【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微流控技术与生物颗粒处理，具体涉及一种分选血浆样本中外囊泡的声流控器件及其使用方法。
技术介绍
1、近年来，基于微流控芯片的细胞等生物颗粒分离方法与器件不断涌现，对特定细胞检测、药物筛选及组织工程等生物化学分析过程具有重要意义。但目前常用的诸如离心式、电泳式、电磁分离式等的微流控分选装置，通常会对生物粒子活性造成影响，且芯片结构复杂，制造困难，操作难度高，使得基于微流控的生物分选技术的推广应用受到极大限制。
2、声流控是一种将声场与微流体结合的微流控技术，微流体中的颗粒受声辐射力与声流曳力的作用实现捕获、分选等。由于声波的非接触、效率高的优势，基于声流控的颗粒分选器件具有设备简单、可控性高、操纵灵活等优势，在血细胞(5-25μm)、外囊泡(40-1000nm)等微纳生物颗粒的分选领域具有极大的应用前景。目前的声流控分选装置主要有两种，一种是基于压电单晶如铌酸锂(linbo3)、钽酸锂(litao3)等产生声表面波形成声场，通过不同尺寸颗粒所受声辐射力的差异实现分选，该种装置极易受温度等的影响，分选过程不稳定，且所采用的叉指换能器制造过程繁琐、调控难度大，与分选芯片不可逆连接，难以满足生物样本的一次性处理需求；另一种是使用压电陶瓷如锆钛酸铅压电陶瓷(pzt)等产生纵波，通过芯片对声波的反射形成驻波声场，利用不同尺寸颗粒所受声辐射力的差异实现分选，该种装置依赖于通道宽度、深度等与声波半波长的匹配，对分选通道的制造精度提出了较高要求，且声场形式单一，分选效率较低。此外，目前的声流控分选装置主要基于声辐射力的差
技术实现思路
1、鉴于目前存在的上述不足，本专利技术提供一种分选血浆样本中外囊泡的声流控器件及其使用方法，充分考虑声致微流效应对外囊泡分选的影响，同时利用声辐射力与声流曳力实现血浆样本中外囊泡与血细胞等的分离。本专利技术的声流控分选装置具有对细胞活性影响小、受温度影响小、分选过程稳定、分选效率高、制造过程简单、调控难度小以及可满足生物样本的一次性处理需求等优点。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种分选血浆样本中外囊泡的声流控器件，包括上层的微流控芯片和下层的声波激发装置，所述微流控芯片包括分选芯片和盖片，所述声波激发装置包括压电换能器和液膜层；所述压电换能器与所述盖片通过液膜层进行可逆连接；所述压电换能器为锆钛酸铅压电陶瓷，所述分选芯片上设有分选通道，所述分选通道上包括血浆样本分选通道，所述盖片上设有与所述血浆样本分选通道对应的双列微脊结构，每列微脊的截面为两个斜边相对的全等直角三角形；微脊结构调节压电换能器激发的声波，使其在分选芯片和盖片组成的空间内调制形成所需的声、流场；通过声致微流效应，在所述每列微脊的上方形成对称涡流场，在所述两列微脊间隔的上方形成驻波声场；
3、需要说明的是，针对现有的声流控分选装置忽略声流效应的影响、易受温度影响、芯片制造精度要求高、难度大及不适合一次性使用的缺点，本专利技术采用较为常规的、稳定性高的pzt压电换能器作为声波激发装置，通过带有双列微脊结构的盖片对声波的波前进行调制，在分选芯片的血浆样本分选通道内部获得所需要的声场、流场。
4、需要说明的是，盖片将声场调制模块(双列微脊结构)与压电换能器分离开，从而实现了分选通道的一次性使用。
5、所述分选通道位于所述分选芯片的内表面，包括鞘流入口、鞘流通道、分流通道、第一鞘流通道、血浆样本入口、血浆样本通道、第二鞘流通道、血浆样本分选通道、第一外囊泡通道、第一外囊泡出口、细胞通道、细胞出口、第二外囊泡通道和第二外囊泡出口；所述鞘流入口通过所述鞘流通道与所述分流通道实现鞘流的分流；所述分流通道的两端分别与所述第一鞘流通道和所述第二鞘流通道连通；所述血浆样本入口与所述血浆样本通道连通，所述血浆样本通道、第一鞘流通道和第二鞘流通道在其出口端相连通，且与所述血浆样本分选通道的入口端连通；所述血浆样本分选通道的出口端在中间通过细胞通道与细胞出口连通；所述血浆样本分选通道的出口端分别在所述第一、二鞘流通道的一侧通过第一、二外囊泡通道与第一、二外囊泡出口连通；
6、需要说明的是，在分选芯片内部，通过两侧的鞘流聚焦作用，将待分选的血浆样本流固定在分选通道的中间，通过声辐射力和声流曳力的共同作用，实现血浆样本中细胞和外囊泡的分离。
7、所述分选芯片上还贯穿设有鞘流进样口、血浆样本进样口、第一外囊泡收集口、第二外囊泡收集口和细胞收集口；所述鞘流进样口、血浆样本进样口、第一外囊泡收集口、第二外囊泡收集口和细胞收集口分别依次与所述分选通道上的鞘流入口、血浆样本入口、第一外囊泡出口、第二外囊泡出口和细胞出口贯通；所述鞘流进样口与所述血浆样本进样口分别与外接进样装置连接；所述第一外囊泡收集口、第二外囊泡收集口和细胞收集口分别与外接收集装置连接。
8、依照本专利技术的一个方面，所述盖片含有双列微脊结构的一侧与所述分选芯片含有分选通道的一侧键合；所述双列微脊结构分布在所述血浆样本分选通道所在的区域内；所述单列微脊的截面宽度w1＝400-500μm，微脊的截面深度h＝150-250μm，两列微脊的间距w2＝100-200μm。血浆样本分选通道与双列微脊结构的延伸方向均平行于长方形盖片的长边。
9、依照本专利技术的一个方面，所述血浆样本分选通道的截面呈矩形，宽度为1000-1200μm，深度为300-500μm；所述第一鞘流通道与所述血浆样本通道之间的夹角为30-60°；所述第二鞘流通道与所述血浆样本通道之间的夹角为30-60°；所述细胞通道与所述第一外囊泡通道之间的夹角为30-60°；所述细胞通道与所述第二外囊泡通道之间的夹角为30-60°。
10、需要说明的是，通过在各通道聚焦处设置夹角，聚焦鞘流会对待分选血浆样本流形成一定的挤压，使血浆样本流保持在通道中间运动，同时鞘流会沿着通道向分离口运动。通过在各通道分离口处设置夹角，可以使血浆样本通道与分离通道中流体流线形成一定的角度，更利于分选。
11、依照本专利技术的一个方面，所述盖片的材料为聚甲基丙烯酸甲酯或环烯烃类共聚物，通过注塑成型制造；所述分选芯片的材料为聚二甲基硅氧，通过倒模、热固化成型制造；所述分选芯片和所述盖片通过硅烷化处理、氧气等离子体清洗，在常温下完成键合；所述盖片上设有第一定位块和第二定位块；所述分选芯片上设有第一定位孔和第二定位孔；所述第一定位块和所述第二定位块分别与第一定位孔和第二定位孔适配，保障芯片键合后，双列微脊结构位于血浆样本分选通道的内部。
12、需要说明的是，分选芯片与盖片通过硅烷化处理、氧气等离子体键合实现不可逆连接，pzt压电换能器与盖片间通过液本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分选血浆样本中外囊泡的声流控器件，其特征在于，包括上层的微流控芯片和下层的声波激发装置，所述微流控芯片包括分选芯片和盖片，所述声波激发装置包括压电换能器和液膜层；所述压电换能器与所述盖片通过液膜层进行可逆连接；所述压电换能器为锆钛酸铅压电陶瓷，所述分选芯片上设有分选通道，所述分选通道上包括血浆样本分选通道，所述盖片上设有与所述血浆样本分选通道对应的双列微脊结构，每列微脊的截面为两个斜边相对的全等直角三角形；微脊结构调节压电换能器激发的声波，使其在分选芯片和盖片组成的空间内调制形成所需的声、流场；通过声致微流效应，在所述每列微脊的上方形成对称涡流场，在所述两列微脊间隔的上方形成驻波声场；
2.根据权利要求1所述的分选血浆样本中外囊泡的声流控器件，其特征在于，所述血浆样本分选通道的截面呈矩形，宽度为1000-1200μm，深度为300-500μm；所述第一鞘流通道与所述血浆样本通道之间的夹角为30-60°；所述第二鞘流通道与所述血浆样本通道之间的夹角为30-60°；所述细胞通道与所述第一外囊泡通道之间的夹角为30-60°；所述细胞通道与所述第二外囊泡通道之间的夹角
3.根据权利要求1所述的分选血浆样本中外囊泡的声流控器件，其特征在于，所述盖片的材料为聚甲基丙烯酸甲酯或环烯烃类共聚物，通过注塑成型制造；所述分选芯片的材料为聚二甲基硅氧烷，通过倒模、热固化成型制造；所述分选芯片和所述盖片通过硅烷化处理、氧气等离子体清洗，在常温下完成键合；所述盖片上设有第一定位块和第二定位块；所述分选芯片上设有第一定位孔和第二定位孔；所述第一定位块和所述第二定位块分别与第一定位孔和第二定位孔适配，保障芯片键合后，双列微脊结构位于血浆样本分选通道的内部。
4.根据权利要求1所述的分选血浆样本中外囊泡的声流控器件，其特征在于，所述液膜层为水层，厚度为100-300μm。
5.一种如权利要求1-4任一所述的分选血浆样本中外囊泡的声流控器件的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的分选血浆样本中外囊泡的声流控器件的使用方法，其特征在于，在步骤3中，所述血浆样本溶液的流速为5-15μL/min，所述鞘流溶液和所述血浆样本溶液的流速比大于等于3︰1。
...【技术特征摘要】
1.一种分选血浆样本中外囊泡的声流控器件，其特征在于，包括上层的微流控芯片和下层的声波激发装置，所述微流控芯片包括分选芯片和盖片，所述声波激发装置包括压电换能器和液膜层；所述压电换能器与所述盖片通过液膜层进行可逆连接；所述压电换能器为锆钛酸铅压电陶瓷，所述分选芯片上设有分选通道，所述分选通道上包括血浆样本分选通道，所述盖片上设有与所述血浆样本分选通道对应的双列微脊结构，每列微脊的截面为两个斜边相对的全等直角三角形；微脊结构调节压电换能器激发的声波，使其在分选芯片和盖片组成的空间内调制形成所需的声、流场；通过声致微流效应，在所述每列微脊的上方形成对称涡流场，在所述两列微脊间隔的上方形成驻波声场；
2.根据权利要求1所述的分选血浆样本中外囊泡的声流控器件，其特征在于，所述血浆样本分选通道的截面呈矩形，宽度为1000-1200μm，深度为300-500μm；所述第一鞘流通道与所述血浆样本通道之间的夹角为30-60°；所述第二鞘流通道与所述血浆样本通道之间的夹角为30-60°；所述细胞通道与所述第一外囊泡通道之间的夹角为30-60°；所述细胞通道与所述第二外...
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