CN208414444U - 一种组合电极红细胞与血小板微分离装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于微流控芯片领域，具体公开了一种组合电极红细胞与血小板微分离装置，包括两个进口，两个出口，微流体通道，缓冲室，一个左端电极，两个三角形电极，两个梯形电极，一个矩形电极和一个右端电极；通过在微流体通道的不同位置施加电极，产生外加电场，血液中红细胞和血小板在外加电场的作用下运动；红细胞与血小板半径不同，导致其受力大小不同，受力方向也不同，基于此类性质，我们可以分离出血液中的红细胞和血小板。本实用新型的优势在于：分离速度快；所需采集血液样品少；不需要分别对红细胞和血小板进行标记，对分离对象损伤小；不需要设计复杂的微流体通道，只通过设计电极就可以实现细胞分离。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种具有新型结构的组合电极红细胞与血小板微分离装置，其方法为直流介电泳操控技术。
背景技术
微流控芯片由于具有小型化、集成化、可集成、低消耗、分析快等特点，在生物医学、新药物的合成与筛选、食品和商品检测、微纳粒子的操控、分离和筛选、环境监测、刑事科学、军事科学和航天科学等重要领域具有很大的发展前景，其中最热点的应用是在生物分析方面，可以进行核酸的分离与定量、DNA的测序以及蛋白质的筛分等。
微流控技术除了在有机合成、微反应器和化学分析等方面有重要应用，在生物医学方面也有重要作用，可以应用于临床诊断仪器和体外仿生模型；微流控技术关于粒子和细胞的分离可以分为两种方法：一种是根据粒子的性质不同进行分离；另一种是通过利用微流体通道及流体力学本身的特性进行分离，这种分离方法主要包括流体力学分离、超声分离、光镊驱动以及介电泳操纵。
介电泳技术作为一种有效的微纳粒子操控方法，已成功应用于生物医学领域来分离和捕获粒子，其中一种有效的操作方法是设计特殊结构的微通道，然后在微通道上添加电极，通过在微电极上添加一定的电压，产生非匀强电场，粒子在非匀强电场中受到介电泳力的作用而发生移动，从而实现对粒子的高效、快速捕捉以及分离。
按施加电信号的不同，介电泳可分为直流介电泳和交流介电泳；直流介电泳一般采用绝缘障碍物产生介电泳，交流介电泳普遍采用电极设计产生介电泳效果；传统的微纳粒子分离研究多采用交流介电泳，通过精度很高的微电极矩阵对粒子施加介电泳力，但是微电极阵列加工难度较大，相比之下直流绝缘介电泳不需要复杂的电极设计，本实用新型采用直流介电泳。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种具有新型结构的组合电极红细胞与血小板微分离装置，用于进一步优化微流体通道结构，提高微分离装置的灵敏度，通过对电极的设计实现红细胞与血小板的分离效率。
本实用新型的技术方案是：一种组合电极红细胞与血小板微分离装置，包括第一进口、第二进口、缓冲室、微流体通道、7个电极、第一出口、第二出口；待分离血液从第一进口注入，载流体（氯化钾溶液）从第二进口注入，待分离血液与载流体交汇后依次流经缓冲室、微流体通道然后从第一出口和第二出口流出；分离出的红细胞从第二出口流出，血小板从第一出口流出。
本实用新型的收益在于：待分离的细胞混合液从第一进口注入，载流体（氯化钾溶液）从第二进口注入，载流体的速度大于细胞混合液，使得粒子混合液都向着上边的出口流出；该芯片设计为左右对称，左端电极和右端电极相同，第一三角电极和第二三角电极相同，第一梯形电极和第二梯形电极相同，有利于加工时的工艺性；另外，为了保证细胞在分离过程中受到比较小的损伤，在微流体通道内第一进口、第二进口和左端电极交汇处设计了一个缓冲室，这个缓冲室是对左端电极的修正，沿着第一进口的外壁延长线对矩形电极进行切割形成的，这部分结构能够很好的保证细胞混合液在通过时不会因为结构的突变而造成较大的损伤，保护细胞的完整性；7个电极均匀的分布在微流体通道上面，保证细胞在每一段都会受到介电泳力，使分离更加高效。
附图说明
图1为组合电极红细胞与血小板微分离装置二维结构示意图，图中：1为第一进口，2为第二进口，3为缓冲室，4、6、7、8、9、10、11为电极，5为微流体通道，13为第一出口，12为第二出口。
图2为组合电极红细胞与血小板微分离装置二维电势分布图，颜色最浅处为5V，颜色最深处为-5V，颜色越浅表示该处的电势越大，电极均匀排列在微通道上方，从左端电极开始交替施加一个+5V、-5V的电压，使微流体通道内产生不均匀电场。
图3为组合电极红细胞与血小板微分离装置分离效果二维图，直径较小的粒子为血小板，从上部第一出口流出，直径较大的粒子为红细胞，从下部第二出口流出，可以很好的实现细胞分离。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
一种组合电极红细胞与血小板微分离装置，包括1、第一进口，2、第二进口，3、缓冲室，5、微流体通道，7个电极，13、第一出口，12、第二出口。
具体的，待分离血液从第一进口注入，初始流速为150μm/s；载流体从第二进口注入，初始流速为850μm/s；载流体的电导率为55mS/m，具体配置方法为取适量的纯净水，向其中加入适量的氯化钾，用电导率仪检测溶液的电导率到达要求即可。
具体的，所述微流体通道内空间不均匀电场由不同电极施加不同电势产生，具体为，4、7、9、11电极施加电势为5V，6、8、10电极施加电势为-5V；空间不均匀电场分布如附图2所示。
具体的，血小板电导率为σ1=0.25S/m，介电常数为50；红细胞电导率为σ1=0.31S/m，介电常数为59；若将红细胞与血小板统一看做是一种微纳颗粒，其在血液中密度为1050kg/m3；血液的动力粘度为0.001Pa·S。
具体的，本实用新型微流体通道长度并不限于此，可以根据实际需要适当缩短或加长其长度，相应减少或增加组合电极个数，以能够满足实际分离需要为标准。
具体的，本实用新型缓冲室具体结构不应阻碍或过多影响红细胞与血小板介电泳运动，应保证红细胞与血小板在运动过程中尽量少的冲击，从而保护比较脆弱的细胞。
上述并不能对本实用新型进行全面限定，其他任何未背离本实用新型技术方案做的改变或等效置换方式，都在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种组合电极红细胞与血小板微分离装置，包括第一进口（1）、第二进口（2）、缓冲室（3）、微流体通道（5）、左端电极（4）、第一三角电极（6）、第一梯形电极（7）、矩形电极（8）、第二梯形电极（9）、第二三角电极（10）、右端电极（11）、第一出口（13）、第二出口（12）；该分离装置的特征在于：待分离血液从第一进口（1）注入，载流体从第二进口（2）注入；待分离血液与载流体交汇后依次流经缓冲室（3）、微流体通道（5）；分离出的血小板从第一出口（13）流出，红细胞从第二出口（12）流出。
2.根据权利要求1所述的组合电极红细胞与血小板微分离装置，其特征在于：微流体通道（5）的三维结构长度为560μm，宽度为50μm，高度为50μm；该分离装置为左右对称结构，其总长为832μm。
3.根据权利要求1所述的组合电极红细胞与血小板微分离装置，其特征在于：电极可细分为矩形电极（8）、等腰三角形电极（6、10）和梯形电极（7、9）；其二维结构在水平方向上，左端电极（4）和右端电极（11）的宽度为a，高度为h，分别位于微流体通道（5）的两端；第一三角电极（6）和第二三角电极（10）的底边为c，高为h；第一梯形电极（7）和第二梯形电极（10）为等腰梯形，上边长为下边长的一半，下边长为d，高度为h；矩形电极（8）的长为e，高为h；七个电极在微流体通道上均匀分布，两个电极之间的距离为b，微流体通道的宽度也为b。
4.根据权利要求1所述的组合电极红细胞与血小板微分离装置，其特征在于：缓冲室（3）由第一进口（1）、第二进口（2）、电极（4）、微流体通道（5）交汇而成，具体结构以不阻碍红细胞与血小板介电泳运动为准。
5.根据权利要求1所述的组合电极红细胞与血小板微分离装置，其特征在于：第一进口（1）和第一出口（13）的轴线与微流体通道（5）的轴线夹角为45°；第二进口（2）和第二出口（12）的轴线与微流体通道（5）的轴线夹角为45°；第一进口（1）和第二进口（2）、第一出口（13）和第二出口（12）在几何结构上分别关于微流体通道（5）的轴线对称。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115074240A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-09-20 | 大连海事大学 | 一种基于可变形微液滴的介电泳微颗粒多级分选装置及方法 |
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2018
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