本发明专利技术公开了一种气体间隔式防液滴蒸发的微流控芯片装置，包括：操纵探针；用于承载微液滴的液滴板；密闭罩盖在液滴板液滴承载面上的防蒸发盖板，该防蒸发盖板正对所述液滴区的位置设有在生成液滴时用于避让操纵探针的通孔结构；所述防蒸发盖板与液滴板之间形成密闭空间，密闭空间内充注有气体；且保证微液滴生成后，所述防蒸发相与微液滴之间留有隔离间隙；所述通孔结构内或者通孔结构顶面密封有防蒸发相。本发明专利技术采用防蒸发相不直接接触微液滴，在形成的局部密闭空间内利用气体将两者间隔的方法，可完全避免微液滴与防蒸发相、微液滴与微液滴之间的交叉污染问题，同时，又能解决微液滴的防蒸发和间隔问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的领域为微流控分析领域，具体是涉及一种气体间隔式防液滴蒸发的微流控芯片装置及方法。
技术介绍
液滴微流控技术是近年来微流控领域中出现的一种具有很大发展潜力的新技术和研究方向。简单的讲，液滴微流控是一种在微通道网络中生成和操控微小液滴的技术。区别于均相的连续流体系，液滴是指一相液体被与其不互溶的另一相或者多相隔离形成的非连续流体。与连续流微流控系统相比，在液滴微流控系统中，被不互溶相隔离的液滴可以作为单独的微反应器，在长时间反应和传输中没有稀释和交叉污染，液滴内部试样混合和热传递大大加速，反应时间明显减小。液滴微流控作为目前微流控技术的一个重要发展方向，其应用领域包括纳米粒子，纳米分子自组装，蛋白质结晶，酶、DNA分析，细胞和亚细胞结构分析，高通量药物筛选等。目前，在液滴微流控系统中，都是以油相作为液滴之间的间隔相或包裹相以防止微液滴的蒸发，以及不同液滴间的交叉污染(Brouzes E,Medkova M,Savenelli N,PNAS,2009,106:14195-14200；Mazutis L,Gilbert J,Ung W L,Nat.Protoc.,2013,8:870-891；Joensson H N,Svahn H A,Angew.Chem.Int.Edit,2012,51:12176-12192)。但是，油相与液滴直接接触，也会存在一些问题：液滴内部部分脂溶性物质有可能溶于间隔水相液滴的油相中，这样就会出现不同液滴间的交叉污染问题。因此，如何在防止微液滴蒸发的前提下尽量避免液滴间的交叉污染是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种利用气体间隔微量液滴和防蒸发相，进而防止微量液滴蒸发、同时减少液滴之间交叉污染的微流控芯片装置。本专利技术的装置结合了微流控芯片和液滴技术的优势，利用气体将液滴和防蒸发相分离，既避免了常规液滴和防蒸发相接触时液滴之间的物质交流，又能够防止液滴因蒸发而体积减小，而且整个液滴处理操作都可以快速完成，有助于实现原位处理与检测。适于应用于微量体积液体的生化分析、高通量药物筛选、蛋白质结晶条件筛选、细胞分析，甚至是单细胞分析、单分子分析等需要进行微量液体操纵和反应的场合。一种气体间隔式防液滴蒸发的微流控芯片装置，包括：用于生成和操纵微液滴的操纵探针；用于承载微液滴的液滴板，该液滴板的液滴承载面上设有用于形成微液滴的一个或多个液滴区；一个液滴对应一个液滴区，或者一个液滴区对应于若干液滴，可根据实际实验需要确定；密闭罩盖在液滴板液滴承载面上的防蒸发盖板，该防蒸发盖板正对所述液滴区的位置设有在生成或操纵液滴时用于供操纵探针穿过的通孔结构；所述防蒸发盖板与液滴板之间形成密闭空间，密闭空间内充注有气体；且保证微液滴生成后，所述防蒸发相与微液滴之间留有隔离间隙；所述通孔结构内或者通孔结构顶面密封有防蒸发相。当液滴区为多个时，多个微液滴可以共享一个密闭空间，作为优选，所述防蒸发盖板与液滴板通过间隔板实现密封固定。此方案中，间隔板起到将防蒸发盖板与液滴板分隔的作用，与防蒸发盖板与液滴板共同构成一个整体的密闭空间。或者，每个液滴区也可相互独立，都有自己的密封空间，作为另一种优选，单个液滴区外围设有间隔板，间隔板顶部和底部分别与防蒸发盖板和液滴板密封连接，相邻两个液滴区通过所述间隔板相互隔离。此技术方案中，间隔板起到间隔作用，对其内部的液滴进行密封，对每个液滴区提供密闭空间。本专利技术中，所述的密闭空间含有起到间隔防蒸发相和微液滴作用的气体。该密闭空间是多个微液滴共用的整体空间，或者每个微液滴独自专用的个体空间，或者以上两类气体空间的不同组合。密闭空间的体积范围为1皮升至100升。或者，作为优选，所述密闭空间内充注有特定组成的保护气体。本专利技术中，三层结构的相互位置关系是防蒸发盖板、间隔板、液滴板；三层结构之间紧密结合，并保证气体不能从不同层结构的结合部发生渗漏；微液滴位于由防蒸发盖板(包括防蒸发相)、间隔板、液滴板围成的密闭空间内，该密闭空间内充满起到间隔防蒸发相和微液滴作用的气体；操纵探针能够穿过防蒸发相进入密闭空间内，对密闭空间内的微液滴进行操纵。作为优选，所述液滴区为凹槽结构。采用该技术方案时，可以省去间隔板，直接将防蒸发盖板与液滴板密封固定即可，通过调节凹槽结构的深度保证微液滴与防蒸发相相互分离。本专利技术中，微液滴位于液滴板的表面，或者位于液滴板表面的凹槽内，或者位于液滴板上由不同亲疏水性质表面限定的区域内。微液滴在液滴层的位置能够准确定位和寻址。本专利技术所述的一种利用气体间隔微液滴与防蒸发相的微流控液滴装置，所述微液滴可以为任何形式、种类的液体，主要根据实际需要确定。这些液体包括样品液、或反应液、或缓冲液、或稀释液、或其他功能性溶液中的一种或多种、或水相液体，或油相液体。微液滴的体积范围是1阿升至1毫升。所述防蒸发相为任何形式、种类的能够避免或减小来自微液滴的气体蒸发的液体。具体种类根据实际需要确定。防蒸发相被容纳于防蒸发层中，不与微液滴直接接触。防蒸发相的组成可以是含有机成分或无机成分的油相，如矿物油、二甲基硅油、氟油等，或者是水相，如纯水或者水溶液。作为优选，通常选择均一、稳定、透明、无荧光的浅色液体作为防蒸发相，这样可以避免直接观察时发生误判，也不会出现采用显微镜观察时光路受阻或影响到观测结果。根据本专利技术，所述防蒸发盖板、间隔板、液滴板的材料为能有效防止气体透过的固体材料，可为玻璃、石英、硅、金属、高分子聚合物，无机或有机材料，以及经压制的纤维材料等。所述的防蒸发盖板内设有承载防蒸发相的空间(即通孔结构)，密闭空间内设有容纳气体的空间。上述防蒸发盖板和间隔板的厚度可以薄至1微米，厚至20厘米。防蒸发板承载防蒸发相的空间的水平截面的形状为圆形、椭圆、矩形或其它任意多边形形状。该水平截面的最小处长度范围可以大至1厘米，小至10微米，能够允许探针进出防蒸发相，不受阻碍，且不破坏防蒸发相的密闭性。作为优选，所述通孔结构为设置在防蒸发盖板的相互独立的单孔结构，每个单孔结构与所述液滴区上下对正。本技术方案中，所述的防蒸发盖板内承载防蒸发相的空间的形状为通孔形结构，利用表面张力将防蒸发相承载于通孔内。在防蒸发盖板上加工多个通孔，以进行多个微液滴的操纵。作为另一种优选，所述的防蒸发盖板上承载防蒸发相的通孔结构为网状孔结构或梳形孔结构，利用表面张力将防蒸发相承载于网眼内或梳形结构的缝隙处。根据本专利技术，所述的液滴板的厚度可以薄至1微米，厚至20厘米。液滴板表面可以为带小坑的平面(凹槽结构)，坑的截面形状可以为圆形、椭圆、矩形或任意其它多边形形状。还可在液滴层表面进行选择性亲疏水处理。小坑和选择性亲疏水处理方法的使用是为了控制并固定微液滴的位置，以避免不同微液滴之间，及微液滴与防蒸发相之间的接触，产生交叉污染。所述的微液滴位于液滴板的表面，或者位于液滴板表面的小坑内，或者位于液滴板上由不同亲疏水性质表面限定的区域内。微液滴在液滴板的位置能够准确定位和寻址。微液滴的体积范围是1阿升至1000微升。作为优选，用于生成和操纵微液滴的操纵探针为具有通道的毛细管状结构，或者为固体针状结构，或者表面具有特定功能的、或固定有功能材料的探针状结构；一个系统中操纵探针的数目可不止一个；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种气体间隔式防液滴蒸发的微流控芯片装置，其特征在于，包括：用于生成和操纵微液滴(1)的操纵探针(7)；用于承载微液滴(1)的液滴板(6)，该液滴板(6)的液滴承载面上设有用于形成微液滴的一个或多个液滴区；密闭罩盖在液滴板(6)液滴承载面上的防蒸发盖板(3)，该防蒸发盖板(3)正对所述液滴区的位置设有在生成或操纵液滴时用于供操纵探针(7)穿过的通孔结构；所述防蒸发盖板(3)与液滴板(6)之间形成密闭空间，密闭空间内充注有气体；且保证微液滴生成后，所述防蒸发相(2)与微液滴(1)之间留有隔离间隙；所述通孔结构内或者通孔结构顶面密封有防蒸发相(2)。
【技术特征摘要】
1.一种气体间隔式防液滴蒸发的微流控芯片装置，其特征在于，包括：用于生成和操纵微液滴(1)的操纵探针(7)；用于承载微液滴(1)的液滴板(6)，该液滴板(6)的液滴承载面上设有用于形成微液滴的一个或多个液滴区；密闭罩盖在液滴板(6)液滴承载面上的防蒸发盖板(3)，该防蒸发盖板(3)正对所述液滴区的位置设有在生成或操纵液滴时用于供操纵探针(7)穿过的通孔结构；所述防蒸发盖板(3)与液滴板(6)之间形成密闭空间，密闭空间内充注有气体；且保证微液滴生成后，所述防蒸发相(2)与微液滴(1)之间留有隔离间隙；所述通孔结构内或者通孔结构顶面密封有防蒸发相(2)。2.根据权利要求1所述的气体间隔式防液滴蒸发的微流控芯片装置，其特征在于，所述防蒸发盖板(3)与液滴板(6)通过间隔板(5)实现密封固定。3.根据权利要求1所述的气体间隔式防液滴蒸发的微流控芯片装置，其特征在于，所述液滴区为凹槽结构。4.根据权利要求1所述的气体间隔式防液滴蒸发的微流控芯片装置，其特征在于，所述通孔结构为设置在防蒸发盖板(3)的相互独立的单孔结构，每个单孔结构与所述液滴区上下对正；或者所述通孔结构为条形孔结构，或者梳形孔结构。5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：方群，娄琦，李紫艺，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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