CN112206838A - 微流控芯片、微流控系统以及微物质检测和分选方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微机电技术领域，提供了一种微流控芯片，包括流体通道层，所述流体通道层具有主通道以及可与多个分选池连通的分选盘，所述主通道包括供样品池中的样品进入的主通道输入端以及用于排出所述样品的主通道输出端，所述主通道输出端与所述分选盘连通，所述分选盘具有可与各所述分选池一一对应连通的多个分选通道。还提供一种微流控系统以及一种微物质检测和分选方法。本发明通过采用分选盘，实现了微流控芯片对样品进行分选，简便且高效。

Description

微流控芯片、微流控系统以及微物质检测和分选方法

技术领域

本发明涉及微机电技术领域，具体为一种微流控芯片、微流控系统以及微物质检测和分选方法。

背景技术

微流控是一种精确控制和操控微尺度流体技术，微流控利用对于微尺度下流体的控制，是一个包括了工程学，物理学，化学，微加工和生物工程的多交叉学科。微流控芯片作为微流控技术的核心工具属于微机电技术领域重要技术分支，微流控检测芯片具有样品消耗少、检测速度快、操作简便、多功能集成、体小和便于携带等优点，可以广泛的应用于生物、医学、化工等技术领域，现有技术中，微流芯片的结构和功能单一，不具备自动检测、分选等功能，导致应用场景受限，制约了其发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微流控芯片、微流控系统以及微物质检测和分选方法，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种微流控芯片，包括流体通道层，所述流体通道层具有主通道以及可与多个分选池连通的分选盘，所述主通道包括供样品池中的样品进入的主通道输入端以及用于排出所述样品的主通道输出端，所述主通道输出端与所述分选盘连通，所述分选盘具有可与各所述分选池一一对应连通的多个分选通道。

进一步，所述主通道还包括靠近所述主通道输入端设置的用于控制所述样品池中的微物质单行排列和运动的聚焦鞘流组以及靠近所述主通道输出端设置的用于所述驱动微物质前进驱动鞘流组。

进一步，所述聚焦鞘流组包括均与所述主通道连通的第一鞘流通道和第二鞘流通道，所述驱动鞘流组包括均与所述主通道连通的第三鞘流通道和第四鞘流通道，所述第一鞘流通道、所述第二鞘流通道、所述第三鞘流通道以及所述第四鞘流通道均连通有用于控制通道中的流体的流速的微流控制装置。

进一步，所述第一鞘流通道、所述第二鞘流通道、所述第三鞘流通道以及所述第四鞘流通道均为两段式通道，所述两段式通道包括依次连通的第一倾斜段和第二倾斜段，所述第二倾斜段与所述主通道连通，所述第一倾斜段与所述主通道之间的夹角α的范围在56°-65°之间，所述第二倾斜段与所述主通道之间的的夹角β的范围在12°-15°之间。

进一步，还包括用于导通或关闭所述分选通道的微阀控制层，所述微阀控制层包括与所述分选通道的数量相同且一一对应的微阀门，每一所述分选通道通过与其对应的所述微阀门控制导通。

进一步，还包括可由所述微阀控制层的微阀门驱动变形以实现分选通道的导通或关闭的PDMS薄膜层，所述PDMS薄膜层设于所述微阀控制层与所述流体通道层之间。

本发明实施例提供另一种技术方案：一种微流控系统，包括检测分析装置、分选观测装置以及上述的微流控芯片，

所述检测分析装置，用于获取微物质的物理形态或光谱信息；

所述分选观测装置，用于反馈微生物的分选运动轨迹；

所述检测分析装置位于所述主通道输入端和所述主通道输出端之间，所述分选观测装置位于所述主通道输出端处。

进一步，所述检测分析装置包括高清CCD、高清摄像机、拉曼光谱检测装置或荧光检测装置；所述分选观测装置包括高清摄像机或高清CCD。

进一步，还包括微流控制装置，所述微流控制装置包括至少一个推送柱塞，其中一个所述推动柱塞用于控制所述主通道中的流体的流速；每一所述推动柱塞均包括管、用于将所述管内的空间隔开为两个腔室的塞头以及用于驱使所述塞头于所述管内滑动的驱动件，所述塞头滑动接触所述管壁，所述管具有供流体进入的输入口以及供流体排出的输出口，所述输入口和所述输出口均位于远离所述驱动件的所述腔室处。

本发明实施例提供另一种技术方案：一种微物质检测和分选方法，包括如下步骤：

S1，将样品池中的样品通入主通道；

S2，先采用检测分析装置获取微物质的物理形态或光谱信息，接着采用分选观测装置反馈微生物的分选运动轨迹；

S3，经过所述检测分析装置以及所述分选观测装置的检测后，采用多个分选盘对所述样品进行分选，并将分选后的样品送至与各所述分选盘一一对应的分选池中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过采用分选盘，实现了微流控芯片对样品进行分选，简便且高效。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种微流控芯片的整体结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种微流控芯片的流体通道层结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种微流控芯片的流体通道层的局部放大图；

图4为本发明实施例一提供的一种微流控芯片的PDMS薄膜层的导通状态示意图；

图5为本发明实施例一提供的一种微流控芯片的PDMS薄膜层的关闭状态示意图；

图6为本发明实施例二提供的一种微流控系统的微流控制装置的第一结构示意图；

图7为本发明实施例二提供的一种微流控系统的鞘流推动柱塞的结构示意图；

图8为本发明实施例二提供的一种微流控系统的样品推动柱塞的结构示意图；

图9为本发明实施例二提供的一种微流控系统的微流控制装置的第二结构示意图；

附图标记中：1-微流控芯片；101-微阀控制层；1011-第一微阀门；1012-第二微阀门；1013-第三微阀门；1014-第四微阀门；1015-第五微阀门；1016-第六微阀门；1017-第七微阀门；102-PDMS薄膜层；103-流体通道层；1031-主通道；10311-主通道输入端；10312-观测段；10313-主通道输出端；1032-第一鞘流通道；1033-第二鞘流通道；1034-第三鞘流通道；1035-第四鞘流通道；1036-分选盘；1037-第一分选通道；1038-第二分选通道；1039-第三分选通道；1040-第四分选通道；1041-第五分选通道；1042-第六分选通道；1043-第七分选通道；104-玻璃基底；2-观测装置；201-检测分析装置；202-分选观测装置；3-微阀控制装置；301-气路；302-进气电磁阀；303-排气电磁阀；304-气源；305-排气口；4-微流控制装置；401-驱动箱；402-第一鞘流推动柱塞；403-第二鞘流推动柱塞；404-样品推动柱塞；4010-上壳体；4011-下壳体；4012-电机转轴；4013-电机齿轮；4014-第一转轴；4015-鞘流减速齿轮；4016-鞘流齿轮；4017-样品齿轮；4018-第二转轴；4021-第一鞘流齿条；4022-第一鞘流管；4023-第一鞘流塞头；4024-第一鞘流输入口；4025-第一鞘流排出口；4031-第二鞘流齿条；4032-第二鞘流管；4033-第二鞘流塞头；4034-第二鞘流输入口；4035-第二鞘流排出口；4041-样品齿条；4042-样品管；4043-样品塞头；4044-样品输入口；4045-样品排出口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1和2，本发明实施例提供一种微流控芯片1，包括流体通道层103，所述流体通道层103具有主通道1031以及可与多个分选池连通的分选盘1036，所述主通道1031包括供样品池中的样品进入的主通道输入端10311以及用于排出所述样品的主通道输出端10313，所述主通道输出端10313与所述分选盘1036连通，所述分选盘1036具有可与各所述分选池一一对应连通的多个分选通道。首先，本实施例中所述的微流控芯片1并非是我们所说的电子芯片，它是一种用于微物质的聚焦、检查和分选的部件，是整个微流控系统的平台装置。具体的，通过该微流控芯片1的流体通道层103，可以对样品池中的样品进行分选，其中主通道输入端10311通过微流控制装置4连接样品池，主通道输出端10313连通分选盘1036，分选后可以将样品通过分选通道送至对应的分选池中，整个结构简单易懂且极易操作，解决了现有技术中的微流控芯片1无法实现分选的功能的缺陷，而且还使得分选工作变得高效。这里所述的微物质，包括但不限制于细胞、蛋白质、化工颗粒、金属颗粒。在主通道输入端10311和主通道输出端10313之间的部分，我们将其定义为观测段10312，其作用下面的实施例中将详细介绍。

作为本发明实施例的优化方案，该分选盘1036优选为圆形，各所述分选通道环绕所述分选盘1036设置，通过该圆形的分选盘1036，可以提供一个圆形空间，使得微物质进入到该圆形空间后顺利进入对应的分选通道中，以避免微物质停滞，当然除此以外，其他形状的分选盘1036也是可以的，例如多边形，本实施例对此不作限定。如图2所示，分选通道的数量选为七个，为了便于描述，将它们定义为第一分选通道1037、第二分选通道1038、第三分选通道1039、第四分选通道1040、第五分选通道1041、第六分选通道1042和第七分选通道1043。第一分选通道1037、第二分选通道1038、第三分选通道1039、第四分选通道1040、第五分选通道1041、第六分选通道1042和第七分选通道1043的入口均匀设置在圆形的分选盘1036的圆环上，分选盘1036作为多个分选通道的汇集中心，它用于引导微物质进入不同的分选通道。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图2，所述主通道1031还包括靠近所述主通道输入端10311设置的用于控制所述样品池中的微物质单行排列和运动的聚焦鞘流组以及靠近所述主通道输出端10313设置的用于所述驱动微物质前进驱动鞘流组。在本实施例中，设该聚焦鞘流组是为了完成流体的聚焦，设该驱动鞘流组是为了给微物质的流动加一把动力。优选的，所述聚焦鞘流组包括均与所述主通道1031连通的第一鞘流通道1032和第二鞘流通道1033，所述驱动鞘流组包括均与所述主通道1031连通的第三鞘流通道1034和第四鞘流通道1035，所述第一鞘流通道1032、所述第二鞘流通道1033、所述第三鞘流通道1034以及所述第四鞘流通道1035均连通有用于控制通道中的流体的流速的微流控制装置4。这里的第一、第二、第三以及第四是为了区分各个特征在图中的位置，并没有其他的限定，包括接下来的描述中，若出现了这种情况，也是如此，后面就不再赘述。从样品池中进入刚从主通道输入端10311进入时，在第一鞘流通道1032和第二鞘流通道1033的推动下，微物质能够进入观测段10312。而从该观测段10312出来的微物质会在第三鞘流通道1034和第四鞘流通道1035的推动下，按照设定从分选盘1036中进入不同的分选通道。优选的，第一鞘流通道1032和第二鞘流通道1033以所述主通道1031为对称轴对称设置，同样，第三鞘流通道1034和第四鞘流通道1035页以所述主通道1031为对称轴对称设置。

进一步优化上述方案，请参阅图2和3，所述第一鞘流通道1032、所述第二鞘流通道1033、所述第三鞘流通道1034以及所述第四鞘流通道1035均为两段式通道，所述两段式通道包括依次连通的第一倾斜段和第二倾斜段，所述第二倾斜段与所述主通道1031连通，所述第一倾斜段与所述主通道1031之间的夹角α的范围在56°-65°之间，所述第二倾斜段与所述主通道1031之间的的夹角β的范围在12°-15°之间。在本实施例中，第一倾斜段为汇入斜边，第二倾斜段为缓冲斜边，它们的过渡处均为圆角过渡，可以有效提升聚焦效果，实现低速下的良好聚焦。优选的，聚焦鞘流组中的液体流速为12-14m/s，驱动鞘流组中的液体流速为16-18m/s。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1、2、4以及5，本芯片还包括用于导通或关闭所述分选通道的微阀控制层101，所述微阀控制层101包括与所述分选通道的数量相同且一一对应的微阀门，每一所述分选通道通过与其对应的所述微阀门控制导通。优选的，本芯片还包括可由所述微阀控制层101的微阀门驱动变形以实现分选通道的导通或关闭的PDMS薄膜层102，所述PDMS薄膜层102设于所述微阀控制层101与所述流体通道层103之间。在本实施例中，通过微阀门来控制分选通道的导通或关闭，可以实现手动控制和自动控制。该微阀门可以为气动阀门或者是电动阀门，例如，采用气动阀门时，它可以通过排气或充气能够驱动PDMS薄膜层102形变以实现对应分选通道的导通或关闭。如图2所示，微阀门的数量选为七个，为了便于描述，将它们定义为第一微阀门1011、第二微阀门1012、第三微阀门1013、第四微阀门1014、第五微阀门1015、第六微阀门1016和第七微阀门1017。它们与上述的七个分选通道一一对应配制。

详细说明所述微流控芯片1的结构，它包括从上向下依次堆叠的微阀控制层101、PDMS薄膜层102、流体通道层103和玻璃基底104，微阀控制层101内设置有多个用于开、闭流体通道的微阀门。实际操作时，控制层101、PDMS薄膜层102、流体通道层103和玻璃基底104是通过现有玻璃雕刻技术与聚合物转移粘合技术相结合进行制作的。

需要说明的是，PDMS为polydimethylsiloxane的缩写，中文为聚二甲基硅氧烷，该材料是有机硅的一种，因其成本低，使用简单，同硅片之间具有良好的粘附性，而且具有良好的化学惰性等特点，成为一种广泛应用于微流控等领域的聚合物材料，微流控芯片1在计算机的控制下能够实现微物质的自动检测、聚焦、前进、静止、分选等功能.。

实施例二：

请参阅图1和图2，本发明实施例提供一种微流控系统，包括检测分析装置201、分选观测装置202以及上述的微流控芯片1，所述检测分析装置201，用于获取微物质的物理形态或光谱信息；所述分选观测装置202，用于反馈微生物的分选运动轨迹；所述检测分析装置201位于所述主通道输入端10311和所述主通道输出端10313之间，所述分选观测装置202位于所述主通道输出端10313处。在本实施例中，图2中，观测装置分为检测分析装置201和分选观测装置202，图中只是为了示意，特意放大了分选观测装置202的尺寸，检测分析装置201设置在观测段10312旁，检测分析装置201用于获取微物质的物理形态或光谱信息，分选观测装置202设置在输出端旁，分选观测装置202用于反馈微物质的分选运动轨迹。将检测分析装置201位于所述主通道输入端10311和所述主通道输出端10313之间的部位即上述的观测段10312。本系统采用了上述的微流控芯片1后，具有其分选功能，且通过检测分析装置201和分选观测装置202能够实时对微物质实现观测，观测的信号可以发送至上位机，也可以由工作人员现场比对查看。在本系统中，就不再赘述上述的微控芯片的具体结构以及效果了。优选的，所述检测分析装置201包括高清CCD、高清摄像机、拉曼光谱检测装置或荧光检测装置；所述分选观测装置202包括高清摄像机或高清CCD。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图6-9，本系统还包括微流控制装置4，所述微流控制装置4包括至少一个推送柱塞，其中一个所述推动柱塞用于控制所述主通道1031中的流体的流速；每一所述推动柱塞均包括管、用于将所述管内的空间隔开为两个腔室的塞头以及用于驱使所述塞头于所述管内滑动的驱动件，所述塞头滑动接触所述管壁，所述管具有供流体进入的输入口以及供流体排出的输出口，所述输入口和所述输出口均位于远离所述驱动件的所述腔室处。在本实施例中，在微流控芯片1上具有两类通道，一类为主通道1031，它与样品池连通，一类为鞘流通道，它与鞘流连通，因此，为了便于描述，将本装置中所提及的特征均按照样品或鞘流来命名。具体的，微流控制装置4用于控制主通道1031以及鞘流通道中液体的流速，微流控制装置4分为两种结构：第一结构是复合结构，同时融合了一个样品推动柱塞404和两个鞘流推动柱塞，这种结构紧凑、能够实现同步启动；第二结构是单功能结构，只包含两个鞘流推动柱塞。

具体的驱动件，如图6所示为第一结构，具体包括驱动箱401、第一鞘流推动柱塞402、第二鞘流推动柱塞403和样品推动柱塞404，第一结构用于连通主通道1031和聚焦鞘流组；第一种结构的微流控制装置4中驱动箱401分为上壳体4010和下壳体4011，上壳体4010和下壳体4011形成的空腔内部安装有电机、第一转轴4014和第二转轴4018，电机为高精度电机或步进电机，第一转轴4014和第二转轴4018通过上壳体4010和下壳体4011的底座轴承安装在空腔内。

如图7、图8所示，图7展示了下壳体4011的内部结构，图8展示了上壳体4010的内部结构，电机的电机转轴4012上套设有电机齿轮4013，电机齿轮4013可以通过键或台肩安装。

图7中，第一转轴4014依次套设有鞘流减速齿轮4015、鞘流齿轮4016和样品齿轮4017鞘流减速齿轮4015啮合电机齿轮4013，鞘流齿轮4016啮合第一鞘流推动柱塞402中的第一鞘流齿条4021，样品齿轮4017啮合样品推动柱塞404中的样品齿条4041；鞘流减速齿轮4015、鞘流齿轮4016、和样品齿轮4017同轴设置，安装方式可以为多种包括花键、凸台、轴肩等，如果需要实现不同的转速，通过调整齿轮尺寸或者调整齿轮齿条的配比即可。第二转轴4018和第一转轴4014对称布置，第二转轴4018上也依次套设有鞘流减速齿轮4015、鞘流减速齿轮4015，第二转轴4018上的鞘流减速齿轮4015啮合电机齿轮4013，第二转轴4018上的鞘流减速齿轮4015啮合第二鞘流推动柱塞403中的第二鞘流齿条4031。

图7中，第一鞘流推动柱塞402还包括第一鞘流管4022、第一鞘流塞头4023、第一鞘流输入口4024和第一鞘流排出口4025，其中：第一鞘流齿条4021的一端可移动的安装在驱动箱401上，第一鞘流齿条4021的另一端设置在第一鞘流管4022内，第一鞘流塞头4023安装在第一鞘流齿条4021的另一端上，第一鞘流塞头4023与第一鞘流管4022的内壁形成容纳鞘流液的空腔，第一鞘流输入口4024和第一鞘流排出口4025分别设置在空腔上，第一鞘流输入口4024连通鞘流液池，第一鞘流排出口4025连通第一鞘流通道1032；第二鞘流推动柱塞403还包括第二鞘流管4032、第二鞘流塞头4033、第二鞘流输入口4034和第二鞘流排出口4035，其中：第二鞘流齿条4031的一端可移动的安装在驱动箱401上，第二鞘流齿条4031的另一端设置在第二鞘流管4032内，第二鞘流塞头4033安装在第二鞘流齿条4031的另一端上，第二鞘流塞头4033与第二鞘流管4032的内壁形成容纳鞘流液的空腔，第二鞘流输入口4034和第二鞘流排出口4035分别设置在空腔上，第二鞘流输入口4034连通鞘流液池，第二鞘流排出口4035连通第二鞘流通道1033；

图8中，样品推动柱塞404还包括样品管4042、样品塞头4043、样品输入口4044、样品排出口4045，其中：样品齿条4041的一端可移动的安装在驱动箱401内，样品齿条4041的另一端设置在样品管4042内，样品塞头4043安装在样品齿条4041的另一端上，样品塞头4043与样品管4042的内壁形成容纳样品液的空腔，样品输入口4044和样品排出口4045分别设置在空腔上，样品输入口4044连通样品池，样品排出口4045连通主通道1031。

实际工作时，通过控制电机的转速和旋转方向即可实现齿条的推进或回收，以带动塞头在管内不同方向的运动，当塞头向后运动时，溶液腔的体积变大，此时由于输入口打开、排出口关闭，因此在真空的作用下，液体进入溶液腔，当塞头向前运动时，此时，由于输入口关闭、排出口打开，因此在塞头压力的作用下，液体进入微流控芯片1中，实现相应的功能。微流控制装置4结合了齿轮齿条、减速齿轮等传动方案，配合微流控制装置4上的电磁阀可以实现自动工作，实现液体的不同推进速度，特别是其布局方案能够在仅利用一个电机的情况下实现样品、鞘流液的同时驱动，通过改变不同的齿轮比即可实现不同的液体流速配比。

如图9所示，第二种结构只包括第一鞘流推动柱塞402和第二鞘流推动柱塞403，这种结构用于连通驱动鞘流组、独立驱动鞘流组。

本实施例中，第一鞘流输入口4024、第一鞘流排出口4025、第二鞘流输入口4034、第二鞘流排出口4035、样品输入口4044和样品排出口4045上均设置有开关电磁阀。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图2、4以及5，本系统还包括微阀控制装置3，微阀控制装置3用于控制微阀门工作，它包括气路301、进气电磁阀302、排气电磁阀303、气源304和排气口305，气源304和排气口305分别通过三通阀接入微阀门的气路301，进气电磁阀302设置在气源304的出口处，排气电磁阀303设置在排气口305处。具体工作原理如下：

薄膜微阀结构是一种常用的微阀门，其采用聚二甲基硅氧烷制作，具体分上中下三层结构：上层为微阀控制层101，中层为PDMS薄膜层102，下层为流体流动通道，图4中的微阀门未充气，此时，聚合物膜未发生形变，流动通道未被阻隔，图5中的微阀门充气，此时，聚合物膜发生形变，流动通道被阻隔，进气电磁阀302和排气电磁阀303的控制信号可以由上位机产生，再经驱动电路放大，以实现微阀门的自动控制。

作为本发明实施例的优化方案，本系统还可以包括上位机，需要说明的是，上位机能够采集观测装置2反馈的信息、并通过显示器展示观测装置2的反馈图像，上位机能够产生控制进气电磁阀302和排气电磁阀303的信号，上位机能够产生控制开关电磁阀的信号，上位机能够产生控制微流控制装置4中电机的工作信号。

针对上述微流控系统，其控制方法具体包括如下步骤：

步骤1芯片安装：微流控芯片1中主通道1031的输入端10311通过样品推动柱塞404连通样品池，微流控芯片1的分选通道连接不同的分选池，微流控芯片的第一鞘流通道1032、第二鞘流通道1033、第三鞘流通道1034和第四鞘流通道1035分别通过软管分别连通对应的推动柱塞，微流控芯片中的各个微阀门分别连通对应的气路301；

步骤2柱塞上液：打开推动柱塞上的鞘流输入口和样品输入口并关闭鞘流输出口和样品输出口，控制电机旋转以带动流齿条和塞头运动、利用真空原理吸入液体，等待液体吸满后，再关闭推动柱塞上的鞘流输入口和样品输入口并打开鞘流输出口和样品输出口；

步骤3微物质聚焦：控制第一鞘流推动柱塞402和第二鞘流推动柱塞403，使聚焦鞘流组以10-16m/s的液体流速开始工作，同时，样品推动柱塞404开始工作以实现主通道1031中的液体流速为10-15m/s，带动样品池中的微物质进入主通道1031，微物质在聚焦鞘流组的作用下逐步聚焦成单行排列，直到微物质进入观测段10312内，聚焦鞘流组停止工作；

步骤4微物质分析：聚焦鞘流组停止工作后，微物质停止在观测段10312内，检测分析装置201获取微物质的物理形态或光谱信息，基于物理形态或光谱信息确定微物质的分类；

具体的，检测分析装置201为高清CCD、高清摄像机、拉曼光谱检测装置或荧光检测装置中的一种，检测分析装置201的采集结果上传至上位机，上位机基于物理形态或光谱信息进行进一步的分析和比对，以确定微物质特性，物理形态包括微物质的尺寸、轮廓和透明度信息，光谱信息包括拉曼光谱或荧光信息，微物质可以是细胞、蛋白质、荧光标记的化学物质等等。所述物理形态包括微物质的尺寸、轮廓和透明度信息，所述光谱信息包括拉曼光谱或荧光信息。

步骤5分选准备：检测分析装置201确定微物质的分类信息后，聚焦鞘流组以10-16m/s的液体流速且主通道1031以10-15m/s的液体流速继续工作，驱动鞘流组以15-20m/s的液体流速开始工作，同时，对应的微阀门开始排气，使对应的分选通道打开，分选观测装置202采集驱动鞘流组和微阀门以及分选通道的工作状态，确定正确的分选通道打开；

具体的，分选观测装置202为高清CCD或高清摄像机，具体的确定工作可以根据微阀门的形态确定，也可以人工通过肉眼观测放大的采集图像或视频信息确定。

步骤6微物质分选：微物质在驱动鞘流组的推动下进入确定的分选通道，分选观测装置202确定微物质通过对应的微阀门后，微阀门进行充气并关闭对应分选通道，通过微阀门后的微物质在间隙微流的推动下进入确定的分选池；

步骤6执行步骤2。可以持续不断地自动化地工作。

具体的，间隙微流是由微阀门和分选通道之间的间隙产生的，在设计时，微阀门即使完全充气，也会在微阀门和对应分选通道之间留一部分间隙以便产生间隙微流推动微物质落入分选池。

需要说明的是，整个控制过程需要结合计算机编程实现，也可以基于人工操作实现，例如，微阀门、微流泵和柱塞泵的控制均由人工操作，检测分析装置201和分选观测装置202的采集放大结果由人工判断，随着数据库的扩充和完善，再逐步过渡到完全的计算机自动化控制，系统可以为人工操作的开环控制系统，也可以在数据库完善后升级为闭环控制系统。基于微物质的图像和视频，由计算机自动进行自动检测、信号收集、数据处理，当分析结果判定出结构后，计算机控制微阀门开闭，从而使其进入相应管道，实现分选。

实施例三：

本发明实施例提供一种微物质检测和分选方法，包括如下步骤：

S1，将样品池中的样品通入主通道1031；

S2，先采用检测分析装置201获取微物质的物理形态或光谱信息，接着采用分选观测装置202反馈微生物的分选运动轨迹；

S3，经过所述检测分析装置201以及所述分选观测装置202的检测后，采用多个分选盘1036对所述样品进行分选，并将分选后的样品送至与各所述分选盘1036一一对应的分选池中。

在本实施例中，该方法步骤之间具有逻辑关系，至于其所用到的具体结构，是使用上述实施例中的微流控系统得来，此处就不再赘述其技术效果以及其他的结构了，一切请参阅上述两个实施例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种微流控芯片，其特征在于：包括流体通道层，所述流体通道层具有主通道以及可与多个分选池连通的分选盘，所述主通道包括供样品池中的样品进入的主通道输入端以及用于排出所述样品的主通道输出端，所述主通道输出端与所述分选盘连通，所述分选盘具有可与各所述分选池一一对应连通的多个分选通道。

2.如权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于：所述主通道还包括靠近所述主通道输入端设置的用于控制所述样品池中的微物质单行排列和运动的聚焦鞘流组以及靠近所述主通道输出端设置的用于所述驱动微物质前进驱动鞘流组。

3.如权利要求2所述的一种微流控芯片，其特征在于：所述聚焦鞘流组包括均与所述主通道连通的第一鞘流通道和第二鞘流通道，所述驱动鞘流组包括均与所述主通道连通的第三鞘流通道和第四鞘流通道，所述第一鞘流通道、所述第二鞘流通道、所述第三鞘流通道以及所述第四鞘流通道均连通有用于控制通道中的流体的流速的微流控制装置。

4.如权利要求3所述的一种微流控芯片，其特征在于：所述第一鞘流通道、所述第二鞘流通道、所述第三鞘流通道以及所述第四鞘流通道均为两段式通道，所述两段式通道包括依次连通的第一倾斜段和第二倾斜段，所述第二倾斜段与所述主通道连通，所述第一倾斜段与所述主通道之间的夹角α的范围在56°-65°之间，所述第二倾斜段与所述主通道之间的的夹角β的范围在12°-15°之间。

5.如权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于：还包括用于导通或关闭所述分选通道的微阀控制层，所述微阀控制层包括与所述分选通道的数量相同且一一对应的微阀门，每一所述分选通道通过与其对应的所述微阀门控制导通。

6.如权利要求5所述的一种微流控芯片，其特征在于：还包括可由所述微阀控制层的微阀门驱动变形以实现分选通道的导通或关闭的PDMS薄膜层，所述PDMS薄膜层设于所述微阀控制层与所述流体通道层之间。

7.一种微流控系统，其特征在于：包括检测分析装置、分选观测装置以及如权利要求1-6任一所述的微流控芯片，

所述检测分析装置，用于获取微物质的物理形态或光谱信息；

所述分选观测装置，用于反馈微生物的分选运动轨迹；

所述检测分析装置位于所述主通道输入端和所述主通道输出端之间，所述分选观测装置位于所述主通道输出端处。

8.如权利要求7所述的一种微流控系统，其特征在于：所述检测分析装置包括高清CCD、高清摄像机、拉曼光谱检测装置或荧光检测装置；所述分选观测装置包括高清摄像机或高清CCD。

9.如权利要求7所述的一种微流控系统，其特征在于：还包括微流控制装置，所述微流控制装置包括至少一个推送柱塞，其中一个所述推动柱塞用于控制所述主通道中的流体的流速；每一所述推动柱塞均包括管、用于将所述管内的空间隔开为两个腔室的塞头以及用于驱使所述塞头于所述管内滑动的驱动件，所述塞头滑动接触所述管壁，所述管具有供流体进入的输入口以及供流体排出的输出口，所述输入口和所述输出口均位于远离所述驱动件的所述腔室处。

10.一种微物质检测和分选方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，将样品池中的样品通入主通道；

S2，先采用检测分析装置获取微物质的物理形态或光谱信息，接着采用分选观测装置反馈微生物的分选运动轨迹；

S3，经过所述检测分析装置以及所述分选观测装置的检测后，采用多个分选盘对所述样品进行分选，并将分选后的样品送至与各所述分选盘一一对应的分选池中。

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