[發(fā)明專利]一種通過改變液滴密度實現(xiàn)液滴分選的微流控方法

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• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN107238721A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設計）人: 李木
• 申請（專利權(quán)）人: 李木
• 主分類號: G01N35/10
• 分類號: G01N35/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種微流控方法及對應的微流控芯片。

背景技術(shù)

當今世界經(jīng)濟中，生物技術(shù)、生命科技、化工科技等領域的藥品研發(fā)、醫(yī)學檢測、食品開發(fā)、生物催化、化學實驗等過程復雜而漫長，涉及的學科門類眾多，而當前實際的研發(fā)、生產(chǎn)以及實驗場合，大多仍然采用傳統(tǒng)方法，包括使用取液器、取液槍、試劑盒等工具，多采用人工或半人工的方式進行，自動化程度不高，效率低下，并且整個過程樣品、原料使用量偏高，浪費嚴重，使得相關的材料、人力、管理等成本居高不下。隨著科技的進步以及時代的發(fā)展，很多復雜的檢測、實驗都可以在幾平方厘米甚至更小的芯片上實現(xiàn)，這就是微流控技術(shù)，它被稱為“改變世界”的七種技術(shù)之一。

液滴，也叫液滴型微反應器，是下一代生化分析工具，皮升至微升級的液滴，在酶、細胞、蛋白、細菌等檢測與篩選、基因測序、稀缺樣本參與的生物化學實驗中，必將扮演重要的角色，具有非常誘人的應用前景。

但在當下，微流控技術(shù)在更多的領域主要處于研發(fā)試驗階段，實際在國民經(jīng)濟中得到應有的不多，主要原因是微流控技術(shù)在很多應用中遇到難以解決的問題，其中最重要的一個瓶頸技術(shù)：如何把微樣本中高活性、高品質(zhì)或其它具有特定參數(shù)特征的部分篩選出來，具體篩選對象包括酶、蛋白、細菌、細胞、病毒等，這個技術(shù)關系到獲得樣本的品質(zhì)，影響深遠。

國外有學者采用高壓電極產(chǎn)生電場的方式，在帶有分叉結(jié)構(gòu)的通道中，檢測液滴參數(shù)后，按照預先設定的參數(shù)閾值，有選擇的通過電極接通電信號，產(chǎn)生的電場使附近的液滴受到介電力的“拉拽”，改變該液滴的運動方向，進而完成液滴的篩選。

但上述方式采用了較強的電場，其對液滴以及液滴內(nèi)部的樣本產(chǎn)生了不良影響，甚至導致使用這種方法篩選出的樣本的活性、功效、性能、狀態(tài)發(fā)生了不可逆的變化，影響了后續(xù)的應用。

本發(fā)明克服了上述技術(shù)的缺陷，在實現(xiàn)液滴篩選環(huán)節(jié)中不使用強電場，而是利用液滴自身的重力以及液滴在液體中的浮力，實現(xiàn)液滴的無損篩選。

本發(fā)明具有非常好的應用前景與市場預期。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的微流控方法，適用對象可以是內(nèi)部含有樣本的液滴，也可以內(nèi)部不含有樣本的液滴，其中，液滴中含有樣本的情形，樣本包括活性樣本與非活性樣本兩種。

本發(fā)明的微流控方法，適用對象包括體積在皮升至微升級別的液滴，也包括上述范圍之外的液滴。

在可供液體及液滴流動的通道內(nèi)，液滴與液滴之間、液滴與通道之間，存在與前述液滴不相溶的液體。

液滴周圍液體中可以包含如下多種成分中的若干種：表面活性劑、增加液滴穩(wěn)定性物質(zhì)、抑制液滴相互融合物質(zhì)、增加通道潤滑性能的物質(zhì)、上述以外對液滴內(nèi)樣本可以施加影響的物質(zhì)；本發(fā)明的應用中，液滴周圍液體中也可以不包含上述物質(zhì)。

上述對液滴內(nèi)樣本可以施加影響的物質(zhì)包括但不限于：氧氣、二氧化碳、鹽、消毒液、增稠劑、減稠劑、潤滑劑。

上述的通道指包含若干個端口，既可以采用空腔結(jié)構(gòu)形式，也可以采用通過端口與外界連通的非空腔結(jié)構(gòu)形式，包括但不限于：可容液滴運動的空腔結(jié)構(gòu)、微通道、導管、局部開放的水槽結(jié)構(gòu)等，本發(fā)明可以采用微流控芯片實現(xiàn)，也可借助其它帶有微通道結(jié)構(gòu)的器物實現(xiàn)。

通過上述與液滴不相溶的液體的驅(qū)動，液滴在帶有分叉結(jié)構(gòu)的上述通道內(nèi)運動，實現(xiàn)液滴分選處的通道的多個分叉中，至少有一個分叉在重力方向上的投影分量不為零，用于確保重力或浮力能夠作用到液滴，實現(xiàn)針對液滴的操控。

所述實現(xiàn)液滴分選的通道分叉形式，包含一分二、一分三、一分四、一分五、一分N，這里的一分N指一分五路以上的分支情形。

實現(xiàn)上述：用于液滴分選的通道分叉，在重力方向上的投影分量不為零的實現(xiàn)，選擇如下方法、措施中的一種或多種：

（1）實現(xiàn)液滴分選的通道制作時，實現(xiàn)液滴分選的通道分叉方向由水平向垂直過度。

（2）實現(xiàn)液滴分選的通道制作時，實現(xiàn)液滴分選的通道分叉方向與地球水平面呈一定夾角，用于密度小于周圍液體的液滴的篩選時，該實現(xiàn)液滴分選的通道分叉的局部或全部在液滴運動方向的矢量與重力矢量方向相反或夾角為鈍角，因為這時作用于液滴上的浮力大于液滴自身的重力，可實現(xiàn)液滴借助浮力自動經(jīng)向上傾斜的通道分叉“上浮”運動；用于密度大于周圍液體的液滴的篩選時，該實現(xiàn)液滴分選的通道分叉的局部或全部在液滴運動方向的矢量與重力矢量同向或夾角為銳角，因為這時作用于液滴上的浮力小于液滴自身的重力，可實現(xiàn)液滴借助重力自動經(jīng)通道分叉結(jié)構(gòu)的向下傾斜的分支“下沉”運動。