[发明专利]一种疏液微阀式微量液体提取装置和提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及微流体控制领域，更具体地说涉及一种疏液微阀式微量液体提取装置和提取方法。

背景技术

微流体技术是指在微观尺度下对流体进行控制、操作和检测的技术。随着生物检测、制药学、环境科学等领域的发展，需要提取的液体量不断缩小，如蛋白质结晶实验中，仅需几十纳升的液体，在DNA、基因研究中，液体量更是小至几百皮升。可以预见，在未来的研究中，液体的量将进一步减小，这对微流体控制器件的操作精度提出了更高的要求。

微流体控制器件包括微泵、微阀、微混合器、微喷头等，用于对微量流体进行驱动、引流、混合、提取、分配、阻断等操作。其中微阀是起到流道内液体的限制作用的重要器件，利用微阀对液流的限制作用，可实现微量液体的隔离和提取，通过微阀的结构设计，可精确控制提取液体的体积。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，解决现有液体提取装置缺乏皮升级液体处理能力的问题，提供一种疏液微阀式微量液体提取装置和提取方法，可有效精准地处理几十皮升至几十纳升体积的液体提取。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种疏液微阀式微量液体提取装置，包括基体和形成在所述基体上的流体入口、流体出口、疏液微阀、毛细流道和喷嘴，所述流体入口与所述喷嘴之间通过毛细流道连接，所述流体出口通过毛细流道连接到所述流体入口与所述喷嘴之间的毛细流道上，并在毛细流道的交汇处形成分流点，所述疏液微阀设置在所述流体入口与所述喷嘴之间的毛细流道上且位于所述分流点与所述喷嘴之间，所述疏液微阀采用疏液结构，所述疏液微阀在其受到的液体压力超过其开启压力时允许液体流过，否则阻碍液体流过。

进一步地：

通过所述毛细流道连接的所述流体入口、所述流体出口和所述喷嘴三者以T形分布。

所述毛细流道可由光刻、软光刻、热模压等工艺制备。

所述基体可由硅、光刻胶、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等常用微流控芯片材料形成。

所述疏液微阀采用光刻剥离与薄膜沉积的方法制备。

所述疏液微阀包括具有微纳结构的薄膜和存在于薄膜内部或吸附于薄膜表面的低表面能物质。优选地，所述疏液微阀与所提取液体的接触角大于120°。

所述毛细流道上方用聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、或硅薄膜等键合以形成封闭流道。

所述毛细流道深度在10～100微米，宽度在10～1000微米。

所述毛细流道的宽为50微米，深为20微米，所述分流点到疏液微阀的距离为50微米。

疏液微阀式微量液体提取装置还可以包括可调节驱动压力的液体驱动装置，所述液体驱动装置连接到所述流体入口，用于驱动液体在所述毛细流道中流动。

一种疏液微阀式微量液体提取方法，使用所述的疏液微阀式微量液体提取装置，包括以下步骤：

以小于所述疏液微阀的开启压力的驱动压力驱动一定量的液体由所述流体入口进入毛细流道，到达所述疏液微阀；

在驱动压力的作用下使液体在所述分流点处分流，一部分液体向所述流体出口流动，另一部分液体则填满所述分流点和所述疏液微阀之间的毛细流道；

封闭所述流体出口，增大驱动压力，使所述分流点和所述疏液微阀之间的毛细流道内的液体克服所述疏液微阀的阻碍，从所述喷嘴喷出。

本发明的有益效果：

根据本发明提供的疏液微阀式微量液体提取装置，流体入口与喷嘴之间通过毛细流道连接，并在该毛细流道上形成分流点，分流的毛细流道通往流体出口，采用疏液结构的疏液微阀设置在流体入口与喷嘴之间的毛细流道上且位于分流点与喷嘴之间，因此，疏液微阀到分流点之间流道内的空间容积即为可提取的液体量，当疏液微阀受到的液体压力未超过其开启压力时阻碍液体流过，否则允许液体流过并实现提取。本发明将疏液微阀与微喷结构结合，通过疏液微阀的阻塞作用实现液体喷出前的预装填，借助疏液微阀填充好液体之后，再通过增大压力的方式使液体克服疏液微阀的阻塞作用，由喷嘴喷出，从而精确提取出疏液微阀到分流点之间流道内的微量液体。藉此，本发明能够有效解决现有液体提取装置缺乏皮升级液体处理能力的问题，利用疏液原理实现了微量液体精确提取和分配，取液量由毛细流道的尺寸以及分流点到疏液微阀之间的距离确定，可处理体积低至几十皮升至几十纳升的微小液体量。