一种微流控芯片液滴产生及度量的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微流控芯片液滴产生及度量的装置，包括可调节转动速度的转动平台、微流控芯片和设置于微流控芯片上的微流管道，还包括副转轴和两个锁位阀，两个锁位阀分别设置在微流控芯片的两侧，微流控芯片能围绕副转轴转动，通过转动平台的转动加速度来调整微流管道方向与转动平台径向之间夹角，微流控芯片被锁位阀锁定在两个状态上，使得微流管道中的液滴流向发生变化；微流管道包括第一横向可逆管道、径向常通管道、第二横向可逆管道和主管道。本发明专利技术还公开了基于该装置的方法。本发明专利技术通过周期性切换转动平台的转动方向，从而实现了微流控芯片上液滴的产生和度量，结构简单、成本低且操作方便。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种微流控芯片液滴产生及度量的装置，包括可调节转动速度的转动平台、微流控芯片和设置于微流控芯片上的微流管道，还包括副转轴和两个锁位阀，两个锁位阀分别设置在微流控芯片的两侧，微流控芯片能围绕副转轴转动，通过转动平台的转动加速度来调整微流管道方向与转动平台径向之间夹角，微流控芯片被锁位阀锁定在两个状态上，使得微流管道中的液滴流向发生变化；微流管道包括第一横向可逆管道、径向常通管道、第二横向可逆管道和主管道。本专利技术还公开了基于该装置的方法。本专利技术通过周期性切换转动平台的转动方向，从而实现了微流控芯片上液滴的产生和度量，结构简单、成本低且操作方便。【专利说明】
本专利技术涉及微流控
，特别是一种微流控芯片液滴产生及度量的装置及方 法。
技术介绍
微流控芯片是一个新兴的技术平台。微流控芯片技术又被称作"芯片实验室"即 Lab On A Chip，其是把生物、化学、医学的整个反应和分析过程集成到一块芯片上，自动完 成整个以前在实验室完成的复杂的实验全过程。这其中包括样品制备、反应、分离、检测等 基本操作流程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化 学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。 离心式力驱动是利用芯片在微电机带动下做圆周运动时所产生的离心力作为液 流的驱动力，通过改变芯片旋转速度和设的计不同的通道构型来调节和控制流体的动态 特性。离心力驱动是微流控驱动技术中较为独特的一种技术。与其他微流体驱动方式相比 它具有加工方便、成本低，集成度高、高通量、流体流动无脉动等优势。离心力驱动范围广， 整个芯片上都同时进行驱动。同时，驱动实现简单，不需要额外的泵浦，甚至可以直接利用 已有的光盘机。 微液滴（droplet)是近年来在微流控领域迅速发展的一项技术，即利用微流控技 术操控微小体积的液滴。其原理为，将两种不相溶且不反应的液体混合到一起，其中一种液 体为连续态的，另一种为离散态的。连续态的液体充斥微流管道，而离散态的液滴在微流管 道中相对连续态液体运动。通常连续态的液体为油性的，而离散态的液滴即为实验样品，这 种技术也成为"油中的液滴"，即droplet in oil。 微流控芯片技术在环境监测、食品安全，分子诊断，以及快速高效的进行病毒检测 和药品研发等领域有广阔的应用前景，正在成为工业界和学术界的研究热点。然而现有离 心力微流控芯片液流方向都是单向的，液滴或者液流在转动平台上，都是从靠近转动轴的 地方流向原理的近端流向远端。管道里的液流的流动特性都是单态的，芯片的逻辑操控功 能较为简单。系统反应结束以后，现有检测技术都是在平台停止转动以后再做检测，没有 一个动态的实时的检测系统。由于传统离心力平台没有供电系统，芯片上的操作主要是无 源操作，不能对芯片的局部进行高精度的温度探测和加热等操作。现有技术不能够通过周 期性切换多态芯片平台的状态，实现等量液滴的周期性产生，结构不简单，操作不方便等缺 陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，而提供一种微流控芯片液滴 产生及度量的装置及方法，通过周期性的切换转动平台的转动方向并结合本装置，可以周 期性地度量并产生等量的液滴，实现微流控技术的数字化。 本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案： 根据本专利技术提出的一种微流控芯片液滴产生及度量的装置，包括可调节转动速度的转 动平台、微流控芯片和设置于微流控芯片上的微流管道，还包括副转轴和两个锁位阀，两个 锁位阀分别设置在微流控芯片的两侧，微流控芯片能围绕副转轴转动，通过转动平台的转 动加速度来调整微流管道方向与转动平台径向之间夹角，微流控芯片被锁位阀锁定在两个 状态上，使得微流管道中的液滴流向发生变化； 微流管道包括第一横向可逆管道、径向常通管道、第二横向可逆管道和主管道； 第一横向可逆管道的一端是封闭的，第一横向可逆管道的另一端与径向常通管道的一 端连接，径向常通管道的另一端与第二横向可逆管道的一端连接，第二横向可逆管道的另 一端与主管道连接；所述径向常通管道与第二横向可逆管道的连接处设有度量液体的量液 仓，第二横向可逆管道中至少设有一个限流阀； 所述第一横向可逆管道、第二横向可逆管道是当微流控芯片分别处于锁位阀所限定的 两个不同位置时，微流管道中液滴在离心力作用下均流动，但液滴的流动方向相反； 所述径向常通管道是指当微流控芯片分别处于锁位阀所限定的两个不同位置时，微流 管道中液滴在离心力作用下均流动，但液滴的流动方向不变； 第一横向可逆管道中存有样品液滴，通过周期性切换转动平台的转动方向可实现等量 液滴从第二横向可逆管道的另一端周期性产生。 基于本专利技术的一种微流控芯片液滴产生及度量装置的方法，首先，控制转动平台 的加速度使微流控芯片位于锁位阀限定的状态一的位置，此时第一横向可逆管道中的液滴 通过径向常通管道充满量液仓，同时限流阀限制液滴的溢出；其次，控制转动平台的加速度 使微流控芯片位于锁位阀限定的状态二的位置，量液仓中的液滴突破限流阀从第二横向可 逆管道中流出进入主管道。 所述的状态一是指微流控芯片在锁位阀限定下的其中一个位置，在这个位置下第 一横向可逆管道中的液体在离心力作用下可以流向径向常通管道。 所述的状态二是指微流控芯片在锁位阀限定下的其中一个位置，在这个位置下第 一横向可逆管道中的液体在离心力作用下不能流向径向常通管道。 作为本专利技术的一种微流控芯片液滴产生及度量的装置进一步优化的方案，所述第 一横向可逆管道的形状为长方形。 作为本专利技术的一种微流控芯片液滴产生及度量的装置进一步优化的方案，所述径 向常通管道的形状为长方形。 作为本专利技术的一种微流控芯片液滴产生及度量的装置进一步优化的方案，所述第 二横向可逆管道的形状为长方形。 作为本专利技术的一种微流控芯片液滴产生及度量的装置进一步优化的方案，所述转 动平台上设有η个微流控芯片，η是根据转动平台的面积设定的，η为大于等于1的整数。 本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：通过周期性切换 转动平台的转动方向，实现等量液滴的周期性产生。在其中一个状态下，液滴流向并填充量 液仓，在下一个状态下，量液仓中的液滴流出，多余的液滴仍被约束在管道中。本专利技术通过 周期性切换转动平台的转动方向，从而实现了微流控芯片上液滴的产生和度量，结构简单、 成本低且操作方便。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术装置的示意图。 图2是本专利技术一种微流控芯片液滴产生及度量的管道结构示意图。 图3a是本专利技术一种微流控芯片液滴产生及度量的微流控芯片在初始状态时的位 置示意图。 图3b是本专利技术一种微流控芯片液滴产生及度量的微流控芯片位于状态一的示意 图。 图3c是本专利技术一种微流控芯片液滴产生及度量的微流控芯片位于状态二的示意 图。 附图标记：1-转动平台，2-微流控芯片，3-微流管道，4-副转轴，5-锁位阀，6-电 机，7-第一横向可逆管道，8-径向常通管道，9-量液仓，10-限流阀，11-第二横向可逆管道。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的技术方案做进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流控芯片液滴产生及度量的装置，包括可调节转动速度的转动平台、微流控芯片和设置于微流控芯片上的微流管道，其特征在于，还包括副转轴和两个锁位阀，两个锁位阀分别设置在微流控芯片的两侧，微流控芯片能围绕副转轴转动，通过转动平台的转动加速度来调整微流管道方向与转动平台径向之间夹角，微流控芯片被锁位阀锁定在两个状态上，使得微流管道中的液滴流向发生变化；微流管道包括第一横向可逆管道、径向常通管道、第二横向可逆管道和主管道；第一横向可逆管道的一端是封闭的，第一横向可逆管道的另一端与径向常通管道的一端连接，径向常通管道的另一端与第二横向可逆管道的一端连接，第二横向可逆管道的另一端与主管道连接；所述径向常通管道与第二横向可逆管道的连接处设有度量液体的量液仓，第二横向可逆管道中至少设有一个限流阀；所述第一横向可逆管道、第二横向可逆管道是当微流控芯片分别处于锁位阀所限定的两个不同位置时，微流管道中液滴在离心力作用下均流动，但液滴的流动方向相反；所述径向常通管道是指当微流控芯片分别处于锁位阀所限定的两个不同位置时，微流管道中液滴在离心力作用下均流动，但液滴的流动方向不变；第一横向可逆管道中存有样品液滴，通过周期性切换转动平台的转动方向可实现等量液滴从第二横向可逆管道的另一端周期性产生。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王光辉，何浩培，张旭苹，丁兆雄，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32