[发明专利]以并行化设计实现微液滴高通量制备的三维微流控芯片

权利要求书

1.一种以并行化设计实现微液滴高通量制备的三维微流控芯片，其特征在于，包括微液滴单元生成层(600)、键合在微液滴单元生成层(600)下表面的基底层(700)、以及键合在微液滴单元生成层(600)上表面的液体分配层(500)，所述微液滴单元生成层(600)的下表面有若干并行化设置的液滴生成单元，每个所述液滴生成单元用于生成微液滴，所述液体分配层(500)的下表面设有连续相分配流道和分散相分配流道，所述连续相流道用于使连续相流体分别进入每个液滴生成单元，所述分散相分配流道使相应的分散相流体分别进入每个液滴生成单元。

2.根据权利要求1所述的三维微流控芯片，其特征在于，所述三维微流控芯片设有若干液体入口接头和若干收集口接头(400)，所述液体入口接头包括一个连续相入口接头(100)和若干分散相入口接头，所述液体分配层(500)的连续相分配流道与所述连续相入口接头连通，所述液体分配层设有与分散相入口接头一一对应连通的若干分散相分配流道，所述收集口接头用于收集液滴生成单元生成的微液滴。

3.根据权利要求2所述的三维微流控芯片，其特征在于，所述微液滴单元生成层(600)包括若干微液滴生成单元和主微液滴收集流道(622)，每个所述微液滴生成单元包括与连续相分配流道连通的连续相入口、与连续相入口连通的连续相流道、与若干分散相分配流道一一对应且连通的分散相入口、与若干分散相入口一一对应且连通的分散相流道，连续相流体与混合后的分散相流体在各自流道中流动，且在连续相流道与分散相流道交汇位置，在表面张力的作用下，剪切生成微液滴，汇入主微液滴收集流道(622)，所述主微液滴收集流道末端设有微液滴出口。

4.根据权利要求1所述的三维微流控芯片，其特征在于，所述三维微流控芯片的上表面设有三个液体入口接头和一个收集口接头，所述液体入口接头包括连续相入口接头(100)、第一分散相入口接头(200)和第二分散相入口接头(300)，所述液体分配层(500)设有与连续相入口接头(100)连通的连续相分配流道(519)、与第一分散相入口接头(200)连通的第一分散相分配流道(520)、与第二分散相入口接头(300)连通的第二分散相分配流道(521)。

5.根据权利要求4所述的三维微流控芯片，其特征在于，所述微液滴单元生成层(600)包括若干微液滴生成单元和主微液滴收集流道(622)，每个所述微液滴生成单元包括与连续相分配流道连通的连续相入口、连续相流道、与第一分散相分配流道连通的第一分散相入口、与第二分散相分配流道连通的第二分散相入口、第一分散相流道、第二分散相流道和输送流道，所述连续相流道前端连通连续相入口，后端连通输送流道，所述第一分散相流道前端连通第一分散相入口，后端连通输送流道，所述第二分散相流道前端连通第二分散相入口，后端连通输送流道，在输送流道中，两种分散相流体先汇集，再与连续相流体交汇，在交汇位置，在表面张力的作用下，剪切生成微液滴，所述输送流道末端连通主微液滴收集流道，所述主微液滴收集流道末端设有出口。

6.根据权利要求1所述的三维微流控芯片，其特征在于，所述液体分配层内的流道高度均相等，高度范围为10-1000微米，所述微液滴单元生成层(600)内的流道高度均相等，高度范围为10-1000微米。

7.根据权利要求1所述的三维微流控芯片，其特征在于，所述微液滴单元生成层与液体分配层材料均为PDMS。

8.根据权利要求3或者权利要求5所述的所述的三维微流控芯片，其特征在于，所述液体分配层(500)在各接头位置设有通孔，所述微液滴单元生成层在各流道入口位置、流道出口位置设有通孔。

9.根据权利要求3或者权利要求5所述的所述的三维微流控芯片，其特征在于，所述流道的结构均为矩形流道，所述微液滴单元生成层(600)的连续相流道与分散相流道均为对称设计，各分散相流体汇集后再与连续相流体汇集，以流聚焦的方式剪切生成微液滴。

10.一种通过权利要求1-9任何一项权利要求所述的三维微流控芯片制备微液滴的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将用于高通量制备微液滴的三维微流控芯片固定在微流控操作平台，通过显微镜去观察，要确保微液滴单元生成层之中各组微液滴生成单元都位于显微镜视场内且保证无倾斜；

(2)将连续相入口接头(100)、第一分散相入口接头(200)、第二分散相入口接头(300)通过导管分别与装有连续相流体的注射器、装有第一分散相流体的注射器、装有第二分散相流体的注射器相连接，各注射器分别与注射泵相连接，微液滴收集口接头也通过导管与收集容器相连接；

(3)开启注射泵，通过注射泵将连续相流体与分散相流体调整到相应的流速，微液滴通过各组微液滴生成单元所生成，最后完成收集。