[發明專利]多級反應微流道結構、微流控芯片和非均相反應方法

在審

• 申請號: 202110043940.9
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112755933A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 王超;蔣志強;李嘉輝
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;B01J4/02;B01J4/00;B01L3/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 黃忠

本申請提供了多級反應微流道結構、微流控芯片和非均相反應方法，多級反應微流道結構包括：連續外三角擴張聚焦單元、主動閥定量均勻控制單元和多級非均相反應池單元；連續外三角擴張聚焦單元包括：連續外三角擴張聚焦流道和連續液相流道；主動閥定量均勻控制單元包括第一主動閥、第二主動閥和第三主動閥，第一主動閥包括內置閥塞、氣相通道和氣體緩沖室；連續液相流道內壁設有內置閥塞；多級非均相反應池單元包括一級非均相反應池單元和二級非均相反應池單元。本申請解決了如何設計一種微流控裝置和操作工藝，使其能夠在生成高分散液滴、顆粒的基礎上，實現快速準確的定量控制進行精確高效非均相反應，且提高反應的充分性的技術問題。

技術領域

本申請涉及微流控技術領域，尤其涉及一種多級反應微流道結構、微流控芯片和非均相反應方法。

背景技術

隨著科技的發展，越來越多個領域(能源、免疫、生化等)需要使用微型化反應手段進行高分散微量精準的操作，微流控技術由于可以實現很多難以完成的微加工和微操作受到了廣泛的關注。微流控是利用微管道和裝置對微量顆粒(或樣品)進行一些常規方法所無法實現的操控。它可以將生物檢測、一系列生物化學反應以及各類樣品制備集成到微小的芯片上進行特殊操作，在多領域都具有廣泛的應用前景。

目前，常規的液滴或微球顆粒制備過程，主要是通過大尺度下的機械攪拌法，這樣并不能精準篩選特定粒徑尺寸的微球顆粒，且顆粒分散性低，參與反應的液滴(或顆粒)數量過多過少都不能保證反應的高效進行。可以通過特殊結構的微流控系統對液滴(或顆粒)進行均勻分散，定量控制后再進行有效、充分的反應，能有效地提高效率和實驗成功率。

使用微流控生成(或包裹顆粒的液滴)的方法有很多，主動式需外加磁場電場；被動式通常采用迪恩流，無需能量輸入，裝置簡便易維護、體積小。被動迪恩流由于其操作簡單方便且均勻高效成為目前微流控聚焦液滴(或包裹顆粒的液滴)最有效的方式之一。通過被動迪恩流聚焦，在微通道中可以將紊亂散布的微球、液滴聚焦形成特定位置等間距排布的微球、液滴隊列。雖然在一定程度上實現液滴(或顆粒)的分散，但是需要一定長度螺旋形彎流道才能達到目的，而且很難進行精準的定量控制。

因此，如何設計一種微流控裝置和操作工藝，使其能夠在生成高分散液滴、顆粒的基礎上，實現快速準確的定量控制進行精確高效非均相反應，且提高反應的充分性，成為本領域技術亟待解決的問題之一。

發明內容

本申請的目的是提供一種多級反應微流道結構、微流控芯片和非均相反應方法，用于解決如何設計一種微流控裝置和操作工藝，使其能夠在生成高分散液滴、顆粒的基礎上，實現快速準確的定量控制進行精確高效非均相反應，且提高反應的充分性的技術問題。

為解決上述問題，本申請提供了多級反應微流道結構，包括：連續外三角擴張聚焦單元、主動閥定量均勻控制單元和多級非均相反應池單元；

所述連續外三角擴張聚焦單元包括：連續液相進樣口、連續外三角擴張聚焦流道、連續液相流道、進氣口和進氣流道；

所述連續液相進樣口和所述連續外三角擴張聚焦流道進液端連通，所述連續液相流道進液端和所述連續外三角擴張聚焦流道的出液端連通，所述進氣流道的出氣端與所述連續液相流道連通，所述進氣流道的經進氣端與所述進氣口連通；

所述多級非均相反應池單元包括一級非均相反應池單元和二級非均相反應池單元；

所述一級非均相反應池單元包括：第一反應液相進樣口、第一反應液相流道、第一非均相反應池和第一出液流道；

所述第一反應液相流道的進液端與所述第一反應液相進樣口連通，出液端與所述第一非均相反應池的進液端連通，所述連續液相流道的出液端與所述第一非均相反應池的進液端連通，所述非均相反應池的出液端與所述第一出液流道的進液端連通；

所述二級非均相反應池單元包括：第二反應液相進樣口、第二反應液相流道、第二非均相反應池、第二出液流道和混合相出樣口；