本发明属于微流控芯片，特别涉及一种基于体声波的多功能微流控芯片。
背景技术：
1、声流控技术是一种利用声波在微流体内部产生声辐射力对流体、粒子、细胞等物质进行操控分离等操作的技术。当声波与介质在芯片上相互作用时会产生声流曳力和声辐射力，这些声学力组合作用于颗粒上会使其向驻波声场的节点处移动，利用这一原理可以进行细胞分选。
2、zweich fung效应是指当颗粒位于流道分岔处时，若两分岔流道流速不同，颗粒会受到剪切力的作用而流向流速更快的流道，且颗粒越大，所受到的剪切力越大。在进行颗粒分选时，颗粒粒径越大，其所受到的声场力越大，且由受到的剪切力越大，因而结合上述两种效应可以实现高效分选。
3、现有分选技术需要在同一个芯片上设置多个压电换能器或叉指电极来分别实现预处理和分选，不仅制作过程更为复杂，且不同换能器可能会互相干扰，缺少一种简单高效的方案来同时实现颗粒的高通量分选以及高倍率浓缩。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提出了一种基于体声波的多功能微流控芯片，通过结合声场力和zweifach-fung效应，能够同时实现颗粒所属液体的置换，不同颗粒的分选以及对溶液的高倍率浓缩。
2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
3、一种基于体声波的多功能微流控芯片，用于富集颗粒、颗粒所属液体的置换、溶液中颗粒的高倍率浓缩，所述的多功能微流控芯片包括芯片本体1中的流道结构9和用于驱动颗粒运动的压电换能器8，所述流道结构9的主流道上沿颗粒流动方向依次设置有相互连通的入口区2、聚焦区3、分选区4和出口区5。所述的芯片本体1包括基片7和盖片6，所述基片7上表面加工有方形凹通道，盖片6密封贴附于基片7上，使处于盖片6和基片7之间的通道形成流道结构9。压电换能器8能够产生垂直于颗粒流动方向上的体声波驻波。所述的芯片流道结构沿中心线对称。
4、所述的入口区2包括三个入口，三个入口汇集后与聚焦区3的主通道13连通，其两侧入口10、12用于通入含颗粒的样品液体，其中颗粒包括大颗粒和小颗粒，中央入口11用于通入不含颗粒的另一种样品液体，本发明能够将两侧样品液体中的大颗粒转移到中央纯净的另一种样品液中。
5、所述的聚焦区3用于实现颗粒向流道中心位置的聚焦和颗粒所处溶液的置换；具体的：用于实现颗粒在主流道13中的聚焦，主流道13入口处其流体两侧为含颗粒的样品液体，中央为不含颗粒的另一种样品液体，随着流体流动，主流道13两侧样品液体中的大颗粒受到压电换能器8产生的较大的声场力而转移聚焦到中央样品液中，而小颗粒所受声场力较小仍留在主通道13两侧液体中，从而实现大颗粒所处溶液的置换。
6、所述的分选区4用于实现不同粒径颗粒的分选以及主通道液体的高倍率浓缩。所述聚焦区3与分选区4交汇处在主流道13两侧通过两个侧流道与分离流道24/25连通，分离流道24/25位于主流道13两侧且与主流道13平行，在分选区域内主流道与两侧分离流道之间通过等间隔设置的侧流道连通。由于zweifach-fung效应和声场力的共同作用，位于中央主通道13外侧的样品液体及其中所包含着的小颗粒将从侧通道流入分离通道，而位于中央主通道13中心位置的大颗粒从中央出口流出。
7、所述的出口区5也包括三个出口，与入口区2的三个入口位置对应；其两侧出口收集含小颗粒的样品液，中央出口收集含大颗粒的高浓度样品液。
8、进一步的，所述压电换能器8粘接在所述基片7下表面或所述盖片6上表面。
9、进一步的，所述主流道13宽度等于压电换能器8在基底上所激发的体声波波长的二分之一，聚焦流道内部的驻波场声压节点与中央主流道13中心线重合。
10、进一步的，所述分选区4的分离通道宽度大于中央主通道13，中央主通道13宽度大于各侧通道。分选区4的中心主流道13与聚焦区3的主流道13尺寸相同.
11、进一步的，所述分选区中央主通道13两侧设置多个侧通道，侧通道共同通向分离通道。
12、进一步的，所述的压电换能器8为压电陶瓷。
13、进一步的，所述的基片7采用硅片，盖片6可为玻璃、塑料或聚合物等材质。
14、进一步的，所述的含颗粒的样品液体中，颗粒包括有机或无机材料制作的微粒，或者生物细胞。
15、进一步的，所述的聚焦区3设置有至少一个压电换能器8，用于将颗粒聚集到主流道13中央。
16、本发明的有益效果如下：
17、(1)本发明能够同时实现颗粒所属液体的置换、不同颗粒的分选和颗粒所处液体的高倍率浓缩，从中央出口处收集到的液体颗粒浓度较入口流入的液体颗粒浓度可以提升9-10倍。
18、(2)本发明只需要一个压电换能器控制颗粒运动，且声辐射力始终对位于主流道中的颗粒发挥着聚焦作用，能够实现高样品处理通量。
19、(3)本发明采用声流控和流道结构相配合，通过声场力和zweifach-fung效应共同作用，可以非接触地控制颗粒运动，能够很好地适用于各种生物细胞。
1.一种基于体声波的多功能微流控芯片，其特征在于，所述的多功能微流控芯片用于富集颗粒、颗粒所属液体的置换、溶液中颗粒的高倍率浓缩，多功能微流控芯片包括芯片本体(1)中的流道结构(9)和用于驱动颗粒运动的压电换能器(8)；
2.根据权利要求1所述的一种基于体声波的多功能微流控芯片，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种基于体声波的多功能微流控芯片，其特征在于，所述压电换能器(8)粘接在所述基片(7)下表面或所述盖片(6)上表面。
4.根据权利要求1所述的一种基于体声波的多功能微流控芯片，其特征在于，所述主流道(13)宽度等于压电换能器(8)在基底上所激发的体声波波长的二分之一，聚焦流道内部的驻波场声压节点与中央主流道(13)中心线重合。
5.根据权利要求1所述的一种基于体声波的多功能微流控芯片，其特征在于，所述分选区(4)的分离通道宽度大于中央主通道(13)，中央主通道(13)宽度大于各侧通道；分选区(4)的中心主流道(13)与聚焦区(3)的主流道(13)尺寸相同。
6.根据权利要求1所述的一种基于体声波的多功能微流控芯片，其特征在于，所述的压电换能器(8)为压电陶瓷。
7.根据权利要求1所述的一种基于体声波的多功能微流控芯片，其特征在于，所述的基片(7)采用硅片，盖片(6)为玻璃、塑料或聚合物。
8.根据权利要求1所述的一种基于体声波的多功能微流控芯片，其特征在于，所述的含颗粒的样品液体中，颗粒包括有机或无机材料制作的微粒，或者生物细胞。
9.根据权利要求1所述的一种基于体声波的多功能微流控芯片，其特征在于，所述的聚焦区(3)设置有至少一个压电换能器(8)，用于将颗粒聚集到主流道(13)中央。