一種介電泳粒子分選微流控芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及粒子分選技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種介電泳粒子分選微流控芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]微流控芯片技術(shù)把生物、化學(xué)分析過程的樣品制備、預(yù)處理、反應(yīng)、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上，可實現(xiàn)流體、微納粒子或液滴的運輸、混合、分選、富集、邏輯運算等操作，對生命科學(xué)和信息科學(xué)的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。在非勻強電場下，溶液中微納尺度的介電粒子(如聚合物粒子、多種細(xì)胞、細(xì)菌、病毒、DNA、液滴等)會受到介電泳(DEP)力的作用而向電場強度最強或者最弱的區(qū)域聚集，分別稱為正介電泳(PDEP)和負(fù)介電泳(nDEP)效應(yīng)。該技術(shù)具有適用性廣、易于操控、快速高效等優(yōu)點，常用于微流控芯片上各種生物細(xì)胞及DNA片段的快速富集和檢測，在生物樣品的預(yù)處理、疾病的早期快速診斷等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。
[0003]對于含有多種微納粒子的溶液而言，可以根據(jù)粒子在尺寸、介電屬性(極化率)等方面差異，實現(xiàn)對目標(biāo)粒子的介電泳分離和分選。申請?zhí)枮?01110162637.7公開了一種微型血細(xì)胞分離裝置及其使用方法:通過信號發(fā)生器、加樣泵、分離芯片和分離后細(xì)胞收集器的協(xié)同作用，實現(xiàn)了微型血細(xì)胞的分離。但該方法的核心技術(shù)介電泳的調(diào)節(jié)由外加的信號發(fā)生器來完成，通過人為調(diào)節(jié)交流電信號的幅值和頻率，來達(dá)到血細(xì)胞分離的目的，電信號的幅值范圍受限于信號發(fā)生器本身的特性，難以靈活調(diào)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是:提出一種介電泳粒子分選微流控芯片，首先利用微流控芯片軟光刻工藝，得到具有一定形狀的微通孔和微通道，結(jié)合鍍液電磁閥的開啟和閉合動作，實現(xiàn)微通道內(nèi)壁的局部化學(xué)鍍金或者鍍銀，形成鍍層區(qū)域。鍍層區(qū)域中的鍍層電極與通電后的平面電極一起形成閉合的非勻強電場區(qū)域，在鍍層電極上方通過形變控制電磁閥施加大小可變的電磁力，造成鍍層電極的形變，導(dǎo)致非勻強電場區(qū)域的電場強度分布發(fā)生改變，并引起介電泳力分布的改變。本發(fā)明無需調(diào)節(jié)外加信號源改變外電場的幅值，而僅需通過控制形變控制電磁閥電磁力的大小，即可實現(xiàn)對非勻強電場區(qū)域的場強和電場分布的調(diào)整，實現(xiàn)對不同屬性介電粒子的分選。
[0005]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:提供一種介電泳粒子分選微流控芯片，其特征在于所述微流控芯片包括平面電極層、微通道層和控制層；所述控制層位于微通道層之上，所述微通道層位于平面電極層之上；
[0006]所述平面電極層包括電極襯底、平面電極和接線區(qū)；所述平面電極沉積于電極襯底上；所述接線區(qū)一端與平面電極連接，另一端外接電源；
[0007]所述微通道層包括微通道和微通孔；所述微通孔包括鍍液入口、鍍液出口、分選溶液進(jìn)樣口和分選溶液出樣口 ；所述微通道包括鍍液微通道和分選溶液微通道；所述鍍液微通道上配置有鍍液電磁閥工位，所述分選溶液微通道上配置有分選溶液電磁閥工位；所述鍍液微通道通過常規(guī)鍍層技術(shù)鍍層形成鍍層區(qū)域；所述鍍層區(qū)域具有鍍層電極，鍍層電極與通電后的平面電極一起形成閉合的非勻強電場區(qū)域；
[0008]所述控制層包括控制層襯底、鍍液電磁閥、分選溶液電磁閥和形變控制電磁閥；所述控制層襯底的作用是為鍍液電磁閥、分選溶液電磁閥和形變控制電磁閥的安裝進(jìn)行定位；所述鍍液電磁閥安裝于鍍液電磁閥工位上；所述分選溶液電磁閥安裝于分選溶液電磁閥工位上；所述形變控制電磁閥置于鍍層電極上，外接調(diào)節(jié)電源。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明無需調(diào)節(jié)外加信號源改變外電場的幅值，而僅需通過控制形變控制電磁閥電磁力的大小，即可實現(xiàn)對非勻強電場區(qū)域的場強和電場分布的調(diào)整，實現(xiàn)對不同屬性介電粒子的分選，且鍍層電極形變過程可逆、可控；本發(fā)明的微流控芯片結(jié)構(gòu)合理，布局得當(dāng)，制作過程簡單，成本低廉。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明介電泳粒子分選微流控芯片一種實施例的主視整體結(jié)構(gòu)示意圖；(其中:1、平面電極層；2微通道層；3、控制層)
[0011]圖2是本發(fā)明介電泳粒子分選微流控芯片一種實施例的平面電極層主視結(jié)構(gòu)示意圖；(其中:11、電極襯底；12、平面電極；13、接線區(qū))
[0012]圖3是本發(fā)明介電泳粒子分選微流控芯片一種實施例的微通道層主視結(jié)構(gòu)示意圖；(其中:211、鍍液入口 ；212、鍍液出口 ；221、第一鍍液電磁閥工位；222、第二鍍液電磁閥工位；231、分選溶液進(jìn)樣口 ；232、第一分選溶液出樣口 ；233、第二分選溶液出樣口 ；234、第三分選溶液出樣口 ；241、第一分選溶液電磁閥工位；242、第二分選溶液電磁閥工位；243、第三分選溶液電磁閥工位244、第四分選溶液電磁閥工位；)
[0013]圖4是本發(fā)明介電泳粒子分選微流控芯片一種實施例的控制層主視結(jié)構(gòu)示意圖；(其中:31、控制層襯底；34、形變控制電磁閥；321、第一鍍液電磁閥；322、第二鍍液電磁閥；331、第一分選溶液電磁閥；332、第二分選溶液電磁閥；333、第三分選溶液電磁閥；334、第四分選溶液電磁閥)
[0014]圖5是本發(fā)明介電泳粒子分選微流控芯片一種實施例的鍍層區(qū)域示意圖；(其中:25、鍍層區(qū)域；251、鍍層電極)
[0015]圖6是本發(fā)明介電泳粒子分選微流控芯片的圖5所示虛線區(qū)域的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖7是本發(fā)明介電泳粒子分選微流控芯片一種實施例的強電場區(qū)域和弱電場區(qū)域形成原理圖；(其中:A區(qū)域-強電場區(qū)域；B區(qū)域和C區(qū)域-弱電場區(qū)域；F為形變控制電磁閥34的電磁力)
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合實施例及其附圖對本發(fā)明方法進(jìn)行進(jìn)一步說明:
[0018]本發(fā)明提供了一種介電泳粒子分選微流控芯片(參見圖1-6)，包括平面電極層1、微通道層2和控制層3 ;所述控制層3位于微通道層2之上，所述微通道層2位于平面電極層I之上；
[0019]所述平面電極層I包括電極襯底11、平面電極12和接線區(qū)13 ;所述平面電極12沉積于電極襯底11上；所述電極襯底11材質(zhì)為玻璃、亞克力、環(huán)氧樹脂、ABS等，邊長尺寸為5mm?100mm，厚度I?3mm ;所述平面電極12的材質(zhì)為導(dǎo)電材料，可以為銅、銷、金、銀、ITO、IFO等，厚度為10um?1mm，寬度為10?400um ;所述接線區(qū)13 —端與平面電極12連接，另一端外接電源，用于為平面電極12提供交流電源；
[0020]所述微通道層2包括微通道和微通孔；所述微通道層2的材質(zhì)為聚二甲基硅氧烷(PDMS)，邊長尺寸為5mm?100mm，厚度I?3mm，通過軟光刻工藝制成微通孔和微通道；戶斤述微通孔包括鍍液入口 211、鍍液出口 212、分選溶液進(jìn)樣口 231和分選溶液出樣口，分別用于鍍液和分選溶液的進(jìn)樣和出樣；所述分選溶液出樣口具有三個，具體為第一分選溶液出樣口 232、第二分選溶液出樣口 233和第三分選溶液出樣口 234 ;所述微通道的深度為10?500um，寬度為20?800um，為鍍液和分選溶液的流動提供通道，包括鍍液微通道和分選溶液微通道；所述鍍液微通道上配置有鍍液電磁閥工位，所述分選溶液微通道上配置有分選溶液電磁閥工位；所述鍍液電磁閥工位和溶液電磁閥工位的直徑均為I?10_，用于配合安裝相應(yīng)的電磁閥；所述鍍液電磁閥工位具有兩個