一种确定性侧向位移芯片的双向使用方法及粒子溶液处理系统与流程

本技术涉及微流控，特别涉及一种确定性侧向位移芯片的双向使用方法及粒子溶液处理系统。

背景技术：

1、确定性侧向位移(deterministic lateral displacement，dld)芯片，即基于确定性侧向位移原理的微流控芯片，它包括障碍区通道及其两侧开口，该障碍区通道内设置有柱阵列以使不同大小的粒子行进方向不同，两侧开口具体为输入侧开口、输出侧开口，输入侧开口通常为一个或两个，输出侧开口通常为两个，一个输出侧开口输出的溶液中粒子主要大粒子，一个输出侧开口输出的溶液中粒子主要为小粒子。在使用时，待处理溶液从输入侧开口输入确定性侧向位移芯片，从输出侧开口收集目标液。

2、当待处理溶液需要多次经过障碍区通道时，只能使输出侧开口输出的溶液再从同一确定性侧向位移芯片或者另一确定性侧向位移芯片的输入侧开口注入确定性侧向位移芯片。

3、这种处理方式需要人工处理输出侧开口输出的溶液或增加确定性侧向位移芯片的数量，处理成本较高、效率较低。

技术实现思路

1、本说明书的目的是提供一种确定性侧向位移芯片的双向使用方法及粒子溶液处理系统，以解决对于溶液的处理成本较高、效率较低的问题。

2、为解决上述技术问题，本说明书第一方面提供一种确定性侧向位移芯片的双向使用方法，所述确定性侧向位移芯片包括障碍区通道，所述障碍区通道内设置有柱阵列以使不同大小的粒子行进方向不同；所述障碍区通道的第一侧设置有第一开口和第二开口，所述障碍区通道的第二侧设置有第三开口和第四开口；所述方法包括对待处理溶液执行多轮处理，得到目标溶液；其中相邻的两轮处理包括：将待处理溶液从第一开口注入所述确定性侧向位移芯片，同时封堵第二开口，待处理溶液中的粒子经过所述障碍区通道后从第三开口、第四开口流出，在第三开口、第四开口分别收集溶液；将第三开口流出的溶液作为待处理溶液以继续执行下一轮的处理；将待处理溶液从第三开口注入所述确定性侧向位移芯片，同时封堵第四开口，溶液中的粒子经过所述障碍区通道后从第一开口、第二开口流出，在第一开口、第二开口分别收集溶液；将第一开口流出的溶液作为待处理溶液以继续执行下一轮的处理。

3、在一些实施例中，所述不同大小粒子的行进方向不同包括：半径大于等于预定分离半径的大粒子沿平行于柱阵列排布方向运动，半径小于预定分离半径的小粒子沿z字型方向运动；所述预定分离半径是由柱阵列中各柱体的结构以及柱阵列的排布方式确定的。

4、在一些实施例中，所述方法用于粒子溶液浓缩场景，相应地，所述待处理溶液中包含一种所述大粒子；或者，所述方法用于粒子溶液提纯场景，相应地，所述待处理溶液中包含一种所述大粒子和至少一种所述小粒子。

5、在一些实施例中，在所述方法用于粒子溶液浓缩场景的情况下，在对待处理溶液执行多轮处理之前，还包括：获取目标浓缩比例；根据所述目标浓缩比例确定需要执行处理的轮次。

6、本说明书第二方面提供一种确定性侧向位移芯片的双向使用方法，所述确定性侧向位移芯片包括障碍区通道，所述障碍区通道内设置有柱阵列以使不同大小的粒子行进方向不同；所述障碍区通道的第一侧设置有第一开口和第二开口，所述障碍区通道的第二侧设置有第三开口和第四开口；所述方法包括对待处理溶液执行多轮处理，得到目标溶液；其中相邻的两轮处理包括：将待处理溶液从第一开口注入所述确定性侧向位移芯片，同时从第二开口注入补充液，所述补充液从第三开口、第四开口流出，待处理溶液中的粒子经过所述障碍区通道后从第三开口流出，在第三开口收集溶液；将第三开口流出的溶液作为待处理溶液以继续执行下一轮的处理；将待处理溶液从第三开口注入所述确定性侧向位移芯片，同时从第四开口注入补充液，所述补充液从第一开口、第二开口流出，待处理溶液中的粒子经过所述障碍区通道后从第一开口流出，在第一开口收集溶液；将第一开口流出的溶液作为待处理溶液以继续执行下一轮的处理。

7、在一些实施例中，所述方法用于粒子溶液提纯场景，相应地，所述待处理溶液中包括半径大于等于预定分离半径的大粒子和半径小于预定分离半径的小粒子，所述预定分离半径是由柱阵列中各柱体的结构以及柱阵列的排布方式确定的；并且，所述补充液与所述待处理溶液的溶剂相同。

8、在一些实施例中，在对待处理溶液执行多轮处理之前，还包括：获取目标提纯比例；根据所述目标提纯比例确定需要执行处理的轮次。

9、在一些实施例中，所述方法用于粒子溶液置换场景，相应地，所述待处理溶液中包括半径大于等于预定分离半径的大粒子，所述预定分离半径是由柱阵列中各柱体的结构以及柱阵列的排布方式确定的；并且，所述补充液与所述待处理溶液的溶剂不同。

10、在一些实施例中，在对待处理溶液执行多轮处理之前，还包括：获取置换后的目标溶剂浓度；根据所述置换后的目标溶剂浓度确定需要执行处理的轮次。

11、本说明书第三方面提供一种粒子溶液处理系统，包括：确定性侧向位移芯片，所述确定性侧向位移芯片包括障碍区通道，所述障碍区通道内设置有柱阵列以使不同大小的粒子行进方向不同；所述障碍区通道的第一侧设置有第一开口和第二开口，所述障碍区通道的第二侧设置有第三开口和第四开口；第一处理装置，与所述确定性侧向位移芯片的第一开口连接；所述第一处理装置用于注入作为初始待处理溶液的待处理溶液、将待处理溶液从第一开口注入确定性侧向位移芯片、收集第一开口流出的溶液；第二处理装置，与所述确定性侧向位移芯片的第二开口连接；所述第二处理装置用于向第二开口施压以避免溶液从第二开口流出、收集从第二开口流出的溶液；第三处理装置，与所述确定性侧向位移芯片的第三开口连接；所述第三处理装置用于收集第三开口流出的溶液、将第三开口处收集的溶液从第三开口注入确定性侧向位移芯片；第四处理装置，与所述确定性侧向位移芯片的第四开口连接；所述第四处理装置用于向第四开口施压以避免溶液从第四开口流出、收集从第四开口流出的溶液；控制器，用于控制第一处理装置、第二处理装置、第三处理装置、第四处理装置以实现权利要求1至9中任一项所述的方法。

12、本说明书提供的确定性侧向位移芯片的双向使用方法及粒子溶液处理系统，提出可以正反向使用确定性侧向位移芯片，重复利用同一条障碍区通道，提高确定性侧向位移芯片的利用率，节约粒子溶液处理的成本。

13、现有的确定性侧向位移芯片在使用时，通常不会使溶液重复进入一个确定性侧向位移芯片。因为通常溶液重复进入一个确定性侧向位移芯片的设计思路是将确定性侧向位移芯片的出口流出的液体通过人工或通过管道导入到确定性侧向位移芯片的入口，而通过人工的方式较为繁琐、效率低，无法用于需要溶液重复多次进入确定性侧向位移芯片的场景；由于溶液内粒子的特殊性，通常无法使用循环泵，从而通过管道导流的方式通常难以使溶液在管道中流动，也即难以实现将确定性侧向位移芯片出口流出的液体导入到入口中。

14、本说明书提供的确定性侧向位移芯片的双向使用方法及粒子溶液处理系统，正反向使用确定性侧向位移芯片时，在确定性侧向位移芯片的出口处收集的溶液直接从该出口重新注入到确定性侧向位移芯片中以重复利用障碍区通道，这种实现方式只需要在确定性侧向位移芯片的开口处设置溶液收集装置以及能够将溶液收集装置内收集的溶液重新注入确定性侧向位移芯片的可控的、采用气压原理的泵体即可。因此，本方案的实用性较强。

15、本说明书提供的确定性侧向位移芯片的双向使用方法及粒子溶液处理系统，只需要控制采用气压原理的泵体即可，而泵体可以自动化控制，无需额外操作，更无需人工操作，控制过程较为简单、便捷，能够自动化实现溶液的处理。