本發明專利技術公開了一種微型血細胞分離裝置及其使用方法，該分離裝置包括信號發生器、加樣泵、分離芯片和分離后細胞收集器；所述分離芯片上設置有分離腔，分離腔前端設置有注入口、后端設置有兩個出口，分離腔內設置電極板，電極板上設置叉指電極組；所述信號發生器通過導線與叉指電極組連接；所述加樣泵通過樣品注入管道與注入口連通；所述出口上連接有分離后細胞收集器。本發明專利技術利用血細胞在電場中介電泳特性差異進行分離，相比常用的細胞分離法，此種連續分離方式就有效率高、成本低、細胞損傷小、可進行大通量分離等優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及。一種使用介電泳方法進行血細胞分離，可以進行連續式大通量的分離應用，具有結構簡單、分離效率高、細胞損傷小等優點，可使用在醫療診斷、生物反應、衛生檢疫等多種領域。微分離芯片及其使用方法。
技術介紹
細胞分離是進行生化檢測、醫療診斷等應用中的一個必須環節，通常使用的方法有過濾法、吸附-釋放法、磁性分離法等。過濾法將樣品細胞在壓力作用下通過特定尺寸的濾器、濾網、濾膜，利用過濾尺寸選擇來實現對不同大小細胞的分離過程。吸附釋放法利用在非均勻電場中細胞間介電泳特性的差異，將特定種類細胞吸附于電極表面；在吸附過程完成后切斷電信號，釋放電極表面吸附捕捉的細胞，獲得比較純凈的細胞類別。磁性分離法依賴細胞在強梯度磁場中的不同磁性反應，實現不同種類聚集和分離，經過對聚集細胞費分別收集完成分離過程。過濾法分離屬于機械壓力式分離，具有結構簡單、實現容易等特點，但濾器對細胞損傷嚴重，加之細胞對濾器堵塞極易造成濾器失效。吸附釋放法需要經過兩步操作來實現分離，不適用于連續式分離應用，且分離效率低下。磁性分離法需要在高梯度磁場中完成操作，需要的結構及制作工序復雜。此外，后兩種分離方法某些時候需要在待分離樣品中添加必須的標記物質，以實現對不同細胞的標記，達到增強分離效果的目的。由此可見，上述幾中分離方法都存在著分離效率低下，無法滿足大通量分離應用的缺陷。
技術實現思路
本專利技術連續式介電泳分離的芯片，利用血細胞在高頻交變電場中的介電泳特性差異，實現不同種類細胞的分離操作。在高頻信號作用下，叉指電極在其附近空間內產生非均勻電場；電場中的紅細胞和白細胞具有不同的介電泳特性，在流動過程中二者分別匯聚成不同的流動區帶。在不同位置的出口處，可收集到不同種類的血細胞。相比常用的分離法連續分離方式就有效率高、成本低、細胞損傷小、可進行大通量分離等優點。本專利技術的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種微型血細胞分離裝置，該分離裝置包括信號發生器、加樣泵、分離芯片和分離后細胞收集器；所述分離芯片上設置有分離腔，分離腔前端設置有注入口、后端設置有兩個(或多個)出口，分離腔內設置叉指電極組，電極組制作于電極板上；所述信號發生器通過導線與叉指電極組連接；所述加樣泵通過樣品注入管道與注入口連通；所述出口上連接有分離后細胞收集器。所述通道板上設置有分離樣品流動通道和分離腔，同時設置有樣品注入口和出口，電極板上制作有叉指電極組。所述通道板可以分開成為通道隔板和上蓋板，通道隔板上設置敞開式的流動通道，上蓋板上設置有注入口、出口和叉指電極。電極板設置與上蓋板電極組相對應的叉指電極組。所述叉指電極采用剝離工藝或刻蝕工藝制作，在玻璃或硅基底上加工出電極組。所述通道板使用PDMS制作，利用SU-8光刻膠制作模具并經模塑、固化后制成。所述微型血細胞分離裝置的使用方法，待分離樣品由加樣泵以注入芯片入口，進入微流動通道進入分離腔內；信號發生器產生MHz級的高頻率信號，經過移相后形成兩路反相信號；經導線連接與分離芯片上，并作用于叉指電極上，在分離腔內部產生非均勻電場；血細胞樣品在流經分離腔的過程中收到非均勻電場作用，產生介電泳并分別朝向不同的電場梯度區域移動和匯聚；在注入泵壓力和介電泳力作用下，血細胞邊向出口方向流動邊聚集成不同的區帶；選擇不同出口位置和時間控制，即可收集到所需的細胞種類。本專利技術的芯片制作方法簡單，工藝要求低。叉指電極可以采用剝離工藝或刻蝕工藝制作，在玻璃或硅基底上加工出電極組。通道板使用PDMS制作，利用SU-8光刻膠制作模具并經模塑、固化后制成。封裝工藝需要對各個貼合表面進行清洗、等離子氧化處理后，加壓貼合在恒溫環境下保溫一定時間，保障封裝嚴密無泄漏。附圖說明圖1為本專利技術的兩片式分離芯片結構示意圖；圖1-1為通道板，圖1-2為電極板；圖2為本專利技術的三片式分離芯片結構示意圖；圖2-1為上蓋板，圖2-2為通道隔板，圖2-3為電極板；圖3為本專利技術的血細胞分離系統工作示意圖；圖4、5、6分別為三種叉指電極結構示意圖。圖4梯形叉指電極結構；圖5菱形叉指電極結構；圖6橢圓弧形叉指電極結構；其中1為通道板；2為注入口 ；3為分離樣品流動通道；4為分離腔；5為出口 ；6為電極板；7為叉指電極組；8為通道隔板；9為上蓋板；10為叉指電極；11為信號發生器；12 為導線；13為樣品注入管道；14為加樣泵；15為分離芯片；16為分離后細胞收集器。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術做進一步詳細描述參見圖3，一種微型血細胞分離裝置，該分離裝置包括信號發生器、加樣泵、分離芯片和分離后細胞收集器；所述分離芯片上設置有分離腔，分離腔前端設置有注入口、后端設置有兩個(或多個)出口，分離腔內設置電極板，電極板上設置叉指電極組；所述信號發生器通過導線與叉指電極組連接；所述加樣泵通過樣品注入管道與注入口連通；所述出口上連接有分離后細胞收集器。所述通道板上設置有分離樣品流動通道和分離腔，同時設置有樣品注入口和出口，電極板上制作有叉指電極組。所述通道板分開成為通道隔板和上蓋板，通道隔板上設置開口的流動通道，上蓋板上設置有注入口、出口和叉指電極。電極板設置與上蓋板電極組相對應的叉指電極組。所述叉指電極采用剝離工藝或刻蝕工藝制作，在玻璃或硅基底上加工出電極組。所述通道板使用PDMS制作，利用SU-8光刻膠制作模具并經模塑、固化后制成。連續式介電泳血細胞分離，利用血細胞流過高頻信號激發的非均勻交變電場時， 紅白細胞具有不同的介電泳特性，分別趨向電場強度高或低的區域移動并聚集，通過控制細胞的移動路徑和匯聚區域，即可實現對血細胞的分離過程。芯片的有兩種形式兩層式和三層式。圖1給出的兩層結構，分別為通道板1和電極板6。通道板1上制作有分離樣品流動通道3和分離腔4，同時制作有樣品注入口 2和出口 5。電極板6上制作有叉指電極組7， 用于產生非均勻電場。1和6通過封裝工藝緊密貼合，并能承受一定的液體注入壓力而不發生側漏。三層式結構中，通道板分開成為通道隔板8和上蓋板9，參見圖2。通道隔板8上只加工流動通道而不封閉，上蓋板9上加工有樣品出入口 2、5、以及叉指電極10，后者與電極板電極7配合使用，增強分離效果。血細胞介電泳連續分離系統見圖3。待分離樣品由加樣泵14以一定速度注入芯片入口，進入微流動通道進入分離腔內。信號發生器11產生MHz級的高頻率信號，經過移相后形成兩路反相信號。經導線12連接與分離芯片15上，并作用于叉子電極上，在分離腔內部產生非均勻電場。血細胞樣品在流經分離腔的過程中收到非均勻電場作用，產生介電泳并分別朝向不同的電場梯度區域移動和匯聚。在注入泵壓力和介電泳力作用下，血細胞邊向出口方向流動邊聚集成不同的區帶。選擇不同出口位置和時間控制，即可收集到所需的細胞種類。細胞的介電泳特性同環境參數緊密相關，電場頻率和溶液介電常數、溫度、PH值等都可改變其介電泳特性。連續分離的過程需要選擇合適的信號頻率和溶液介質，并控制溶液流動速度，實現連續式有效地分離過程。圖中13為樣品注入管道，16為分離后細胞收集器。叉指電極組用于在高頻信號作用下產生非均勻電場，是實現連續式介電泳分離的關鍵結構。其實施方式可以有多種形式。圖4給出了一種梯形電極實施方式。整個叉指電極由兩組梯形電極組成，電極的間距不斷變化，從而本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種微型血細胞分離裝置，其特征在于：該分離裝置包括信號發生器、加樣泵、分離芯片和分離后細胞收集器；所述分離芯片上設置有分離腔，分離腔前端設置有注入口、后端設置有兩個或多個出口，分離腔內設置電極板，電極板上設置叉指電極組；所述信號發生器通過導線與叉指電極組連接；所述加樣泵通過樣品注入管道與注入口連通；所述出口上連接有分離后細胞收集器。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王小章，王朝暉，張群明，陳豫，劉佳，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：87
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