背景技术
[0002] 近些年，基于微流控芯片的片上实验室技术已经取得了许多的研究成果，实现了如细胞培养、分选、裂解，溶液样品制备、反应、分离、检测等。由于其具有对试剂需求量少、密闭操作、系统价格低廉等优势，在未来生物医药的研究和现场快速检测（POC）领域具有巨大的应用潜力。
[0003] 目前，使用微流控芯片实现细胞/粒子分选的原理主要是基于粒子的不同理化属性，如根据粒子的不同介电属性，可在电泳力下实现分选；根据粒子是否被荧光标记，荧光激活可实现分选；根据质量不同，可在惯性力下实现分选；根据粒子的大小不同，可在侧向声波辐射力下实现分选。相比与其他的分离方法，基于声表面波的粒子分离系统具有如下优点：结构简单，主要包含压电衬底，IDTs，微流管道；分离效果容易控制，只要调节加在IDTs上的RF功率；生物兼容性好，分选不影响细胞的活性。
[0004] 对于现有的微流控粒子分选系统，在粒子流经微流控通道中的分选区域时，为了避免粒子受湍流、涡流的影响，都要求对混合粒子实现聚焦，保证在通道中间形成单个排列的粒子流，以便实现：当分选区域的功能启用时，目标粒子能够从收集口流出，而当分选区域的功能没有启用时，粒子只从废液口流出。
[0005] 对于粒子聚焦，常用的有效方法是通过采用多个输入口注入鞘流，使样本流在周围鞘流的作用下实现聚焦。然而，多个鞘流输入口意味着多个微流泵，增加了系统复杂度。同时，在现有的采用鞘流的工作中往往流速与分离效果互相限制，即在分选功能启用后，分选区域粒子的流速越慢，分离效果越高，目标粒子流向废液口的数量就会越少，分选通量就越低。所以加鞘流的方法虽然克服了聚焦的问题，但是鞘流的流量往往大于样本流的流量两倍以上，为了达到更高的分离效率，不得不把样本流的流速降低。
[0006] 所以，对于微流控分选芯片，无鞘流的设计与带鞘流的设计相比，减少了微流泵的数量，避免了流速与分离效果互相限制，减少了样本检测的时间，更加有利于系统的集成化与小型化。实用新型内容
[0007] 为了解决现有技术中存在的缓解微流控分选系统中样本聚焦与样本分离效率之间矛盾的问题，本实用新型提出了一种基于声波面驻波的无鞘流的微流控分离芯片设计方案。通过斯托克斯拖曳力和萨夫曼升力实现粒子聚焦，基于悬浮于微流管道中的粒子受到的声波辐射力正比于粒子体积的关系实现粒子分离。从而减小对微流泵驱动鞘流的设备的需求，同时在等量样本和精度要求下减小检测的时间。
[0008] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案：利用粒子在流体中受到的施托克斯拖曳力和萨夫曼升力实现粒子聚焦，利用声波辐射力，实现对不同大小的粒子进行分离。该系统可以划分为五个区域，分别是输入区域、加速区域、聚焦区域、分选区域、输出区域。其中输入区域，通过导管将外界液体泵入到管道内，且在进入加速区域前粒子和流体的扰动能够稳定下来。加速区域，通过一系列半圆型突起结构，管道宽度最大为135μm，最小为35μm，将可能沿着下表面运动的粒子预先集中到中间区域，防止沿着管道壁滑动的粒子在进入聚焦区域后依然沿着内壁滑动导致聚焦失败，其次在进入聚焦区域时能够有高的流速。聚焦区域，由于流体是从聚焦区域的一个顶点流入，且入口的截面积远小于聚焦区域的截面积，所以在入口附近形成一个大的速度梯度场，粒子在惯性力，史托克斯拖曳力以及萨夫曼升力的作用下朝向入口远端的方向运动，实现聚焦的效果。分选区域，在其两侧各有一个插指换能器（IDTs），两侧的IDTs相互平行，但与微流管道成10°的夹角。当在IDTs上加上射频功率信号后，在铌酸锂衬底表面形成驻波。在微流管道内，垂直于衬底的方向上形成与之对应的行波。行波在粒子表面的散射等形成了声波辐射力，使得粒子沿着驻波波节的位置移动。由于不同的粒子受到的辐射力不同，使得体积更大的粒子会偏离聚焦的流线而移动到收集出口，其他的粒子则从废液端口流出。输出区域，在分离区域的末端，主管道被成两条管道，分别为废液输出管道和收集管道，分别对废液和目标样本进行收集。
[0009] 进一步的，插指换能器是通过光刻工艺和铝离子注入的方法直接制造在铌酸锂衬底上。
[0010] 进一步的，具有微流管道凹槽的聚二甲基硅氧烷结构（PDMS）和铌酸锂衬底使用等离子清洗后再键合。
[0011] 相对于现有的技术，本实用新型具有以下的有益效果：与传统的带鞘流的管道相比，需要更少的微流注射泵，在同样体积的样本下，保证达到近似的目标分选精度的条件下，减小总的分选时间。
