[发明专利]一种微流控液滴生产芯片

说明书

技术领域

本发明涉及微流控芯片领域，特别是涉及一种微流控液滴生产芯片。

背景技术

现有技术中，微流控芯片是一个新兴的技术平台。在一块几平方厘米的芯片上，由网络化的微通道控制流体，完成常规化学或生物实验室的各种操作。微液滴(droplet)是近年来在微流控芯片上发展起来的一种操控微小体积液体的技术，其原理为：将两种互不相溶的液体，以其中的一种为连续相，另一种为分散相，连续相和分散相同时进入微通道后，在微通道的作用下，分散相以微小体积(10^-15～10^-9L)单元的形式分布于连续相中，形成一系列离散的微液滴，每个液滴作为一个微反应器，完成一组化学或生物反应。微液滴用于筛选具有如下优点：1)样品消耗极微，大大降低筛选成本；2)液滴被油包裹，与外界无物质交换，液滴内的反应条件稳定，结果可靠。因此在药物筛选、微纳米材料合成、酶反应分析检测等方面具有重要及广泛的应用前景。

目前，液滴的生成技术主要是基于芯片微通道的设计而实现，即利用T型或者流动聚焦型的微通道结构，连续地产生微液滴；除此之外，气动阀技术也被应用于不同组分的液滴生成。但是，现有的液滴生成方法还是难以实现在一个微流控芯片中实现同时生成大批量的微液滴，因此在将液滴应用于较大通量的液滴合成或筛选的场合时，难以满足高效率批量生产液滴的需求。

发明内容

为了满足液滴批量生产的需求，本发明设计了一种新型的微流控液滴生产芯片，其特征在于该微流控芯片由油相入口、油相引入通道、水相入口、水相引入通道、水相存储腔室、液滴生成腔室、液滴通道和出口构成。

本发明所提供的微流控液滴生产芯片，其特征在于，所述的微流控芯片是由玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯等材料中的一种或几种制备而成。

本发明所提供的微流控液滴生产芯片，其特征在于，所述的微流控芯片由盖片层、流体通道层1、中间层、流体通道层2和基底层构成，形成一个三维的通道网络结构。

所述的微流控芯片中流体通道层1上加工有油相引入通道、液滴生成腔室、液滴通道，三者相连通；流体通道层2上加工有水相引入通道和水相存储腔室，两者相连通；水相存储腔室位于液滴生成腔室的正下方，两者之间由一个具有阵列通孔的中间层隔开。

本发明所提供的微流控液滴生产芯片，其特征在于，所述的微流控液滴生产芯片的工作原理在于：使用外部泵阀系统分别将油水两相溶液从各自入口注入，水相存储腔室中的水经过中间层的阵列通孔结构后，在液滴生成腔室中将产生对应数量的微液滴，并被油相带入液滴通道，从出口导出收集。

本发明所提供的微流控液滴生产芯片，其特征在于，使用本发明提供的微流控液滴生产芯片，由于能够实时在线地生成大量的微液滴，从而显著提高液滴生产效率。

本发明所提供的微流控液滴生产芯片，除了生产油包水型液滴，也能用于大量生产水包油型液滴，只需要简单地调换油相和水相的进口即可。

附图说明

图1.本发明所提供的一种微流控液滴生产芯片的结构示意图。其中，A为盖片层，B为流体通道层1，C为中间层，D为流体通道层2，E为基底层；a为油相入口、b为水相入口，c为油相引入通道，d为水相引入通道，e为水相存储腔室，f为液滴生成腔室，g为液滴通道，h为出口，i为阵列微孔。

图2.本发明所提供的一种微流控液滴生产芯片的截面结构以及液滴生成的示意图。

具体实施方案

下面的实施例将结合说明书附图对本发明予以进一步的说明。

实施例1一种批量生成液滴的微流控芯片

本发明提供一种微流控液滴生产芯片，该芯片由PMMA基片使用激光雕刻结合热压键合方法进行制备，其结构示意图如图1所示。其中，盖片层A上加工有油相进口a、水相进口b和液滴出口h；流体通道层B上加工有油相引入通道c、液滴生成腔室f和液滴通道g；中间层C上加工有阵列的通孔结构i；流体通道层D上加工有水相引入通道d和水相存储腔室e；基底层E为空白基片。

上述微流控芯片中批量生成液滴的操作过程如示意图2所示。使用注射泵往油相通道中注入有机相，例如矿物油、十六烷等；同时使用注射泵往水相通道中注入纯水或样品的水溶液，则该溶液流经水相引入通道进入一端封闭的水相存储腔室，最后从阵列的通孔结构往上层的液滴生成腔室运行，在油相的作用下，则一次性形成多个油包水型的微液滴，液滴的数量取决于微通孔的数量；最后生成的微液滴从液滴通道、出口流出，可以使用导管或烧杯等进行液滴的收集。

使用本发明提供的微流控液滴生产芯片，由于能够实时在线地生成大量的微液滴，从而显著提高液滴生产效率。本发明所提供的微流控液滴生产芯片，除了生产油包水型液滴，也能用于大量生产水包油型液滴，只需要简单地调换油相和水相即可。