式的细胞操纵方法包括光镊、磁镊、超声和介电泳等，由于没有直接与细胞接触，对细胞损伤相对较小，是现阶段比较常用的操纵技术。非接触式的细胞操纵对微纳粒子的操控方法主要由流体动力学分离、超声分离、磁场聚集、光镊驱动以及介电泳操纵法等，介电泳操纵方法作为一种非接触式操纵方式，不仅能实现生物粒子的分离、输运、捕捉、分类等多种复杂操纵，而且与其它的微操纵技术相比，介电泳方法易于集成，可以实现单一或大面积操纵。然而，其电极结构的设计与所实现的操纵功能密切相关，欲完成对粒子的复杂操纵，需要设计一系列特殊的电极结构与之匹配。传统介电泳所使用的物理电极存在设计加工周期长、造价高、成型后无法更改等问题，大大限制了介电泳在生物操纵中的应用。
[0004]光诱导介电泳由介电泳演变而来，已经有许多专家研究了介电泳操纵微纳粒子，如操纵碳纳米管。介电泳的应用包括很多，主要包括选择性分离和富集、免疫测定、高通量的分子筛选等。但所需电极的加工过程繁琐、不能重复使用，若进行复杂操纵需制备多功能的电极，增加了成本，并加大了实验难度。为了解决这一问题，光诱导介电泳技术被提出，其重点是芯片中使用的光敏材料，光图案投射到光敏材料上形成虚拟电极，所产生的非均匀电场可用于操纵细胞和微粒。相比于介电泳，光诱导介电泳不需要制备复杂的电极，只需要改变投射光的模式。同时相比于光镊、磁镊、微流体等，光诱导介电泳不仅可以实现单一操
纵，也可实现大面积和各种复杂操纵，且不需要与生物细胞直接接触。这些优点使得光诱导介电泳的发展更加迅速。近十几年中，研究人员一直对利用光诱导介电泳操纵细胞和微粒进行深入的探索，主要是利用非均匀交替电场诱导或极化粒子而使其运动，它已经被证明了在生物学、医学等领域的细胞筛选、输运和捕获中具有广泛的应用价值。常规的介电泳装置需要复杂的薄膜沉积和刻蚀工艺制备微电极，而光诱导介电泳采用光学诱导形成虚拟电极操纵微粒和细胞，操纵过程更加方便，已成为微纳操纵技术中不可替代的技术。
技术实现思路
[0005]本技术目的在于提供一种基于光电子镊的五通道微粒分离装置，相比于传统的介电泳分离装置，光电子镊不需要制备复杂的电极，只需要改变投射光的模式。同时相比于磁镊、微流体等，光电子镊不仅可以实现单一操纵，也可实现大面积和各种复杂操纵，且不需要与生物细胞直接接触，进一步降低了对微粒的损伤，提高了微粒的分离效率，同时可以实现对五种微粒进行有效的分离。
[0006]本技术的技术方案是：一种基于光电子镊的五通道微粒分离装置，包括待分离溶液入口（1）、鞘流入口（2）、第一缓冲室（3）、光敏层（4）、微流体通道（5）、第二缓冲室（6）、微粒一出口（7）、微粒二出口（8）、微粒三出口（9）、微粒四出口（10）、微粒五出口（11）；待分离溶液从待分离溶液入口（1）注入，鞘流（磷酸盐溶液）从鞘流入口（2）注入；待分离溶液与鞘流交汇后依次流经第一缓冲室（3）、微流体通道（5）、第二缓冲室（6）；分离后的微粒一从微粒一出口（7）流出，微粒二从微粒二出口（8）流出，微粒三从微粒三出口（9）流出，微粒四从微粒四出口（10）流出，微粒五从微粒五出口（11）流出。
[0007]本技术的收益在于：相比于其他的微分离装置，本技术使用的光电子镊芯片可以避免复杂形状的电极对微粒的损伤；除此之外，为了保证较脆弱的五种微粒在流动过程中受到较小的损伤，在待分离溶液入口和鞘流入口以及微流体通道连接处预留了一部分作为第一缓冲室，很好的保证了五种微粒在通过时不会因急剧的结构改变而造成比较大的损伤，从而能够保证所分离出来的微粒结构的完整性；同样的，在微粒出口和微流体通道连接处有第二缓冲室；考虑到芯片加工时的工艺性，该分离装置设计结构严谨，光敏层位于微流体通道的上方，通过一定的光照可以保证五种微粒在流经所述微流体通道时每一阶段都会受到光诱导介电泳力，而五种微粒结构上的不同导致所受到的力不同从而实现了五种微粒的分离，该设计结构保证了分离的质量与效率。
附图说明
[0008]附图1为一种基于光电子镊的五通道微粒分离装置的二维结构示意图中：1.待分离溶液入口，2.鞘流入口，3.第一缓冲室，4.光敏层，5.微流体通道，6.第二缓冲室，7.微粒一出口，8.微粒二出口，9微粒三出口，10微粒四出口，11微粒五出口。
[0009]图2为一种基于光电子镊的五通道微粒分离装置二维电势分布图，白色为9V，黑色为0V，电势由下而上逐渐增加，光诱导介电泳芯片分为两个部分，第一部分为光照区，在微流体通道中均匀分布，第二部分为非光照区，位于光照区的两两之间，光照引起光诱导介电泳芯片中的电导率发生变化，从而产生微流体通道内空间内的不均匀电场，从而改变了微粒的运动轨迹实现不同微粒的分离。
[0010]图3为一种基于光电子镊的五通道微粒分离装置，五种不同结构的微粒分别从五个不同的微粒出口流出，分离效果符合预期。
具体实施方式
[0011]下面结合附图，对本技术作进一步说明，但本技术的实施方式不限于此。
[0012]如附图1所示，一种基于光电子镊的五通道微粒分离装置，包括待分离溶液入口（1）、鞘流入口（2）、第一缓冲室（3）、光敏层（4）、微流体通道（5）、第二缓冲室（6）、微粒一出口（7）、微粒二出口（8）、微粒三出口（9）、微粒四出口（10）、微粒五出口（11），第本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于光电子镊的五通道微粒分离装置，其特征在于：包括待分离溶液入口（1）、鞘流入口（2）、第一缓冲室（3）、光敏层（4）、微流体通道（5）、第二缓冲室（6）、微粒一出口（7）、微粒二出口（8）、微粒三出口（9）、微粒四出口（10）、微粒五出口（11）；第一缓冲室（3）由待分离溶液入口（1）、鞘流入口（2）、微流体通道（5）交汇而成；第二缓冲室（6）由微粒一出口（7）、微粒二出口（8）、微粒三出口（9）、微粒四出口（10）、微粒五出口（11）、微流体通道（5）交汇而成；待分离溶液从待分离溶液入口（1）注入，磷酸盐溶液作为鞘流从鞘流入口（2）注入；待分离溶液与鞘流交汇后依次流经第一缓冲室（3）、微流体通道（5）、第二缓冲室（6）；分离后的微粒一从微粒一出口（7）流出，微粒二从微粒二出口（8）流出，微粒三从微粒三出口（9）流出，微粒四从微粒四出口（10）流出，微粒五从微粒五出口（11）流出。2.根据权利要求1所述的一种基于光电子镊的五通道微粒分离装置，其特征在于：待分离溶液入口（1）的结构长度为200μm，宽度为25μm，高度为50μm；待分离溶液入口（1）和微粒一出口（7）的轴线与微流体通道（5）的轴线夹角为60
°
；鞘流入口（2）的结构长度为200μm，宽度为25μm，高度为50μm；鞘流入口（2）和微粒四出口（10）的轴线与微流体通道（5）的轴线夹角为60
°
；微粒一出口（7）的结构长度为200μm，宽度为25μm，高度为50μm；微粒一出口（7）的轴线与微流体通道（5）的轴线夹角为60
°
；微粒二出口（8）的结构长度为175μm，宽度为25μm，高度为50μm；微粒二出口（8）的轴线与微流体通道（5）的轴线夹角为10
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴之豪，秦星博，钟翔涛，黄志维，史留勇，周腾，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：新型
国别省市：
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