[發(fā)明專利]一種基于自供能真空微泵的便攜式微液滴發(fā)生器

有效

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• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN104415801A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李春宇;馬波;徐健
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 何麗英

技術(shù)領(lǐng)域

木發(fā)明涉及制備微液滴的設(shè)備，具體地說是一種基于自供能真空微泵的便攜式微液滴發(fā)生器。

利用脫氣的聚二甲基硅氧烷在封閉的微通道內(nèi)形成的真空微環(huán)境作為驅(qū)動(dòng)力，構(gòu)建自供能、便攜式的微液滴發(fā)生器。

背景技術(shù)

微液滴是利用水、油兩相不混溶的特性，在外力和界面張力驅(qū)使下形成的。傳統(tǒng)微液滴制備方法是依靠強(qiáng)力攪拌、振蕩、或?qū)㈩A(yù)先形成液滴的反復(fù)壓過膜孔。這些方法存在液滴大小不受控制，單分散性差等缺陷。近幾年，提出了采用微流控系統(tǒng)制備微液滴的新方法。其不僅可以制備高單分散的液滴(液滴大小的變異一般小于3%)，而且可以靈活地操控液滴的融合、分裂、捕獲和分選等。由于微流控微液滴芯片具有樣品消耗少、混合速度快、不易造成交叉污染和易于操控等優(yōu)勢，在新材料的合成、細(xì)胞的培養(yǎng)及篩選、蛋白質(zhì)結(jié)晶，生物標(biāo)記物的檢測等領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用。

目前，在微流控芯片上制備微液滴的方法主要包括:光場、電場和機(jī)械泵。這些方法可以高通量地、可控地產(chǎn)生高度單分散的液滴，然而局限于需要外部供能設(shè)備，不適宜用于便攜式分析和檢測。依靠液柱的靜壓力驅(qū)動(dòng)微液滴的產(chǎn)生，雖然解決了外部供能的問題，但是復(fù)雜的管路連接顯著地增加了體系的死體積。Weitz研究小組報(bào)道了一種可便攜的微液滴發(fā)生器，其利用注射器抽真空提供負(fù)壓。但是這種微液滴發(fā)生器需要借助單層膜閥實(shí)時(shí)地調(diào)控液滴的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，木發(fā)明的目的在于提供一種基于自供能真空微泵的便攜式微液滴發(fā)生器。該便攜式微液滴發(fā)生器具有組裝簡單、易于操作、便攜的特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，木發(fā)明采用以下技術(shù)方案:

一種基于自供能真空微泵的便攜式微液滴發(fā)生器，包括上下設(shè)置的具有微結(jié)構(gòu)的蓋片和平板基片，所述具有微結(jié)構(gòu)的蓋片與平板基片密封連接，在具有微結(jié)構(gòu)的蓋片與平板基片之間形成吸引室、控制室、液體微通道及氣體微通道，所述液體微通道的一端設(shè)有水相溶液入口和油相溶液入口，另一端與吸引室連接，所述控制室通過氣體微通道與吸引室連接;所述微液滴發(fā)生器經(jīng)過真空脫氣，在液體微通道或吸引室內(nèi)形成真空負(fù)壓環(huán)境為微液滴的產(chǎn)生提供驅(qū)動(dòng)力，通過控制室切換微液滴發(fā)生器的密閉和開放狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)微液滴的產(chǎn)生和停止。

所述具有微結(jié)構(gòu)的蓋片為聚二甲基硅氧烷。所述平板基片為玻璃、多聚物、硅材料或金屬。所述微液滴發(fā)生器真空脫氣時(shí)間為5分鐘至12小時(shí)。

所述微液滴的大小通過流體阻力或液壓來調(diào)節(jié)。所述流體阻力通過改變液體微通道的寬度、高度或長度來調(diào)節(jié)，所述液體微通道的寬度為10-500μm，高度為10-500μm，長度為1-100mm。所述液壓通過加入的水相溶液或油相溶液的液柱高度來調(diào)節(jié)，所述水相溶液或油相溶液的液柱高度為1-100mm。

所述控制室上設(shè)有薄膜，通過覆蓋或揭開薄膜實(shí)現(xiàn)所述微液滴發(fā)生器的密閉或開放狀態(tài)的切換。

木發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是:

1.木發(fā)明是利用脫氣的PDMS(聚二甲基硅氧烷)在封閉的微通道內(nèi)形成的真空負(fù)壓環(huán)境作為液滴產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力，避免了外部供能和復(fù)雜的流路連接，實(shí)現(xiàn)高度可控的單分散液滴的制備。

2.木發(fā)明具有組裝簡單、易于操作、便攜的特點(diǎn)，顯示了其在現(xiàn)場即時(shí)分析中巨大的應(yīng)用潛力。

附圖說明

圖1為木發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2為木發(fā)明產(chǎn)生的微液滴圖像。

其中:1為具有微結(jié)構(gòu)的蓋片，2為平板基片，3為水相溶液入口，4為油相溶液入口，5為吸引室，6為控制室，7為薄膜，8為液體微通道，9為氣體微通道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對木發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

如圖1所示，木發(fā)明包括上下設(shè)置的具有微結(jié)構(gòu)的蓋片1和平板基片2，所述具有微結(jié)構(gòu)的蓋片1與平板基片2密封連接，在具有微結(jié)構(gòu)的蓋片1與平板基片2之間形成吸引室5、控制室6、液體微通道8及氣體微通道9，所述液體微通道8的一端設(shè)有水相溶液入口3和油相溶液入口4，另一端與吸引室5連接，所述控制室6通過多個(gè)氣體微通道9與吸引室5連接。所述微液滴發(fā)生器經(jīng)過真空脫氣，在液體微通道8或吸引室5內(nèi)形成真空負(fù)壓環(huán)境為微液滴的產(chǎn)生提供驅(qū)動(dòng)力，避免了外部供能和復(fù)雜的流路連接。微液滴的產(chǎn)生和停止通過所述微液滴發(fā)生器的密閉或開放狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。所述控制室6上設(shè)有薄膜7，所述微液滴發(fā)生器的密閉和開放狀態(tài)的切換通過覆蓋或揭開薄膜7來實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)高度可控的單分散液滴的制備。