[发明专利]一种多喷头、多通道微滴喷射设备和工艺

说明书

本发明涉及一种多喷头、多通道微滴喷射设备，所述微滴喷射设备包括储液瓶，位于所述储液瓶内的气体导管，通过多个导液管与所述储液瓶相连的多个微喷管，用于固定所述微喷管和控制所述微喷管运动的微位移往复运动机构，位于所述多个微喷管下方的三维运动机构；还包括用于控制所述微喷管运动机构和三维运动机构的控制系统。由于本发明的液滴产生和分配方法，通过气压和多个微喷管的毛细作用力实现待分配液体的供液、补液和退液，在分配过程中不产生接触污染，节省材料，且不需附加的补液装置，降低了系统的复杂度。

技术领域

本发明涉及微量液滴传输和分配领域，尤其是涉及一种能够分配含有生物活性材料的多通道微量液滴产生和分配系统。

背景技术

微量液滴在现在科技中具有巨大的应用空间。在生物制造、电子封装、胶水喷涂以及一些微滴成型快速制造技术领域中都涉及到如何将微量液体产生和分配到指定位置上。随着技术的不断发展和进步，微量液滴的使用趋向于体积小，数量多，精度高的方向发展。尤其伴随着生命科学、组织工程和生物芯片等领域的快速发展，如何高精度、快速度、高重复性地实现μl到pl量级且含有生物活性材料的微量液滴的产生和分配得到了越来越多科学工作者的关注。

现有常见的微量液滴产生和分配方式主要分为两类：接触式和非接触式。接触式点样速度快，工作效率高，但是液滴受到的剪切作用力大，对于组织工程中含有生物活性材料的微量液滴具有较大损伤。非接触式主要包括热气泡喷射、微阀控制和压电喷射三种方法。热气泡法在分配过程中会产生瞬间高温、高压或瞬间强静电场，对液滴中可能含有的生物活性材料不利。基于交变滞惯力的微滴喷射设备利用微喷管产生非对称的往复运动产生液滴喷射驱动，这种方法不产生瞬时的高温高压，不会对具有生物活性材料带来不利的影响。但是现有的基于交变滞惯力微滴喷射技术的进样方式是用注射器将液体试样从玻璃微喷管后端注入，主要缺点是连续性差，即一次加入只可喷射较短暂的一段时间，不具有喷射的可持续性；此外，当前方法只可以实现加样，不能实现退样，而且工作过程中多为单流道工作状态，在针对诸如微孔板转移等需要高通量液体转移的情况中存在工作速度慢、效率低、稳定性差的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术的细胞打印设备中存在的进样连续性差、喷头数目单一导致微滴喷射效率较低的缺陷，本发明提供一种多喷头、多管道的微滴喷射设备。

(二)技术方案

本发明中，所述微滴喷射设备包括瓶口密封的储液瓶，插入所述储液瓶内的气体导管，通过多个导液管与所述储液瓶相连的多个微喷管，用于固定所述微喷管和控制所述微喷管运动的微位移往复运动机构，位于所述多个微喷管下方的三维运动平台；还包括用于控制所述微位移往复运动机构和三维运动机构的控制系统。

本发明中，所述多个导液管与一个储液瓶相连或者与多个储液瓶分别相连。本发明的导液管可与多个储液瓶相连，可同时实现不同种类流体的喷射。

本发明中，所述微喷管的喷口的直径d_nozzle满足1d_cell<d_nozzle<2d_cell，其中d_cell为所述细胞悬浮液中的单细胞直径，d_nozzle满为喷头出口处内直径。一般情况设置5～10个微喷管，当需要更多微喷管时可通过二维空间排布以及光刻喷头组件的方式来增加流道数量。用光刻硅片来代替微喷管，在微量液滴分配的过程中，有限的喷射组件空间可以形成更加密实的喷射口，在一次操作中可以实现更多微量液滴的形成与分配，实现更高能量的液滴分配。

本发明中，所述微喷管所述微喷管的材质为玻璃。