[发明专利]基于级联式微型热源的颗粒分选芯片及其颗粒分选方法

说明书

本发明公开了基于级联式微型热源的颗粒分选芯片及其颗粒分选方法。所述颗粒分选芯片包括：芯片基底；微流通道，设置于所述芯片基底中，用于容纳含有至少两种不同尺寸颗粒的混合液；级联式微型热源，包括光信号输入端和分选段，所述光信号输入端用于接入预定功率的光信号，所述分选段包括至少两段级联微型热源，所述微型热源设置于所述微流通道中的气液交界面，以驱动混合液按照预定模式流动，以将混合液中不同尺寸的颗粒分离。通过通入不同功率的光信号，即可不同尺寸颗粒的分选，操作便捷，自动化程度高，并且颗粒分选芯片制作方法简便易行，成本低廉。

技术领域

本发明属于光流控技术领域，具体地讲，涉及一种基于级联式微型热源的颗粒分选芯片及其颗粒分选方法。

背景技术

颗粒或细胞的分选在早期癌症预判和临床诊断上有着非常强大的作用，在DNA扩增、测序等领域有着极其重要的作用。传统的分选方法有离心、荧光和磁驱动等方法。但是这些方法具备耗时长、需要专业人员操作、复杂设备、样品消耗大等缺点。为了简化分选样品的预处理过程、减少样品的消耗和降低分选成本，近年来提出了将实验集成到微米尺度芯片上的无标记分选。这种芯片实验室的方法通常为通过外部装备控制的被动分选。被动分选非常依赖于芯片的特殊结构，例如障碍物位移偏移法、惯性流法或者微纳柱体阵列捕获法等。但是这些方法存在以下缺陷：需要复杂的芯片尺寸设计，并且需要外接庞大的仪器去驱动内部的流体，大大降低了芯片实验室的便携性和增大了人为操控步骤，导致芯片实验室缺失自动化的优势。因此如何便携地、稳定地对颗粒同时实现泵送和分选功能，成为本领域中急需解决的技术问题。

发明内容

(一)本发明所要解决的技术问题

本发明解决的技术问题是：如何通过调节流体流动模式来同时实现颗粒的泵送和分选。

(二)本发明所采用的技术方案

为解决上述的技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于级联式微型热源的颗粒分选芯片，所述颗粒分选芯片包括：

芯片基底；

微流通道，设置于所述芯片基底中，用于容纳含有至少两种不同尺寸颗粒的混合液；

级联式微型热源，包括光信号输入端和分选段，所述光信号输入端用于接入预定功率的光信号，所述分选段包括至少两段级联的微型热源，所述微型热源设置于所述微流通道中的气液交界面，以驱动混合液按照预定模式流动，以将混合液中不同尺寸的颗粒分离。

优选地，每段所述微型热源包括光波导和包覆于所述光波导的外表面的光热材料。

优选地，所述光热材料为厚度为100μm～500μm，所述光热材料采用氧化石墨烯。

优选地，所述光波导的直径范围为5μm～30μm。

优选地，各段微型热源的长度沿着远离所述光信号输入端的方向上依次递增。

优选地，所述微流通道为T型通道，包括相连通的第一通道和第二通道；所述第一通道具有注入口，所述注入口用于注入含有不同尺寸颗粒的混合液，所述第二通道具有排出口，所述排出口用于收集分离出的颗粒。

优选地，各段所述微型热源位于所述第二通道中。

本发明还公开了一种基于级联式微型热源的颗粒分选芯片的颗粒分选方法，所述颗粒分选方法包括：

向所述微流通道中注入含有不同尺寸颗粒的混合液；

调节级联式微型热源的位置，以使所述级联式微型热源处于所述微流通道中的气液交界面；