[發明專利]微流控芯片及應用其的微液滴產生裝置

有效

• 申請號: 201710053913.3
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106807463B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 張家銘;段慧玲;嵇慶磊
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

本發明提供了一種微流控芯片及應用其的微液滴產生裝置。該微流控芯片呈T形結構，包括：連續相進口部，為T形結構的一直通部，其內部形成連續相通道；分散相進口部，為T形結構的旁通部，其內部形成分散相通道；以及微液滴出口部，為T形結構的另一直通部，其內部形成微液滴通道。其中，連續相通道、分散相通道和微液滴通道在微流控芯片的內部交匯，在交匯處靠近微液滴通道的一側，形成錐形通道。本發明在主通道的下游存在一個小尺度的錐形通道，當連續相流經該錐形通道時可以產生更多的剪切力，從而可以容易的產生100μm以下的微液滴。

技術領域

本發明涉及微流控技術領域，尤其涉及一種微流控芯片及應用其的微液滴產生裝置。

背景技術

微液滴(Droplet)是近年來在微流控芯片上發展起來的一種操控微小體積液體的技術，其原理是：將兩種互不相溶的液體，以其中的一種為連續相，另一種為分散相，連續相和分散相同時進入微通道后，在微通道的作用下，分散相以微小體積(10^-16～10^-11L)單元的形式分布于連續相中，形成一系列分散的微液滴。微液滴技術可以方便的操控微小體積的液滴，廣泛應用于生物，化學，材料等領域，具有廣泛的應用前景，其中如何便捷穩定的產生微液滴是關鍵。

目前，絕大部分微液滴產生裝置都是平面類型的微流控芯片。圖1和圖2為現有技術1(CN 103386333A)的微流控芯片的結構示意圖。請參照圖1和圖2，該微流控芯片由PMMA基片使用激光雕刻結合熱壓鍵合方法進行制備。其中，蓋片層A上加工有油相進口a、水相進口b和液滴出口h；流體通道層B上加工有油相引入通道c、液滴生成腔室f和液滴通道g；中間層C上加工有陣列的通孔結構i；流體通道層D上加工有水相引入通道d和水相存儲腔室e；基底層E為空白基片。上述微流控芯片中批量生成液滴的操作過程如示意圖2所示：使用注射泵往油相通道中注入有機相，例如礦物油、十六烷等；同時使用注射泵往水相通道中注入純水或樣品的水溶液，則該溶液流經水相引入通道進入一端封閉的水相存儲腔室，最后從陣列的通孔結構往上層的液滴生成腔室運行，在油相的作用下，則一次性形成多個油包水型的微液滴，液滴的數量取決于微通孔的數量；最后生成的微液滴從液滴通道、出口流出，可以使用導管或燒杯等進行液滴的收集。

然而，對于上述微液滴產生裝置而言，其制作方法通常要包括光刻，濕法刻蝕，玻璃管裝配，熱壓聚合物成型等。光刻和濕法刻蝕技術需要昂貴的儀器和超凈室以及煩瑣的步驟，一般實驗室與公司無法提供上述條件，因此制約了微流控微液滴技術的應用；玻璃管裝配和熱壓有機聚合物的技術雖不需要特別昂貴的儀器，但是煩瑣的手工制作步驟與制作時間嚴重降低了芯片制作效率與制作質量，使得微流控微液滴技術難以推廣。另外，上述技術制作的芯片都是不可拆卸的，一旦有部分堵塞或者損壞，很難更換與維護。此外，上述技術都屬于平面加工方法，很難制造三維結構，基于此，目前液滴的生成技術主要是平面的T型微通道以及共聚焦微通道結構，這限制了微流控微液滴技術的發展。

近兩年，3D打印技術的興起為微流控芯片的制作提供了一種簡單便捷的方法，一些3D打印的微流控芯片開始見諸報道。利用3D打印技術制作芯片簡單快速，不需要昂貴的設備與環境，避免了復雜的制作步驟和相對的高昂成本，但是由于未固化的打印膠很難從微小的通道中排出，目前利用3D打印技術制作的微通道尺寸仍然比較大，使得隨之產生的微液滴尺寸也比較大，無法滿足目前的需求，這導致具有許多優點的3D打印技術目前無法廣泛應用于微流控微液滴芯片的制備。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決或者至少部分緩解上述技術問題，本發明提供了一種微流控芯片及應用其的微液滴產生裝置。

(二)技術方案