[發明專利]一種用于液滴無損失捕獲的微柱陣列微流控芯片及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110639981.4
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113318798B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 張濤;何宇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 杭州知閑專利代理事務所(特殊普通合伙) 33315
• 代理人: 朱朦琪

1.一種用于液滴無損失捕獲的微柱陣列微流控芯片，包括基底和與所述基底封接的含通道結構的芯片主體，其特征在于，所述芯片主體上的通道結構包括聯通的進樣區、液滴生成區、液滴分散區、液滴緩沖區、液滴捕獲區與出樣區；

所述液滴分散區內包括液滴分散結構，用于將形成的液滴經若干通道分散后同時進入液滴緩沖區；

所述液滴緩沖區的寬度需保證進入捕獲區內的液滴在與微柱碰撞時不發生破裂；

所述液滴捕獲區內設有微柱陣列，所述微柱陣列由若干微柱均勻排布組成，相鄰的若干微柱組成一個容置腔，利用所述微柱陣列組成的若干個容置腔用于液滴的分隔及捕獲；

所述容置腔的形狀選自正六邊形、正方形或正三角形；

所述容置腔形成的內切圓的直徑設為D₁，相鄰微柱的間隙值設為D₂，待捕獲液滴的直徑設為D，則D₂＜D≤D₁；

所述出樣區內還設有穩流結構，所述穩流結構選自多進一出的分支結構。

2.根據權利要求1所述的用于液滴無損失捕獲的微柱陣列微流控芯片，其特征在于：

所述微柱的高度為h，0h2D。

3.根據權利要求1所述的用于液滴無損失捕獲的微柱陣列微流控芯片，其特征在于，所述液滴捕獲區內還設有若干支撐柱，用于加固與所述基底的封接。

4.根據權利要求1所述的用于液滴無損失捕獲的微柱陣列微流控芯片，其特征在于：

所述進樣區內分別設有連續相進樣口和分散相進樣口；

所述液滴生成區內包括液滴生成結構，用于將連續相與分散相進行混合生成液滴；

所述出樣區內設有出樣口。

5.一種根據權利要求1～4任一項所述的用于液滴無損失捕獲的微柱陣列微流控芯片的制備方法，其特征在于，包括：

(1)加工帶有通道結構的芯片主體；

(2)加工基底；

(3)將所述芯片主體與所述基底進行封接；

所述芯片主體的材質選自聚二甲基硅氧烷、熱塑性材料、光固化材料、玻璃、硅片中的一種或多種；

所述基底的材質選自聚二甲基硅氧烷、熱塑性材料、光固化材料、玻璃、硅片中的一種或多種。

6.根據權利要求5所述的用于液滴無損失捕獲的微柱陣列微流控芯片的制備方法，其特征在于，所述芯片主體的材質選自光固化材料時，制備方法具體為：

(a)將光固化材料a覆蓋在模具之上，加蓋彈性支撐體，然后在光輻照下使光固化材料固化成帶有通道結構的光固化層，并與彈性支撐體連接，形成芯片主體；

(b)將光固化材料b固化成薄膜或厚塊作為基底，或者用硅烷偶聯劑修飾玻璃或者硅片作為基底；

(c)將芯片主體與基底緊密貼合，在光輻照下實現芯片封接；

所述光固化材料a與光固化材料b的組成相互獨立，按重量百分比計，材料組成包括：

光固化劑 95～99.9％；

光聚合引發劑 0.1～5.0％；

所述光固化劑包括含光固化官能團的單體和/或含光固化官能團的低聚物；

所述光固化官能團選自丙烯酸酯官能團、甲基丙烯酸酯官能團、巰基官能團、烯基官能團、乙烯基醚官能團、環氧基官能團中的一種或多種；

所述光聚合引發劑選自苯偶酰類化合物、烷基苯酮類化合物、酰基磷氧化物中的一種或多種。

7.一種根據權利要求1～4任一項所述的微柱陣列微流控芯片捕獲液滴的方法，其特征在于，包括：

將連續相與分散相分別經由進樣區通入所述微柱陣列微流控芯片內，在所述液滴生成區形成穩定的液滴，所述液滴流經所述液滴分散區后均勻地進入液滴緩沖區，流速經緩沖后進入所述液滴捕獲區，并被捕獲于所述容置腔內；

當制備油包水液滴時，所述連續相包括油相原料，選自礦物油、硅油、氟油、正十六烷、光固化油中的一種或多種。