微流控分选芯片、系统、方法与流程

本发明涉及微流控，尤其涉及一种微流控分选芯片、系统、方法。

背景技术：

1、液滴微流控技术是微流控技术的其中一种，通过微米级的通道，将细胞或细菌及其反应物包裹在皮升级的液滴中，得到一个个互相之间不受干扰的微小反应体系，充分混合反应后，通过光路系统对细胞或细菌的检测，并根据检测结果对细胞或细菌进行筛选。

2、目前一般采用微流控芯片实现微流控技术，现有技术中的微流控芯片包括光学检测微流控分选芯片、光纤检测微流控芯片以及微流控分选芯片。光学检测微流控分选芯片利用复杂的光学系统进行检测，容易受到环境的影响，信噪比较低，只能检测信号强的生化样品，对于检测信号微弱的生化样品无能为力，应用范围受到限制。光纤检测微流控芯片没有相应的分选结构设计，不能对细胞或细菌进行分选。微流控分选芯片只能通过样品在流动过程中不同的流动特性进行分选，无法检测样品的光学特征信号。

技术实现思路

1、本发明为了克服现有技术中微流控芯片的上述缺陷，提供一种微流控分选芯片、系统、方法

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、第一方面，提供一种微流控分选芯片，所述微流控分选芯片包括入射光纤通道、出射光纤通道、分选组件、检测通道和与所述检测通道连通的分选通道，所述分选通道包括至少两路分支通道；

4、所述入射光纤通道和所述出射光纤通道设置于所述检测通道的两侧；

5、所述入射光纤通道用于将入射光信号发射至所述检测通道；

6、所述出射光纤通道用于将出射光信号输出至信号处理设备，以由所述信号处理设备根据所述出射光信号确定所述检测通道内的液滴所对应的分支通道；所述出射光信号为所述入射光信号发射至所述检测通道内的液滴后由所述液滴射出的光信号；

7、所述分选组件用于将所述液滴分选进入对应的分支通道。

8、可选地，所述入射光纤通道与所述出射光纤通道之间的夹角的取值范围为[120°,180°]；

9、和/或，所述入射光纤通道和所述出射光纤通道内均填充有聚二甲基硅氧烷。

10、可选地，分选组件包括偏转电极，所述偏转电极设置于所述检测通道的外壁面且靠近所述分选通道处；

11、施加于所述偏转电极上的电场用于驱动所述液滴偏移，以将所述液滴分选进入对应的分支通道。

12、可选地，所述微流控分选芯片还包括屏蔽电极，设于所述检测通道的外壁面。

13、可选地，所述微流控分选芯片还包括液滴输入通道、分散相输入通道和分散通道，所述分散相输入通道包括第一输入支路通道和第二输入支路通道；

14、所述第一输入支路通道和所述第二输入支路通道的输入口连通并作为所述分散相输入通道的输入口；

15、所述第一输入支路通道的输出口、所述第二输入支路通道的输出口、所述液滴输入通道的输出口均与所述分散通道的输入口连通；

16、所述分散通道的输出口与所述检测通道连通。

17、可选地，所述分选通道的相邻两路分支通道之间还设有泄压通道。

18、可选地，所述检测通道的直径、所述分支通道的直径均大于等于所述液滴的直径；

19、和/或，在所述微流控分选芯片包括屏蔽电极的情况下，所述检测通道的外壁面到所述屏蔽电极的距离为30-50微米；

20、和/或，所述屏蔽电极的宽度为50-60微米；

21、和/或，所述屏蔽电极到所述入射光纤通道的对称轴的距离为200-250微米；

22、和/或，所述入射光纤通道的端面到所述检测通道的中心对称轴的距离为50-100微米；

23、和/或，出射光纤通道的端面到检测通道的中心对称轴的距离为50-100微米；

24、和/或，所述分选组件的偏转电极到所述入射光纤通道的对称轴的距离为90-110微米；

25、和/或，所述偏转电极到所述检测通道的边缘的距离为35-40微米；

26、和/或，所述分选通道的分支点至所述入射光纤通道的对称轴的距离为200微米；

27、和/或，所述分选通道的分支点至所述检测通道的中心对称轴的距离为2.5微米；

28、和/或，在所述分选通道的相邻两路分支通道之间还设有泄压通道的情况下，所述泄压通道的宽度为40微米；

29、和/或，相邻两个泄压通道的间距为40微米；

30、和/或，所述泄压通道的结构为倒圆结构；

31、和/或，所述泄压通道的高度小于所述检测通道的高度，或者所述泄压通道的高度小于所述液滴的高度；

32、和/或，各个分支通道与所述检测通道的中心对称轴的夹角为[25°，30°]。

33、第二方面，提供一种微流控分选系统，包括：信号处理设备和上述任一项所述的微流控分选芯片；

34、所述信号处理设备与设于所述微流控分选芯片的出射光纤通道处的出射光纤电连接；

35、所述信号处理设备用于根据所述出射光信号确定所述检测通道内的液滴所对应的分支通道，并触发所述分选组件将所述液滴分选进入对应的分支通道。

36、可选地，所述信号处理设备包括：光电倍增管、信号处理器和信号发生器；

37、所述信号处理器分别与所述光电倍增管和所述信号发生器电连接，所述光电倍增管还与所述出射光纤连接；

38、所述光电倍增管用于将所述出射光信号转换为电信号并发送给信号处理器；

39、所述信号处理器用于根据所述电信号判断液滴所对应的分支通道，并发送控制指令给所述信号发生器，以由所述信号发生器输出偏转信号至分选组件，触发分选组件将所述液滴分选进入对应的分支通道。

40、第三方面，提供一种微流控分选方法，包括以下步骤：

41、获取由出射光信号转换得到的电信号；所述出射光信号为上述任一项所述的微流控分选芯片的出射光纤通道输出的光信号；

42、根据各个分支通道预设的匹配条件，确定与所述电信号相匹配的分支通道；

43、将与所述电信号相匹配的分支通道确定为所述液滴所对应的分支通道。

44、在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

45、本发明的积极进步效果在于：本发明通过在检测通道的两侧设置入射光纤通道和出射光纤通道，以通过入射光纤通道将入射光信号传输至检测通道内的液滴，入射光信号经过液滴的吸收和/或散射后由液滴发射出出射光信号，该出射光信号通过出射光纤通道输出至信号处理设备进行光学检测，由信号处理设备根据光学检测的结果确定液滴所对应的分支通道，分选组件将液滴分选进入对应的分支通道，从而实现对液滴定向的分选，并且优化了收集液滴光学特征信号(出射光信号)的信噪比，极大地提升了检测的灵敏性。

技术特征：

1.一种微流控分选芯片，其特征在于，所述微流控分选芯片包括入射光纤通道、出射光纤通道、分选组件、检测通道和与所述检测通道连通的分选通道，所述分选通道包括至少两路分支通道；

2.根据权利要求1所述的微流控分选芯片，其特征在于，所述入射光纤通道与所述出射光纤通道之间的夹角的取值范围为[120°,180°]；

3.根据权利要求1所述的微流控分选芯片，其特征在于，分选组件包括偏转电极，所述偏转电极设置于所述检测通道的外壁面且靠近所述分选通道处；

4.根据权利要求1～3中任一项所述的微流控分选芯片，其特征在于，所述微流控分选芯片还包括屏蔽电极，设于所述检测通道的外壁面。

5.根据权利要求1所述的微流控分选芯片，其特征在于，所述微流控分选芯片还包括液滴输入通道、分散相输入通道和分散通道，所述分散相输入通道包括第一输入支路通道和第二输入支路通道；

6.根据权利要求1所述的微流控分选芯片，其特征在于，所述分选通道的相邻两路分支通道之间还设有泄压通道。

7.根据权利要求1所述的微流控分选芯片，其特征在于，所述检测通道的直径、所述分支通道的直径均大于等于所述液滴的直径；

8.一种微流控分选系统，其特征在于，包括：信号处理设备和权利要求1-7中任一项所述的微流控分选芯片；

9.根据权利要求8所述的微流控分选系统，其特征在于，所述信号处理设备包括：光电倍增管、信号处理器和信号发生器；

10.一种微流控分选方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了微流控分选芯片、系统、方法。微流控分选芯片包括入射光纤通道、出射光纤通道、分选组件、检测通道和与检测通道连通的分选通道，分选通道包括至少两路分支通道；入射光纤通道和出射光纤通道设置于检测通道的两侧；入射光纤通道用于将入射光信号发射至检测通道；出射光纤通道用于将出射光信号输出至信号处理设备，以由信号处理设备根据出射光信号确定检测通道内的液滴所对应的分支通道；分选组件用于将液滴分选进入对应的分支通道。通过在检测通道的两侧设置入射光纤通道和出射光纤通道，对液滴进行光学检测进而实现对液滴定向的分选，并且优化了收集液滴光学特征信号的信噪比，极大地提升了检测的灵敏性。

技术研发人员：王培毅,张辉,沈梦哲,郑越
受保护的技术使用者：深圳华大生命科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16