[發明專利]一種三維交叉式液滴生成微流控裝置

有效

• 申請號: 202110677578.0
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113477284B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 沈君;崔佩霖;劉振宇
• 申請（專利權）人: 上海市寶山區吳淞中心醫院
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;B01L3/02
• 代理公司: 上海申浩律師事務所 31280
• 代理人: 冀海英

本發明涉及液滴生成技術領域。一種三維交叉式液滴生成微流控裝置，包括由從上至下堆疊設置的頂層蓋板、夾層蓋板及底層基板形成流道結構；頂層蓋板上開設有第一連續相入口接頭、分散相入口接頭以及第二連續相入口接頭；夾層蓋板上開設有第一連續相通孔、分散相通孔和第二連續相入口；夾層蓋板上還開設有第二連續相導流通道，底層基板上開設有第一連續相入口以及分散相入口，底層基板上還開設有第一連續相第一流道以及第一連續相第二流道，第一連續相第一流道的另一端、第一連續相第二流道、第二連續相導流通道的第二連續相傾斜流道與分散相流道匯聚導通，且匯聚點為液滴剪切處。相較二維液滴生成裝置，三維交叉結構剪切液滴效率提升。

技術領域

本發明涉及液滴生成技術領域，具體是液滴生成微流控裝置。

背景技術

近年來，液滴微流控已被應用于很多領域，如藥物輸送、材料合成、芯片診斷、化學反應以及微反應器等。液滴的生成在此過程中尤為重要，不僅需要控制分散相和連續相的流速，實現穩定、大小均一的液滴生成，還需要保證液滴的高效率生成，為此，大量研究通過流道結構的改變、連續相流體種類的更換以及通道表面改性對液滴生成進行探索。

目前液滴生成裝置大多采用T型通道，其具有的單一連續相入口和單一分散相入口，雖然結構簡單，但是液滴生成較為低效。專利CN104826674A公開了一種實現液滴生成的反Y型通道微流控芯片，其在傳統T型流道的基礎上，進行優化設計使連續相通道與分散相通道具有最優夾角，形成Y型，提升液滴生成效率，但是兩個連續相入口設計有限，且二維流道對液滴剪切效率的進一步提升也并不有利。

專利CN110624616A公開了一種用于高通量微液滴生成的三維微流控裝置及方法，其優化流道結構，雖然提升了生成液滴的效率，但是其連續相采用了液體油。在以往液滴生成裝置的專利中，大多數都是在不混溶的油-液系統中進行的：主要是油和水分別作為連續相和分散相，雖然油-液系統有利于生成穩定且大小均一的液滴，但是后期需將液滴從油中分離出來，必須經過復雜的后處理過程，且油-液系統的低雷諾數明顯影響液滴生成的效率。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種三維交叉式液滴生成微流控裝置，以解決以上至少一個技術問題。

為了達到上述目的，本發明提供了一種三維交叉式液滴生成微流控裝置，包括一封閉的流道結構，其特征在于，所述流道結構由從上至下堆疊設置的頂層蓋板、夾層蓋板及底層基板形成；

所述頂層蓋板上開設有第一連續相入口接頭、分散相入口接頭以及第二連續相入口接頭；

所述夾層蓋板上開設有第一連續相通孔、分散相通孔和第二連續相入口，所述第一連續相通孔與第一連續相入口接頭對接導通，所述分散相通孔與所述分散相入口接頭對接導通，所述第二連續相入口與所述第二連續相入口接頭對接導通；

所述夾層蓋板上還開設有第二連續相導流通道，所述第二連續相導流通道包括相互導通的橫向導流的第二連續相水平流道以及傾斜向下導流的第二連續相傾斜流道，所述第二連續相水平流道與所述第二連續相入口導通；

所述底層基板上開設有第一連續相入口以及分散相入口，所述第一連續相入口與所述第一連續相通孔對接導通，所述分散相入口與所述分散相通孔導通；

所述底層基板上還開設有左右鏡像對稱設置的第一連續相第一流道以及第一連續相第二流道，所述第一連續相第一流道以及所述第一連續相第二流道的一端與所述第一連續相入口導通；

所述底層基板上還開設有與所述分散相入口導通的分散相流道；

所述第一連續相第一流道的另一端、所述第一連續相第二流道的另一端、第二連續相傾斜流道的出口與所述分散相流道四者匯聚導通，且匯聚點為液滴剪切處，所述匯聚點與液滴生成流道聯通。

進一步優選地，所述第一連續相第一流道以及第一連續相第二流道均包括相互導通的水平段、豎直段以及傾斜段；