[发明专利]一种基于诱导电荷电渗和介电泳的微尺度颗粒分离芯片及其制备方法与应用

说明书

一种基于诱导电荷电渗和介电泳的微尺度颗粒分离芯片及其制备方法与应用，它涉及一种基于诱导电荷电渗和介电泳的微尺度颗粒分离芯片及其制备方法与应用。本发明要解决现有的基于介电泳连续性颗粒分离方法中颗粒聚集过程需要复杂地流体操控和不紧凑的外接设备，无法直接与其它微流控芯片进行集成等问题。芯片：基于诱导电荷电渗和介电泳的微尺度颗粒分离芯片由PDMS盖片和ITO玻璃基底组成；所述PDMS盖片键合在ITO玻璃基底上，在PDMS盖片上印刷有通道。制备方法：一、电极的加工；二、通道模具的加工；三、PDMS盖片加工；四、芯片的制备。基于诱导电荷电渗和介电泳的微尺度颗粒分离芯片用于微尺度颗粒分离。

技术领域

本发明涉及一种基于诱导电荷电渗和介电泳的微尺度颗粒分离芯片及其制备方法与应用。

背景技术

微尺度颗粒的分离是解决水质监测，癌症的早期诊断，环境的检测等重要问题中的一个关键步骤。为此，诸如电渗、电泳、介电泳、惯性力和离心等分离方法被提出。在这些分离方法中，介电泳是一种比较操作简单，可控性比较强分离方法，因为基于介电泳的颗粒分离的操作过程没有移动的机械零件，使用电场操控，操作没有生物标记。基于介电泳连续性颗粒分离的微流控芯片已经成功地为检测病原体及时诊断治疗和检测细菌进行水质分析方面提供了重要的支撑。将混合颗粒聚集为一条理想宽度的粒子流能够保证所有颗粒进入介电泳力作用范围之前沿着相同轨迹移动和从相同的位置进入介电泳力作用范围，因此它是基于介电泳连续性颗粒分离的一项重要的步骤。但是，这个步骤的实现通常仅仅依赖于流体挤压效应。这个效应共有四个步骤：(1)将含有颗粒的溶液注入装置的一个装置的入口；(2)将缓冲溶液注入到剩余的一个或多个入口；(3)通过调节外接微泵或者液面差去调节流体的流速；(4)在流体达到稳定的状态时，颗粒在流体挤压效应下被聚集为一条粒子流。运用上述聚集方法的介电泳连续性颗粒分离方法，虽然已经被用到多种颗粒的分离，并且具有较高的分离效率，但是其操作过程中复杂的流体控制和冗余的外接设备(多个流体微泵)使得该方法不能够与其他微流控芯片进行集成，实现一些综合的功能。因此需要寻找一种更好的颗粒聚集方法代替当前的这种流体挤压效应去改善当前的基于介电泳连续性颗粒分离方法。

发明内容

本发明是要解决现有的基于介电泳连续性颗粒分离方法中颗粒聚集过程需要复杂地流体操控和不紧凑的外接设备，无法直接与其它微流控芯片进行集成等问题，而利用诱导电荷电渗效应代替流体挤压效应去完成颗粒聚集过程，提出一种基于诱导电荷电渗和介电泳的微尺度颗粒分离芯片及其制备方法与应用。

一种基于诱导电荷电渗和介电泳的微尺度颗粒分离芯片由PDMS盖片和ITO玻璃基底组成；所述PDMS盖片键合在ITO玻璃基底上，在PDMS盖片上印刷有通道；所述通道的左端设置有入口，所述通道的右端设置有第三出口，所述通道中间位置的垂直方向上对称设置有第一出口和第二出口，在所述第三出口的侧下方设置有第四出口，所述第三出口的出口方向与所述第四出口的出口方向呈6°角设置；在所述通道的中间位置分隔为三个区域，左侧为聚集区，右侧为分离区，中间为过渡区；所述分离区的左端为窄入口，所述第一出口、第二出口和窄入口设置在过渡区内；设置在分离区内的通道的一侧为电极侧，电极侧相对的一侧为第四出口侧；

所述的ITO玻璃基底上固定有第一激发电极、第二激发电极、第三激发电极、第四激发电极、第五激发电极、第六激发电极、第七激发电极、第八激发电极和悬浮电极；

所述悬浮电极设置在聚集区内；所述第一激发电极的内侧和第二激发电极的内侧分别设置在悬浮电极的两侧，且关于悬浮电极中心线对称；所述第三激发电极的内端部、第四激发电极的内端部、第五激发电极的内端部、第六激发电极的内端部、第七激发电极的内端部和第八激发电极的内端部从左至右依次设置在电极侧；

所述的第一激发电极、第二激发电极、第三激发电极、第四激发电极、第五激发电极、第六激发电极、第七激发电极、第八激发电极和悬浮电极是在ITO玻璃基底的表面导电侧通过软光刻技术处理得到的。