[发明专利]具有三维聚焦功能的单层微流控芯片

说明书

本发明公开了具有三维聚焦功能的单层微流控芯片，包括单层微流控芯片主体、设置在所述单层微流控芯片主体内的主流道和聚焦模块，所述聚焦模块包括与所述主流道连通的样品管路、与所述主流道连通的用于实现主流道中的样品流在垂直方向上聚焦的第一鞘液管路和第二鞘液管路、与所述主流道连通的用于实现主流道中的样品流在水平方向上聚焦的第三鞘液管路和第四鞘液管路。本发明的通过第一鞘液管路和第二鞘液管路中的鞘液实现样品流在XZ平面内的聚焦，再通过第三鞘液管路和第四鞘液管路实现XY平面内的聚焦，从而实现三维聚焦，使样品在主流道中呈单列流动，不仅能提高分析和分选的精度，而且结构简单，成本较低。

技术领域

本发明涉及微流控芯片领域，特别涉及一种具有三维聚焦功能的单层微流控芯片。

背景技术

现代生命科学的发展离不开研究手段的创新与进步，特别是微米或者亚微米尺度的微粒的分离、分析和测试方法的发展极大的促进了现代生命科学向更高、更深入和更精细的层次发展。自1990年，科学家首次提出微型全分析系统，微流控技术已经逐渐成为当前微观领域分析的重要发展前沿，它可以把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应等操作集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程，这被称为“芯片实验室”。“芯片实验室”有着体积轻巧、使用样品及试剂量少等多种优点，目前已经在生命科学和分析化学等领域得到广泛的应用。

流式微粒技术能够对处在快速流动状态中的微粒或生物颗粒进行多参数、定量分析或分选，而随着微流控芯片技术的发展，微流控芯片逐渐成为流式微粒技术中不可分离的一部分。常规的微流控芯片往往通过鞘液包裹样品，来实现样品流的聚焦。而传统制作的微流体芯片都是基于平面设计加工的，在垂直于基片方向是等深的，因而样本只能在沿平行于基片的平面方向聚集排列，而无法在垂直于基片方向实现有效的聚集排列，基于这种设计的微流控芯片只能实现所谓的“一维聚焦”，降低了分析和分选的精度。

为了解决这种微流控芯片上的三维聚焦问题，往往需要通过多层芯片叠加的方法来实现三维聚焦，但这种方法结构复杂，设计难度大，加工成本，在实际的应用中并不能得到很好的推广。

另一方面，现有的微流控芯片出口通道一般至少包括一个分选通道和废液通道，这样在两个出口通道的交叉口会形成相对于流体流动方向的凸起，在凸起区域形成流动中驻点，这种驻点的存在致使细胞或者微粒粘附上面，进而引起细胞或者微粒的聚集，导致稳定的微流体流动状态发生改变，使分析或者分选精度下降，同时也会引起流道拥堵，样品污染，纯度下降等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种具有三维聚焦功能的单层微流控芯片。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有三维聚焦功能的单层微流控芯片，包括单层微流控芯片主体、设置在所述单层微流控芯片主体内的主流道和聚焦模块，所述聚焦模块包括与所述主流道连通的样品管路、与所述主流道连通的用于实现主流道中的样品流在垂直方向上聚焦的第一鞘液管路和第二鞘液管路、与所述主流道连通的用于实现主流道中的样品流在水平方向上聚焦的第三鞘液管路和第四鞘液管路：

所述第一鞘液管路与所述主流道在同一条流线上，所述第二鞘液管路和样品管路平行且垂直于所述主流道，所述样品管路、第一鞘液管路和第二鞘液管路的轴线在同一平面内；沿所述主流道内的样品流的运动方向，所述样品管路处于所述第一鞘液管路的前方；

所述第三鞘液管路和第四鞘液管路对称分布在所述主流道两侧。

优选的是，所述样品管路和第二鞘液管路的直径相同，且不小于所述主流道的宽度。

优选的是，所述第一鞘液管路和第二鞘液管路中的鞘液流量相等，且均不小于所述样品管路中的样品流量。

优选的是，所述第三鞘液管路和第四鞘液管路的轴线在同一平面内。

优选的是，所述第三鞘液管路和第四鞘液管路与所述主流道之间的夹角均为90°。