一种U形电极红细胞与血小板微分离装置的制作方法

本实用新型涉及一种U形电极红细胞与血小板微分离装置，其分离方法为介电泳微纳粒子操控技术。

背景技术：

微流控芯片又被称为芯片实验室，是在几平方厘米的芯片上集成了有关化学和生物等研究领域所涉及到的样品制备、反应、分离、检测以及细胞培养、裂解等结构单元，并通过微流通道形成网络，以流体贯穿整个系统，以取代常规的化学或生物实验室各种功能的分析平台，其具有体积小，样品、试剂消耗少，便于集成化等优点。随着技术的发展，微流控芯片目前已经涉及的领域包括生物医学、环境监测、食品安全、司法鉴定等领域。

细胞分选是从大量非均一细胞群体中获取某种特定细胞的一种技术，常用于细胞生物学和临床医学领域。目前常用的细胞分选技术是以流式细胞仪为主，流式细胞仪设备昂贵，体积庞大，需要专人操作，且细胞用量较大（＞10⁴），难以在实验室和医院得到广泛应用；微流控芯片的出现在一定程度上克服了这些局限性，且成本低，并有可能实现仪器的小型化、集成化、自动化和便携化；基于微流控芯片的细胞分选方法包括：荧光激光分选、磁珠免疫分选、夹流分选、介电电泳分选、微过滤器分选和表面改性分选。

介电泳技术作为一种有效的微纳颗粒操控方法，最早于上世纪五十年代提出，近年来取得了快速发展；其中一种操控方法是设计特殊结构的微电极及微流通道，在微电极上施加一定电压，产生非均匀电场，通过所产生非均匀电场对粒子的介电泳作用，实现对溶液中的微纳粒子的高效、准确、快速的操纵及分离。

介电泳技术与微流控技术相结合，所设计的细胞操控芯片具有样品消耗少、操作简单、时间短等优点。随着介电电泳理论的完善以及微流控芯片加工技术的发展，利用微流控芯片体积小、造价低、样品和试剂消耗少等优点，基于介电泳技术在芯片上开展细胞分离的研究已成为国内外的研究热点；介电电泳的粒子分离技术所操作的对象已从中性粒子扩展到细胞、细菌、病毒、蛋白质、DNA、碳纳米管以及纳米线等；本实用新型是基于介电泳力对细胞操控技术的微分离装置。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种新型结构的U形电极红细胞与血小板微分离装置，用于分离红细胞和血小板等中性粒子，提高微分离装置的灵敏度，简化微流通道结构，通过电极设计实现红细胞与血小板的分离。

本实用新型的技术方案是：一种U形电极红细胞与血小板微分离装置，包括包括入口1、入口2、缓冲室、微流体通道、7个电极、出口1以及出口2；其微流体通道的三维结构长度为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；在二维结构图中，U形电极宽度c与微流体通道宽度相等，均匀分布于微流体通道上方，同样的，矩形电极4、11宽度a与微流体通道5宽度相等，分别位于微流体通道两端，其二维结构在水平方向上，矩形电极宽a：U形形电极宽c：电极间距b=2：3：4，在垂直方向上，U形电极高h1：矩形电极高h2=1：1。

本实用新型的收益在于：待分离红细胞与血小板混合液从入口1注入，载流体（氯化钾溶液）从入口2注入；待分离红细胞与血小板混合液与载流体交汇后依次流经缓冲室、微流体通道，分离出的血小板从出口1流出，红细胞从出口2流出。和其他细胞微分离装置相比，本实用新型另设有缓冲室结构，能够对所分离细胞形成保护作用，保护了比较脆弱的细胞结构。本实用新型的其缓冲室3由入口1、入口2、矩形电极、微流体通道5交汇而成；在所述微分离装置另一端对称地设有出口缓冲室，两个缓冲室的具体结构不应对红细胞和血小板介电泳运动产生阻碍或较大干扰。

附图说明

图1为U形电极红细胞与血小板微分离装置二维结构示意图，图中：1.入口1，2.入口2，3.缓冲室，4、11.矩形电极，6、7、8、9、10. U形电极，5.微流体通道，12.出口2，13.出口1。

图2为U形电极红细胞与血小板微分离装置三维结构示意图，5个U形电极均匀分布于微流体通道5上方。

图 3为U形电极红细胞与血小板微分离装置电势分布图，白色代表5V，黑色代表-5V，颜色越浅代表电势越大，图中可看出微流体通道各处电场强度大小。

图4为U形电极红细胞与血小板微分离装置分离效果图，小直径黑色颗粒代表血小板，从出口1流出，大直径黑色颗粒代表红细胞，从出口2流出。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细说明，但本实用新型的具体实施方式不限于此。

一种U形电极红细胞与血小板微分离装置，包括入口1、入口2、缓冲室、微流体通道、2个矩形电极、5个U形电极、出口1以及出口2。

具体的，待分离红细胞与血小板混合液从入口1注入，初始流速为150μm/s；载流体从入口2注入，初始流速为850μm/s；载流体电导率为55mS/m，具体配置方法为取适量的纯净水，向其中逐步加入少量KCL颗粒，加入过程不断搅拌，直至用电导率仪检测溶液的电导率到达要求。

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，电极4、7、9、11施加电势为5V，电极6、8、10施加电势为-5V；空间不均匀电场分布如附图3所示。

具体的，本实用新型所用到的红细胞与血小板物理特性列举如下：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微纳颗粒，其在血液中密度为1050kg/m3；血液的动力粘度可以近似设置为为0.001Pa·S。

具体的，本实用新型微流体通道的几何结构如附图1结构所示，但其长度并不限于此，可以根据实际分离需要适当缩短或加长其长度，相应减少或增加U形电极个数，以达到所需分离效果为准。

具体的，本实用新型缓冲室为附图1虚线所框选部分，具体结构为矩形电极切割入口1入口2交汇重叠部分而成，矩形电极不应阻碍红细胞与血小板的介电泳运动，或对其介电泳运动产生过大干扰，尽量减小对比较脆弱的红细胞与血小板的冲击。

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。