一种液滴阵列生成装置及其制备方法和应用制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种液滴阵列生成装置，包括基底、设置在所述基底上的滚筒以及设置在所述滚筒外周面的微槽芯片，所述基底靠近所述滚筒的一侧表面设置有密封胶；所述微槽芯片包括与所述滚筒贴合设置的芯片基体以及设置在所述芯片基体上的微槽阵列结构，所述微槽阵列结构由间隔排布在所述芯片基体上的多个微槽形成，当液体置于所述基底与所述滚筒之间并滚动所述滚筒，所述液体进入多个所述微槽以形成多个液滴，同时所述微槽芯片与所述密封胶结合并与所述滚筒脱离，所述密封胶密封多个所述微槽，形成液滴阵列。本发明专利技术提供的液滴生成装置制得的液滴阵列中各个液滴大小均一，且重复性好，制备过程简单、效率高，在医药生物领域有广泛的应用前景。

A Droplet Array Generator and Its Preparation Method and Application

The invention provides a droplet array generating device, which comprises a base, a drum arranged on the base and a microchannel chip arranged on the peripheral surface of the drum. The base is provided with a sealing glue on one side of the surface of the drum. The microchannel chip includes a chip substrate fitted with the drum and a microchannel array structure arranged on the chip substrate. The microgroove array structure is formed by a plurality of microgrooves spaced on the chip substrate. When the liquid is placed between the substrate and the drum and rolls the drum, the liquid enters the microgrooves to form a plurality of droplets, while the microgroove chip is combined with the sealant and separated from the drum, and the sealant seals the microgrooves to form a droplet array. Column. The droplet array made by the droplet generating device provided by the invention has uniform droplet size, good repeatability, simple preparation process and high efficiency, and has wide application prospect in the field of medicine and biology.

【技术实现步骤摘要】
一种液滴阵列生成装置及其制备方法和应用
本专利技术涉及微流控芯片
，特别涉及一种液滴阵列生成装置及其制备方法和应用。
技术介绍
目前，微液滴的捕集广泛应用于医学诊断、制药和生物学等研究领域中，例如：数字PCR技术等；但是，基于注射泵的微通道的微流控芯片的捕集率低和时间密集的程序低，并且需要使用大量的机械泵和附件来处理液体，主要表现在：微流体在流动过程中粘度阻力很大，使机械泵驱动细长管道内的流体困难，并且机械微泵在处理液体的过程中会破坏流体中的生物分子或使生物分子变性；此外，机械泵包含微型可控部件，价格昂贵。微流体易受微流体管道中气泡的影响，使机械泵中的液压很难控制。利用微流道注射的方法实现微珠捕获，不仅需要大型的注射泵和辅助程序来处理液体，而且这种化学修饰的过程不可逆转，过程复杂，且生成的液滴均一性差。因此，传统的技术方案中存在的微流控芯片存在液滴生成效率低和液滴大小难以控制、尺寸不均一等问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种液滴阵列生成装置，通过滚动滚筒，利用微槽与液体接触时产生的剪切力，产生液滴并使液滴进行微槽中；与此同时，微槽芯片与密封胶结合并与滚筒脱离，密封胶密封微槽，形成液滴阵列，其中制得的液滴大小均一，且重复性好，制备过程简单、效率高，在医药生物领域有广泛的应用前景。第一方面，本专利技术提供了一种液滴阵列生成装置，包括基底、设置在所述基底上的滚筒以及设置在所述滚筒外周面的微槽芯片，所述基底靠近所述滚筒的一侧表面设置有密封胶；所述微槽芯片包括与所述滚筒贴合设置的芯片基体以及设置在所述芯片基体上的微槽阵列结构，所述微槽阵列结构由间隔排布在所述芯片基体上的多个微槽形成，当液体置于所述基底与所述滚筒之间并滚动所述滚筒，所述液体进入多个所述微槽以形成多个液滴，同时所述微槽芯片与所述密封胶结合并与所述滚筒脱离，所述密封胶密封多个所述微槽，形成液滴阵列。在本专利技术中，当所述微槽与所述液体接触时，微槽开口处会对液体产生剪切力，从而形成单个液滴并进入微槽中；与此同时，微槽芯片与密封胶结合并脱离滚筒，密封胶将容置有单个液滴的微槽密封，从而形成液滴阵列。可选的，所述微槽的横截面为半椭圆形、三角形或四边形。进一步的，所述微槽的横截面为半椭圆形。可选的，所述微槽的纵截面为三角形或四边形。进一步的，所述微槽的纵截面为平行四边形。在本专利技术中，平行四边形包括了正方形、长方形和一般的平行四边形。更进一步的，所述微槽为斜槽。所述微槽的侧壁倾斜设置在所述芯片基体内。也就是说，所述微槽的纵截面与所述芯片基体的夹角为锐角，即所述微槽的纵截面为一般的平行四边形。在本专利技术中，微槽横截面为半椭圆形且为斜槽时，更容易产生剪切力，对液体产生剪切，从而产生液滴进入微槽中，且斜槽比垂直槽更不易产生气泡和死区，并且能够利用三维表面能梯度及拉普拉斯压差实现液体的自发流动，使液体在微槽截面的毛细力的作用下填充微槽，无需复杂的机械注射泵装置，具有操作过程简单和可重复性高的特点。进一步的，所述平行四边形中锐角为45°。可选的，所述液滴与所述斜槽的倾斜角度的关系为：α≤180°-2θ其中，θ为所述液滴的杨式接触角。在本专利技术中，所述斜槽的倾斜角度不大于所述液滴的杨式接触角的两倍的补角。在本专利技术中，所述斜槽的倾斜角度即为所述微槽纵截面的平行四边形中锐角的角度。可选的，所述微槽横截面的长半轴为6μm-12μm，短半轴为1.5μm-5μm。在本专利技术中，密封胶通过光照、化学反应等多种方式实现固化。可选的，所述密封胶为光固化胶，所述液滴阵列生成装置还包括光源，所述光源用于照射所述密封胶，以使所述密封胶固化密封多个所述微槽。可选的，所述液滴阵列生成装置还包括与所述滚筒连接的驱动器，所述驱动器用于驱动所述滚筒滚动。本专利技术第一方面提供了一种液滴阵列生成装置，通过滚动滚筒，利用微槽与液体接触时产生的剪切力，产生液滴并使液滴进行微槽中；与此同时，微槽芯片与密封胶结合并与滚筒脱离，密封胶密封微槽，形成液滴阵列，其中制得的液滴大小均一，且重复性好，制备过程简单、效率高。第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述的液滴阵列生成装置的制备方法，包括：提供微槽芯片模板，在所述微槽芯片模板上浇铸微槽芯片成型材料，经固化处理后剥离所述微槽芯片模板，获得微槽芯片；提供滚筒，将所述微槽芯片贴合在所述滚筒的外周面；提供基底，所述基底表面设置有密封胶，将所述滚筒设置于所述基底表面，即可获得液滴阵列生成装置。可选的，所述微槽芯片模板的制备方法包括：提供一基体，对所述基体依次进行等离子体处理、匀胶、前烘、斜曝光、后烘、显影以及清洁处理，形成所述微槽芯片模板。进一步的，对所述基体依次进行等离子体处理、匀胶、前烘、斜曝光、后烘、显影以及清洁处理，包括：对所述基体进行等离子体处理；向等离子体处理后的所述基体的一侧滴入光刻胶，并对所述基体进行甩胶处理以获得预设厚度的光刻胶基体；对所述光刻胶基体进行前烘处理；调节所述前烘处理后的光刻胶基体与光源的夹角为预设夹角，对所述光刻胶基体进行曝光处理；对所述曝光处理后的光刻胶基体进行后烘处理；将后烘处理后的所述光刻胶基体放置于显影液中浸泡进行显影处理；对显影处理后的所述光刻胶基体进行清洗处理以获得所述微槽芯片模板。可选的，所述曝光处理为斜曝光处理。可选的，所述微槽芯片通过静电作用贴合在所述滚筒外周面。本专利技术第二方面提供了一种液滴阵列生成装置的制备方法，操作工艺简单，成本低，可以大批量制备液滴阵列生成装置，通过控制制备工艺中微槽芯片模板中微槽阵列的大小，从而控制形成的液滴的尺寸，有利于液滴阵列生成装置的应用。第三方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述的液滴阵列生成装置在生物医药
中的应用。可选的，所述液滴阵列生成装置在数字PCR中的应用。具体的，可以但不限于为，提供PCR试剂，其中包括了PCR反应所需的试剂以及基因片段，将PCR试剂置于滚筒与基底之间，滚动滚筒，使PCR试剂进入微槽中，并被密封胶密封，形成液滴阵列；将微槽芯片与柔性衬底分离后置于PCR仪中进行反应，并通过荧光检测，根据泊松分布原理及阳性液滴的个数与比例得到基因片段的起始拷贝数或浓度。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种液滴阵列生成装置，芯片基体贴合在滚筒的外周，滚筒设置于基底的表面，并在基底上滚动，当液体置于基底与滚筒之间，滚动滚筒，使微槽芯片与液体接触，利用微槽对液体的剪切力，产生液滴并使液滴进行微槽中；与此同时，微槽芯片与密封胶结合并与滚筒脱离，密封胶密封微槽，形成液滴阵列，制得的液滴大小均一，重复性好，且制备过程简单、效率高；本专利技术还提供了该液滴阵列生成装置的制备方法，操作工艺简单，成本低，尺寸可控，有利于液滴阵列生成装置在医药生物领域的广泛应用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1为本专利技术一实施例提供的一种液滴阵列生成装置的结构示意图；图2为本专利技术一实施例提供的一种微槽芯片的俯视图；图3为图1中虚线框区域的放大图；图4为本专利技术一实施例提供的一种液滴阵列生成装置制备液滴阵列的原理示意图；图5为实施例1制得的液滴扫描图，其中，图5中(a)为在标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液滴阵列生成装置，其特征在于，包括基底、设置在所述基底上的滚筒以及设置在所述滚筒外周面的微槽芯片，所述基底靠近所述滚筒的一侧表面设置有密封胶；所述微槽芯片包括与所述滚筒贴合设置的芯片基体以及设置在所述芯片基体上的微槽阵列结构，所述微槽阵列结构由间隔排布在所述芯片基体上的多个微槽形成，当液体置于所述基底与所述滚筒之间并滚动所述滚筒，所述液体进入多个所述微槽以形成多个液滴，同时所述微槽芯片与所述密封胶结合并与所述滚筒脱离，所述密封胶密封多个所述微槽，形成液滴阵列。

【技术特征摘要】
1.一种液滴阵列生成装置，其特征在于，包括基底、设置在所述基底上的滚筒以及设置在所述滚筒外周面的微槽芯片，所述基底靠近所述滚筒的一侧表面设置有密封胶；所述微槽芯片包括与所述滚筒贴合设置的芯片基体以及设置在所述芯片基体上的微槽阵列结构，所述微槽阵列结构由间隔排布在所述芯片基体上的多个微槽形成，当液体置于所述基底与所述滚筒之间并滚动所述滚筒，所述液体进入多个所述微槽以形成多个液滴，同时所述微槽芯片与所述密封胶结合并与所述滚筒脱离，所述密封胶密封多个所述微槽，形成液滴阵列。2.如权利要求1所述的液滴阵列生成装置，其特征在于，所述微槽的横截面为半椭圆形、三角形或四边形，所述微槽的纵截面为三角形或四边形。3.如权利要求2所述的液滴阵列生成装置，其特征在于，所述微槽的横截面为半椭圆形，所述微槽的纵截面为平行四边形。4.如权利要求3所述的液滴阵列生成装置，其特征在于，所述微槽为斜槽。5.如权利要求4所述的液滴阵列生成装置，其特征在于，所述液滴与所述斜槽的倾斜角度的关系为：α≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭智婷，吴天准，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44