基于非牛顿效应聚焦分离亚微米纳米颗粒的系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108073743A(43)申请公布日2018.05.25(21)申请号201611023834.X(22)申请日2016.11.14(71)申请人中国科学院力学研究所地址100190北京市海淀区北四环西路15号(72)发明人胡国庆刘超孙佳姝(74)专利代理机构北京和信华成知识产权代理事务所(普通合伙)11390代理人胡剑辉(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)B01L3/00(2006.01)权利要求书1页说明书11页附图6页(54)发明名称基于非牛顿效应聚焦分离亚微米纳米颗粒的系统及方法(57)摘要本发明提供了一种基于非牛顿效应聚焦分离亚微米纳米颗粒的系统，所述系统包括：用于输送具有非牛顿流体效应的工作流体的输送装置；包含微通道的微流控单元，所述微流控单元通过管道与所述输送装置相连通，用于对所述输送装置输送来的工作流体中的亚微米纳米颗粒在所述微通道中进行分离；设置在所述微流控单元末端的分岔出口，灵活适应聚焦或分离的需求，所述分岔出口的中央分支用于收集聚焦的亚微米纳米颗粒，所述分岔出口的旁侧分支用于分离不同的亚微米纳米颗粒；分别连接所述分岔出口的用于收集目标亚微米纳米颗粒的收集装置。本发明可灵活配合多种装置设计实现亚微米纳米颗粒的聚焦或分离、不利用特异性免疫反应、制造和操作简单，方便并行。CN108073743ACN108073743A权利要求书1/1页1.基于非牛顿效应聚焦分离亚微米纳米颗粒的系统，其特征在于，所述系统包括：用于输送具有非牛顿流体效应的工作流体的输送装置；包含微通道的微流控单元，所述微流控单元通过管道与所述输送装置相连通，用于对所述输送装置输送来的工作流体中的亚微米纳米颗粒在所述微通道中进行聚焦分离；设置在所述微流控单元末端的分岔出口，灵活适应聚焦或分离的需求，所述分岔出口的中央分支用于收集聚焦的亚微米纳米颗粒，所述分岔出口的旁侧分支用于分离不同的亚微米纳米颗粒；分别连接所述分岔出口的用于收集目标亚微米纳米颗粒的收集装置。2.如权利要求1所述的基于非牛顿效应聚焦分离亚微米纳米颗粒的系统，其特征在于：所述微通道中亚微米纳米颗粒的位置以及相应流出的所述分岔出口的位置选择由动力学模型确定，其中，vp是工作流体中亚微米纳米颗粒的速度矢量，Fe是弹性力矢量，μ是工作流体的动力学粘度，ρp是颗粒的密度，a是颗粒的直径，v是工作流体的速度矢量，ρ是工作流体密度，FL是惯性力。3.如权利要求2所述的基于非牛顿效应聚焦分离亚微米纳米颗粒的系统，其特征在于：所述工作流体为具有粘弹性的非牛顿流体。4.如权利要求3所述的基于非牛顿效应聚焦分离亚微米纳米颗粒的系统，其特征在于：所述输送装置对工作流体的输送可以利用外加压力、重力或其他物理场实现，使所述亚微米纳米颗粒流入到所述微通道中。5.如权利要求4所述的基于非牛顿效应聚焦分离亚微米纳米颗粒的系统，其特征在于：所述微流控单元还连接有鞘液入口。6.如权利要求5所述的基于非牛顿效应聚焦分离亚微米纳米颗粒的系统，其特征在于：所述微通道呈直线形、变截面形、蜿蜒形或螺旋形；所述微通道的截面形状为正方形、矩形、梯形、三角形或凹凸字形；所述微通道截面的宽高比可为任意数值。7.一种如权利要求1所述的基于非牛顿效应聚焦分离亚微米纳米颗粒的系统的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：a)制备含有待分离亚微米纳米颗粒的具有非牛顿流体效应的工作流体；b)在所述工作流体不同的流速下追踪亚微米纳米颗粒流出时的运动行为，以评价聚焦分离的效果；c)通过理论模型和数值模拟优化微通道和分岔出口的几何参数设计；d)通过管道连接输送装置、微流控单元、分岔出口、收集装置。8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述步骤a)包括如下步骤：1)制备含有待分离亚微米纳米颗粒的流体；2)在所述流体中加入适量的高分子聚合物，使之具有非牛顿流体效应。9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于：所述高分子聚合物为人工合成的或天然的均可。2CN108073743A说明书1/11页基于非牛顿效应聚焦分离亚微米纳米颗粒的系统及方法技术领域[0001]本发明属于颗粒分离技术领域，具体地涉及基于非牛顿效应聚焦分离亚微米纳米颗粒的系统及制造方法。背景技术[0002]连续、高效地聚焦分离亚微米纳米颗粒在医疗、制药、化学、生物学、高分辨率医学成像等诸多应用和研究领域有重要意义。这些领域中广泛使用超速离心、孔膜过滤、特异性免疫吸附等方法分离亚微米纳米颗粒。这些分离方法通常会造成亚微米纳米颗粒的损失。超速离心需要105个重力加速度，对敏感的生物亚微米纳米颗粒可能造成伤害，准备操作步骤较为繁琐耗时且有一定危险性。孔膜过滤在处理大量样品时容易出现阻塞，在回收过程中