[發明專利]通道上下兩壁面指定位置可變形的微流控芯片

有效

• 申請號: 201610836147.3
• 申請日: 2016-09-20
• 公開（公告）號: CN106391152B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 劉趙淼;王翔;逄燕
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了通道上下兩壁面指定位置可變形的微流控芯片，微流控芯片由上凹槽層、主通道薄膜層、下凹槽薄膜層和基底層四部分依次鍵合組成；離散相液體順著第一離散相入口從第二連續相入口流入，連續相液體順著第一連續相入口從第二離散相入口流入，兩者在通道結構的交匯處相遇，離散相液體破碎形成液滴并隨連續相一起沿著通道往下游流動，最終順著第二出口流出微流控芯片。在流動過程中，由于PDMS材料本身具有彈性，并且在上凹槽結構和下凹槽結構處具有較小的抗彎剛度以及變形的空間，使得PDMS薄層在液體作用下發生變形以及振動，進而影響液體的流動以及液滴的生成過程。

技術領域

本發明涉及一種基于常規微通道的微流控芯片，在微通道上下兩壁面的指定位置處設置外加結構，使壁面可變形。通過設計不同的外加結構以調節可變形部分的位置或尺寸，進而影響通道內部的流動狀況，起到調節液滴或氣泡生成的作用。

背景技術

隨著社會的進步，地球上日益枯竭的資源與人們不斷增長的需求成為一個非常突出的矛盾，在科學研究和生產實踐中如何利用更少量的樣品來實現同樣甚至更好的功能逐漸吸引人們的關注，也是近年來的研究熱點，微流控芯片技術就是其中一種滿足這些要求的新興領域。

微流控芯片技術是在特征尺度為微米級的芯片上進行一系列操作以實現特定功能的新型技術，通常涉及到力學、化學、物理學等多個基礎學科領域，并越來越多地向多學科交叉領域方向發展，可實現的功能也越來越多，包括新型材料的制備、納米粒子的合成、細胞的在線培養和藥物篩選等功能都已經成為比較成熟的技術。由于芯片的整體尺寸很小，在實現上述功能的同時只需要消耗很少量的樣品，為一些稀有材質的實驗提供了非常節約的途徑，極大降低了研究成本。此外，微流控技術還可以提高反應速率，增加反應的平行操作數量，減少各單元之間的泄漏和污染，以及多種功能的友好兼容。

微流控芯片在實現各種功能時，有很大一部分需要將液滴或氣泡這種工具作為獨立的化學反應、樣品輸運和組分混合單元來使用，其均勻度對整個過程起到非常重要的影響，需要人們更加關注基于微流控系統的微尺度液滴生成及其均勻度控制。其中，通過改變芯片結構來調整液滴的均勻度是一種簡便可行的方法。

發明內容

本發明基于常用生成微液滴/氣泡的微通道結構，通過改變通道上下壁面指定位置處的壁面類型而使其可變形，以達到調節液滴/氣泡生成效果的目的。

本發明所述的通道上下兩壁面指定位置可變形的微流控芯片，主要結構如下：

微流控芯片由上凹槽層1、主通道薄膜層2、下凹槽薄膜層3和基底層4四部分依次鍵合組成。

上凹槽層1的下底面為開口側，上凹槽層1下底面的開口側上設有上凹槽結構7，上凹槽層1上設有三個通孔分別是第一連續相入口5、第一離散相入口6、第一出口8；主通道薄膜層2的下底面為開口側，主通道薄膜層2下底面的開口側設有通道結構12，主通道薄膜層2上設有三個通孔分別是第二連續相入口9、第二離散相入口10、第二出口11，通道結構12的上游分別與第二連續相入口9和第二離散相入口10相連接，通道結構12的下游與第二出口11相連接；下凹槽薄膜層3的下底面為開口側，開口側包含下凹槽結構13。第二連續相入口9、第二離散相入口10、第二出口11、通道結構12組成主通道。

微流控芯片的四部分互相配合使用，第一連續相入口5和第二連續相入口9相連組成連續相通孔，第一離散相入口6和第二離散相入口10相連組成離散相通孔，第一出口8和第二出口11相連組成出口通口；上凹槽結構7與通道結構12之間的間隔層，下凹槽結構13與通道結構12之間的間隔層均為可變形壁面，間隔層的間距要足夠小于主通道的寬度和高度。

常規微通道結構的芯片不設置上凹槽結構7和下凹槽結構13。