一种离心式液滴微流控芯片制造技术

本发明专利技术涉及一种离心式液滴微流控芯片，其包括：一基片以及一安装在该基片上的盖片，所述盖片包括：一油相储存腔；一水相储存腔；一与所述油相储存腔和所述水相储存腔相连的液滴生成结构；以及一与所述液滴生成结构相连并设有至少一个储油结构的液滴储存腔，所述储油结构具有至少一开口；其中，所述油相储存腔和水相储存腔距离所述离心轴的距离小于所述液滴储存腔距离所述离心轴的距离。本发明专利技术通过储油结构，调节降低了平均分散相分数，提高了液滴稳定性，保证了离心力芯片中液滴在储存及加热过程中不发生融合，使该芯片在生物、化学、医疗诊断等研究应用领域具有广泛的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种离心式液滴微流控芯片
本专利技术涉及一种微流控芯片，尤其涉及一种离心式液滴微流控芯片。
技术介绍
在微流控
，离心力驱动受到了广泛关注，主要是因为：(1)不需要外接泵，使得成本降低以及设备便携性提高；(2)可以在离心力微流控芯片上实现并行检测，大大提高了检测效率；(3)利用油水密度差，可以达到致密排布液滴的目的，有效提高结构的空间利用率与结果读取的简便性。目前所研究的离心式液滴微流控芯片，如申请号为201710855088.9、201610069321.6等中国专利申请中公开的离心式液滴微流控芯片，均借助离心力生成液滴。然而，在实际过程中，在离心力作用下，(1)由于油水两相的密度差异，导致液滴储存腔中的油水相在离心过程中不断分层，液滴间的油相与表面活性剂损失越来越多(可类比：洗衣机脱水的过程)，并且随着液滴数目的增多，堆积在下层的液滴变形也越来越严重，液滴之间的油膜越来越薄，平均分散相分数增加，进而使得液滴的稳定性变差；(2)微流控芯片材料的亲油性与多孔性，会在一定程度上吸收油相；(3)由于化学反应或者医疗诊断(如聚合酶链式反应、环介导等温扩增反应)的需求，液滴往往需要经历一定程度的加热过程，温度的升高使得液滴自身能量升高，处于更加不稳定的状态；这些因素都会造成离心式微流控芯片中液滴的稳定性变差，最终有很大可能发生液滴间的融合，造成结果统计的不便与不准确，最终导致实验的失败。因此，如何提供一种离心式微流控芯片，以保证液滴的稳定储存，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术旨在提供一种离心式液滴微流控芯片，以保证液滴的稳定储存。本专利技术所述的一种离心式液滴微流控芯片，其用于绕一离心轴做离心运动，该芯片包括：一基片以及一安装在该基片上的盖片，所述盖片包括：一油相储存腔；一水相储存腔；一与所述油相储存腔和所述水相储存腔相连的液滴生成结构；以及一与所述液滴生成结构相连并设有至少一个储油结构的液滴储存腔，所述储油结构有至少一开口，且当所述油相储存腔中油相的密度大于所述水相储存腔中水相的密度时，所述开口朝向所述离心轴敞开，当所述油相的密度小于所述水相的密度时，所述开口背向所述离心轴敞开；其中，所述油相储存腔和水相储存腔距离所述离心轴的距离小于所述液滴储存腔距离所述离心轴的距离。在上述的离心式液滴微流控芯片中，所述油相储存腔设有一油相进样口和一油相通气孔；所述水相储存腔设有一水相进样口和一水相通气孔；所述液滴储存腔设有一油相填充口、一油相排出口以及两个密封口。在上述的离心式液滴微流控芯片中，所述储油结构包括：一具有所述开口的半圆环柱，或者一具有所述开口的U形柱。在上述的离心式液滴微流控芯片中，所述储油结构包括：一矩形柱，其位于所述半圆环柱或U形柱的两侧边缘所在的平面上，且所述半圆环柱或U形柱的两侧边缘分别与所述矩形柱的与之相对的两侧边缘之间形成有通道。在上述的离心式液滴微流控芯片中，所述液滴生成结构为T型结构或流动聚焦型结构。在上述的离心式液滴微流控芯片中，所述油相储存腔和水相储存腔的容积为10μL-100μL。在上述的离心式液滴微流控芯片中，所述储油结构的容积为2nL-0.2μL。在上述的离心式液滴微流控芯片中，所述基片和盖片通过等离子体处理键合、热键合、超声键合或双面胶贴合工艺安装在一起。在上述的离心式液滴微流控芯片中，所述芯片的材料为玻璃、硅、石英、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷之中的至少一种。由于采用了上述的技术解决方案，本专利技术利用集成在液滴储存腔中的储油结构，事先在其中填充油相；液滴在离心力作用下，不断在液滴储存腔中堆积，但是由于储油结构可以在离心运动中对液滴储存腔中的油相相对运动起到阻拦作用，因此液滴并不会进入储油结构内，由此并不影响原先保存在储油结构中的油相量。在离心式芯片的静止过程中，储油结构中的油相通过通道释放出来，使得储油结构周围的液滴间油膜增厚，平均分散相分数(用以表征液滴的拥挤程度，计算方法为分散相(即液滴)体积/区域总体积)减小，增加液滴的稳定性。附图说明图1是本专利技术一种离心式液滴微流控芯片的结构示意图；图2是本专利技术中盖片的结构示意图；图3a是本专利技术中液滴储存腔与储油结构的一种实施例的示意图；图3b是本专利技术中液滴储存腔与储油结构的另一种实施例的示意图；图4是本专利技术实施例中液滴生成结构示意图；图5是本专利技术实施例中液滴产生结果示意图；图6是本专利技术实施例中液滴静置后储油结构发挥作用的示意图；图7是本专利技术实施例的明场结果示意图；图8是本专利技术实施例的荧光结果示意图。具体实施方式下面结合附图，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述。如图1-3a、3b所示，本专利技术，即一种离心式液滴微流控芯片，其用于绕离心轴O做离心运动，该芯片包括：基片A和安装在基片A上的盖片B，其中，盖片B包括：油相储存腔1，其具有：油相进样口8和油相通气孔9；水相储存腔2，其具有：水相进样口10和水相通气孔11；液滴生成结构7，其通过第一微流沟道5与油相储存腔1相连，并通过第二微流沟道6与水相储存腔2相连；以及设有至少一个储油结构4的液滴储存腔3，其与液滴生成结构7相连，并且还具有：油相填充口12、油相排出口14以及两个分别用于实现油相填充口12、油相排出口14的密封的密封口13，其中，储油结构4具有至少一开口，且当油相储存腔1中油相的密度大于水相储存腔2中水相的密度时，该开口朝向离心轴O敞开，当油相的密度小于水相的密度时，该开口背向离心轴O敞开；其中，油相储存腔1和水相储存腔2距离离心轴O的距离小于液滴储存腔3距离离心轴O的距离，从而使得油相和水相可以在离心力作用下存在远离离心轴O的运动趋势，从而生成液滴进入液滴储存腔3。在本实施例中，多个储油结构4可以交错排列，且各储油结构4之间之间的间距保持一致，从而可以使整个液滴储存腔3中的液滴最终分散效果相当，并且交错排列有利于一开始油相在液滴储存腔3中由于表面张力而自发浸润。如图3a所示，在本实施例中，每个储油结构4包括：具有开口的半圆环柱41以及矩形柱42，其中，矩形柱42位于半圆环柱41的两侧边缘所在的平面上，且半圆环柱41的两侧边缘分别与矩形柱42的与之相对的两侧边缘之间形成有通道40。如图3b所示，在另一个实施例中，每个储油结构4可以包括：具有开口的U形柱41’；当然，该实施例中也可以包括如图3a中所示的矩形柱。需要注意的是：(1)储油结构的形状并不仅限于半圆环柱或者U形柱，在此基础上将储油结构简单变形(如，椭圆环柱，三角形环柱，梯形环柱等)均在本专利技术的保护范围内；(2)在储油结构中增加矩形柱是为了在芯片做离心运动时液滴不会进入储油结构而影响储油效率，但是如果将储油结构做的足够深，那么进入的液滴将不会对储存的油相量有较大影响，因此矩形柱的存在可视储油结构的大小与形状而定，并不是必须的。在本实施例中，油相储存腔1和水相储存腔2的容积为10μL-100μL；液滴生成结构7可以为常用的液滴生成结构，如：T型结构、流动聚焦型结构等；储油结构4的容积为2nL-0.2μL。在本实施例中，基片A与盖片B通过微流控常用技术，如等离子体处理键合、热键合、超声键合以及双面胶贴合等工艺组装而成。另外，本专利技术的离心式液滴微流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离心式液滴微流控芯片，其用于绕一离心轴做离心运动，该芯片包括：一基片以及一安装在该基片上的盖片，其特征在于，所述盖片包括：一油相储存腔；一水相储存腔；一与所述油相储存腔和所述水相储存腔相连的液滴生成结构；以及一与所述液滴生成结构相连并设有至少一个储油结构的液滴储存腔，所述储油结构具有至少一开口，且当所述油相储存腔中油相的密度大于所述水相储存腔中水相的密度时，所述开口朝向所述离心轴敞开，当所述油相的密度小于所述水相的密度时，所述开口背向所述离心轴敞开；其中，所述油相储存腔和水相储存腔距离所述离心轴的距离小于所述液滴储存腔距离所述离心轴的距离。

【技术特征摘要】
1.一种离心式液滴微流控芯片，其用于绕一离心轴做离心运动，该芯片包括：一基片以及一安装在该基片上的盖片，其特征在于，所述盖片包括：一油相储存腔；一水相储存腔；一与所述油相储存腔和所述水相储存腔相连的液滴生成结构；以及一与所述液滴生成结构相连并设有至少一个储油结构的液滴储存腔，所述储油结构具有至少一开口，且当所述油相储存腔中油相的密度大于所述水相储存腔中水相的密度时，所述开口朝向所述离心轴敞开，当所述油相的密度小于所述水相的密度时，所述开口背向所述离心轴敞开；其中，所述油相储存腔和水相储存腔距离所述离心轴的距离小于所述液滴储存腔距离所述离心轴的距离。2.根据权利要求1所述的离心式液滴微流控芯片，其特征在于，所述油相储存腔设有一油相进样口和一油相通气孔；所述水相储存腔设有一水相进样口和一水相通气孔；所述液滴储存腔设有一油相填充口、一油相排出口以及两个密封口。3.根据权利要求1所述的离心式液滴微流控芯片，其特征在于，所述储油结构包括：一具有所述开口的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洪波，朱敏杰，高则航，彭伙，赵辉，吴蕾，赵建龙，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31