[实用新型]一种微纳压缩装置

说明书

本实用新型涉及生物科学技术领域，一种微纳压缩装置，包括光学显微镜、玻璃基片、金属箔、填充层、微压缩器、进液管、液体入口、出液管、液体出口、保护层、电磁体I、电磁体II、电压源和电缆，压缩实验材料有高分子小球、大分子样品、磁性小球和液体，微压缩器包括金属探针I、金属探针II、微通道I、微通道II、压缩通道、端口I、端口II、端口III和端口IV，光学显微镜位于玻璃基片下方的10厘米位置，将微流体结构与磁力相结合，用于对有限空间内的生物目标施加压缩力，在受到压缩的过程中样品位置相对局域，压缩效果好，且压力施加的环境与生物样品的原始生存环境相似，并能够采用现有的商用光学显微镜来监控压缩过程，不会造成样品变质。

技术领域

本实用新型涉及生物科学技术领域，尤其是一种用于对有限空间内的生物目标施加压缩力并观测其反应的一种微纳压缩装置。

背景技术

近些年，在分子尺度上研究生物细胞对外界压力刺激的反应变得越来越重要，一般现有技术采用接触式探针技术如微压板、微纳压痕技术、原子力显微镜等，对位于衬底上的生物样品施加单方向的力，其缺点是会导致样品在不受压的方向移动，影响压缩效果，另一些现有技术采用光学阱操纵位于微流体通道内的小球，来对样品施加压缩力，其采用激光来产生力，但是，由于激光产生的局域的热量会使得样品温度上升，破坏生物样品的原始生存环境，因此无法采用较大功率的激光，导致施加到样品上的压缩力有限，所述一种微纳压缩装置能够解决问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型装置结合了微流体控制与磁力，用于对有限空间内的生物样品施加压缩力，并能够采用现有的商用光学显微镜来监控压缩过程。

本实用新型所采用的技术方案是：

所述一种微纳压缩装置包括光学显微镜、玻璃基片、金属箔、填充层、微压缩器、进液管、液体入口、出液管、液体出口、保护层、电磁体I、电磁体II、电压源和电缆，xyz为三维坐标系，压缩实验材料有高分子小球、大分子样品、磁性小球和液体，微压缩器包括金属探针I、金属探针II、微通道I、微通道II、压缩通道、端口I、端口II、端口III和端口IV；玻璃基片上面的中间位置连接有微压缩器、两侧位置均沉积有厚度为500微米的金属箔，玻璃基片上面高度为500微米的其余空间是填充层，填充层完全覆盖微压缩器，液体入口通过进液管连接微压缩器的端口II，液体出口通过出液管连接微压缩器的端口III，电磁体I和电磁体II分别固定于两金属箔上面，填充层、进液管、液体入口、出液管和液体出口上方覆盖有保护层，光学显微镜位于玻璃基片下方的10厘米位置，用于观测微压缩器；微压缩器由一块硅片基底以及上面的微纳结构组成，微通道I、微通道II和压缩通道均为微流体通道，微通道I的两端分别具有端口I和端口III，微通道II的两端分别具有端口II和端口IV，端口I和端口IV为密封，微通道I和微通道II之间具有若干相互平行的压缩通道，相邻压缩通道的间隔为4微米，各压缩通道的两端均分别与微通道I和微通道II连通，各压缩通道深度均为4微米、宽度根据液体流动z负方向均从4微米突变为2微米，宽度为4微米的该段长为80微米，宽度为2微米的该段长为20微米；金属探针I和金属探针II均为三个一组的金属电极，每个金属电极的末端均为针尖状，金属探针I距离微通道I为30微米，金属探针II距离微通道II为30微米；电压源通过电缆能够分别对金属探针I和金属探针II施加电压，电压源通过电缆能够分别对电磁体I和电磁体II施加电压以产生磁场，所述磁场在压缩通道位置为磁力线沿z方向的均匀磁场，磁场强度为4000高斯，磁场覆盖微压缩器区域；高分子小球、大分子样品和磁性小球能够通过液体入口分别被注入微通道II、压缩通道内；填充层为硅氧烷材料；微通道I和微通道II均是长度为1毫米、宽度为120微米、深度为60微米，均由聚甲基丙烯酸甲酯材料微加工而成；压缩通道通过光刻方法在硅片基底上加工而成，每条压缩通道的长度均为100微米；金属探针I和金属探针II的厚度均为120微米，每个金属电极末端针尖状的曲率半径为100微米；高分子小球的直径为3微米并由聚苯乙烯材料制成；磁性小球的直径为3.5微米并由铁磁性材料制成，磁导率为0.01H/m。