[发明专利]一种可实现液滴尺寸不依赖流量的微流控芯片

权利要求书

1.一种可实现液滴尺寸不依赖流量的微流控芯片，该微流控芯片为一种基于界面张力诱导下的微流控芯片，其特征在于：该微流控芯片基于界面张力诱导下的微通道结构通过改变几何参数，得到最优的参数结构；

该微流控芯片包括上层微通道(1)、中间层薄膜(2)、下层微通道(3)；上层微通道(1)包括离散相通道(4)、离散相入口(5)、连续相通道(6)、连续相入口(7)、驱动相通道(8)、驱动相入口(9)、液滴生成腔(10)、主通道(11)、液滴观测腔(12)、出口(13)；

下层微通道(3)包括凹槽(14)；离散相通道(4)和连续相通道(6)一端分别连接离散相入口(5)和连续相入口(7)；离散相通道(4)和连续相通道(6)另一端共同连接在液滴生成腔(10)上；液滴生成腔(10)另一端连接主通道(11)；驱动相入口(9)连接驱动相通道(8)后与主通道(11)共同连接在液滴观测腔(12)的一端；液滴观测腔(12)另一端连接出口(13)；上层微通道(1)和中间层薄膜(2)通过紫外线等离子键合机进行键合连接，再将下层微通道(3)中的凹槽(14)对准上层微通道(1)的液滴生成腔(10)，将下层微通道(3)与中间层薄膜(2)进行键合连接；

在下层微通道(3)中通入PDMS预制试剂，对上层微通道(1)进行施压，利用热固法将PDMS预制试剂进行固定，在液滴生成腔(10)的底部形成弧形壁面；两相流体流动时，通道弧形壁面使离散相在前后两端的曲率不同，当拉普拉斯压力差无法继续被界面变形平衡时，离散相形成液滴；离散相形成液滴过程中，由于流动阻力相对小，界面张力起主导作用，决定液滴断裂的临界条件。

2.根据权利要求1所述的一种可实现液滴尺寸不依赖流量的微流控芯片，其特征在于：考虑到该结构中两相流量对液滴影响很小，为保证液滴能顺利通过，不在液滴观测腔(12)中停留，故在液滴观测腔(12)处接入驱动相通道(8)；同时常规微尺度通道未设置液滴观测腔(12)，但液滴生成腔(10)的底部形成弧形壁面，对液滴尺寸及运动形态的测量造成一定难度，因此在液滴生成腔(10)后连接主通道(11)，在主通道(11)后连接液滴观测腔(12)，方便数据测量。

3.根据权利要求1所述的一种可实现液滴尺寸不依赖流量的微流控芯片，其特征在于：上层微通道(1)、中间层薄膜(2)和下层微通道(3)均由PDMS材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种可实现液滴尺寸不依赖流量的微流控芯片，其特征在于：该微流控芯片的制作流程如下：

1)采用PDMS浇筑的方式分别制作含通道结构的上层微通道(1)、下层微通道(3)和中间层薄膜(2)是在硅片上利用离心力甩制的PDMS薄膜；

2)采用紫外线光等离子键合机将浇铸成型的上层微通道(1)和中间层薄膜(2)键合，再将下层微通道(3)中的凹槽(14)对准上层微通道(1)的液滴生成腔(10)，下层微通道(3)与上层微通道(1)进行键合；

3)在凹槽(14)内通入PDMS预制试剂，对上层微通道(1)进行施压，利用热固法将PDMS预制试剂固定，形成弧形壁面，得到界面张力诱导下的微通道结构。

5.根据权利要求1所述的一种可实现液滴尺寸不依赖流量的微流控芯片，其特征在于：该微流控芯片的具体工作过程如下：离散相液体从离散相入口(5)流入，连续相液体从连续相入口(7)流入；离散相液体和连续相液体在液滴生成腔(10)处交汇，离散相液体破裂生成液滴并随连续相液体一起往下游流动，通过主通道进入液滴观测腔(12)，最终通过出口(13)流出芯片。