微流控芯片及应用其的微液滴产生装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种微流控芯片及应用其的微液滴产生装置。该微流控芯片呈T形结构，包括：连续相进口部，为T形结构的一直通部，其内部形成连续相通道；分散相进口部，为T形结构的旁通部，其内部形成分散相通道；以及微液滴出口部，为T形结构的另一直通部，其内部形成微液滴通道。其中，连续相通道、分散相通道和微液滴通道在微流控芯片的内部交汇，在交汇处靠近微液滴通道的一侧，形成锥形通道。本发明专利技术在主通道的下游存在一个小尺度的锥形通道，当连续相流经该锥形通道时可以产生更多的剪切力，从而可以容易的产生100μm以下的微液滴。

【技术实现步骤摘要】
微流控芯片及应用其的微液滴产生装置
本专利技术涉及微流控
，尤其涉及一种微流控芯片及应用其的微液滴产生装置。
技术介绍
微液滴(Droplet)是近年来在微流控芯片上发展起来的一种操控微小体积液体的技术，其原理是：将两种互不相溶的液体，以其中的一种为连续相，另一种为分散相，连续相和分散相同时进入微通道后，在微通道的作用下，分散相以微小体积(10-16～10-11L)单元的形式分布于连续相中，形成一系列分散的微液滴。微液滴技术可以方便的操控微小体积的液滴，广泛应用于生物，化学，材料等领域，具有广泛的应用前景，其中如何便捷稳定的产生微液滴是关键。目前，绝大部分微液滴产生装置都是平面类型的微流控芯片。图1和图2为现有技术1(CN103386333A)的微流控芯片的结构示意图。请参照图1和图2，该微流控芯片由PMMA基片使用激光雕刻结合热压键合方法进行制备。其中，盖片层A上加工有油相进口a、水相进口b和液滴出口h；流体通道层B上加工有油相引入通道c、液滴生成腔室f和液滴通道g；中间层C上加工有阵列的通孔结构i；流体通道层D上加工有水相引入通道d和水相存储腔室e；基底层E为空白基片。上述微流控芯片中批量生成液滴的操作过程如示意图2所示：使用注射泵往油相通道中注入有机相，例如矿物油、十六烷等；同时使用注射泵往水相通道中注入纯水或样品的水溶液，则该溶液流经水相引入通道进入一端封闭的水相存储腔室，最后从阵列的通孔结构往上层的液滴生成腔室运行，在油相的作用下，则一次性形成多个油包水型的微液滴，液滴的数量取决于微通孔的数量；最后生成的微液滴从液滴通道、出口流出，可以使用导管或烧杯等进行液滴的收集。然而，对于上述微液滴产生装置而言，其制作方法通常要包括光刻，湿法刻蚀，玻璃管装配，热压聚合物成型等。光刻和湿法刻蚀技术需要昂贵的仪器和超净室以及烦琐的步骤，一般实验室与公司无法提供上述条件，因此制约了微流控微液滴技术的应用；玻璃管装配和热压有机聚合物的技术虽不需要特别昂贵的仪器，但是烦琐的手工制作步骤与制作时间严重降低了芯片制作效率与制作质量，使得微流控微液滴技术难以推广。另外，上述技术制作的芯片都是不可拆卸的，一旦有部分堵塞或者损坏，很难更换与维护。此外，上述技术都属于平面加工方法，很难制造三维结构，基于此，目前液滴的生成技术主要是平面的T型微通道以及共聚焦微通道结构，这限制了微流控微液滴技术的发展。近两年，3D打印技术的兴起为微流控芯片的制作提供了一种简单便捷的方法，一些3D打印的微流控芯片开始见诸报道。利用3D打印技术制作芯片简单快速，不需要昂贵的设备与环境，避免了复杂的制作步骤和相对的高昂成本，但是由于未固化的打印胶很难从微小的通道中排出，目前利用3D打印技术制作的微通道尺寸仍然比较大，使得随之产生的微液滴尺寸也比较大，无法满足目前的需求，这导致具有许多优点的3D打印技术目前无法广泛应用于微流控微液滴芯片的制备。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决或者至少部分缓解上述技术问题，本专利技术提供了一种微流控芯片及应用其的微液滴产生装置。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种微流控芯片。该微流控芯片呈T形结构，包括：连续相进口部，为T形结构的一直通部，其内部形成连续相通道；分散相进口部，为T形结构的旁通部，其内部形成分散相通道；以及微液滴出口部，为T形结构的另一直通部，其内部形成微液滴通道。其中，连续相通道、分散相通道和微液滴通道在微流控芯片的内部交汇，在交汇处靠近微液滴通道的一侧，形成锥形通道。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种微液滴产生装置。该微液滴产生装置包括：管状件和连接头；以及如上的微流控芯片；其中，管状件插入连接头内，通过该连接头伸入微流控芯片的分散相通道内，管状件、连接头和微流控芯片为可分离、可拆卸结构。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术微流控芯片及应用其的微液滴产生装置至少具有以下有益效果其中之一：(1)在主通道的下游存在一个小尺度的锥形通道，该锥形通道可以产生更多的剪切力，从而可以容易的产生100μm以下的微液滴；(2)通过将微流控芯片分散相通道中设置锥形通道，从而可以将3D打印中未固化的光刻胶顺利排出，可以顺利打印出这个微小锥形通道；(3)对于微液滴产生装置而言，微流控芯片、PEEK管连接头和PEEK管都是独立可拆卸的，从而整个微液滴生成装置易于更换和维护，此外，PEEK管及其连接头和密封垫圈都是易获得的低成本商业化的配件，从而降低了微液滴产生装置的成本，提高了其商业价值。附图说明图1和图2为现有技术1的微流控芯片的结构示意图。图3A、图3B、图3C和图3D分别为根据本专利技术实施例微液滴产生装置的俯视图、左视图、主视图和右视图。图4为图3A～图3D所示微液滴产生装置沿O-O面的剖面示意图。图5为根据本专利技术实施例微液滴生成装置的结构示意图。图6为采用图5所示微液滴生成装置生成微液滴的光学显微镜照片。【本专利技术主要元件符号说明】10-微流控芯片；11-连续相进口部；12-分散相进口部；13-微液滴出口部；A-连续相通道；A0-连续相通道入口；B-分散相通道；B0-分散相通道入口；B1-锥形结构；B2-内连接部；C-微液滴通道；C0-微液滴出口；D1-主通道内的收缩通道；D2-主通道内的锥形通道20-PEEK管连接头；21-连接部；22锥形部30-PEEK管；40-密封胶圈。具体实施方式本专利技术的专利技术构思在于提供一种具有三维立体构造的微流控芯片，其能够产生相对较小的微液滴，并且其可以通过3D打印技术中的立体光固化成型法(StereolithographyAppearance，简称SLA)来制备，从而实现了简单便捷，低成本制作并且易于维护。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。一、微流控芯片在本专利技术的第一个示例性实施例中，提供了一种微流控芯片。图3A、图3B、图3C和图3D分别为根据本专利技术实施例微流控芯片的俯视图、左视图、主视图和右视图。图4为图3A～图3D所示微流控芯片沿O-O面的剖面示意图。请参照图3A～图3D、图4，本实施例微流控芯片整体呈T形结构，包括：连续相进口部11，为T形结构的一直通部，其内部形成连续相通道A；分散相进口部12，为T形结构的一旁通部，其内部形成分散相通道B；微液滴出口部13，为T形结构的另一直通部，其内部形成微液滴通道C；其中，连续相通道A、分散相通道B和微液滴通道C在微流控芯片的内部交汇，在交汇处靠近微液滴通道C的一侧，形成一锥形通道。以下结合附图，分别对本实施例微流控芯片的各个组成部分进行详细描述。本实施例微流控芯片是由低成本桌面级3D打印机采用SLA法打印，其制备步骤简单，制备成本低，所需制备条件与成本一般实验室与公司都可以满足，从而大大扩展了微流控芯片的应用领域，降低了微流控芯片的制作成本。请参照图4，本实施例微流控芯片整体呈T形结构，包括：连续相进口部11、分散相进口部12和微液滴出口部13。其中，连续相进口部11和微液滴出口部13为T形结构的两直通部，分散相进口部12为T形结构的旁通部。在连续相进口部11内形成连续相通道A，在连续相通道A的起始侧，具有连续相通道入口A0，用于输入连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流控芯片，其特征在于，呈T形结构，包括：连续相进口部，为T形结构的一直通部，其内部形成连续相通道；分散相进口部，为T形结构的旁通部，其内部形成分散相通道；以及微液滴出口部，为T形结构的另一直通部，其内部形成微液滴通道；其中，所述连续相通道、分散相通道和微液滴通道在微流控芯片的内部交汇，在交汇处靠近微液滴通道的一侧，形成锥形通道。

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，其特征在于，呈T形结构，包括：连续相进口部，为T形结构的一直通部，其内部形成连续相通道；分散相进口部，为T形结构的旁通部，其内部形成分散相通道；以及微液滴出口部，为T形结构的另一直通部，其内部形成微液滴通道；其中，所述连续相通道、分散相通道和微液滴通道在微流控芯片的内部交汇，在交汇处靠近微液滴通道的一侧，形成锥形通道。2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述连续相通道和微液滴通道正对设置，构成微流控芯片的主通道；在所述主通道与分散相通道的交汇处，主通道的内径变窄，形成收缩通道，在收缩通道的下游形成所述锥形通道，该锥形通道的内径逐渐变大，逐渐恢复成与主通道上游内径相同的尺寸。3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述锥形通道的纵剖面所呈的张角介于30°～60°之间。4.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述主通道和分散相通道的横截面为圆形或者方形，其中：所述分散相通道的内径介于170μm～190μm之间；所述主通道中，收缩通道的内径介于200μm～300μm之间；除收缩通道和锥形通道之外的部分的内径介于800μm～1000μm之间。5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述分散相通道包括：上游侧的内连接部，其内侧设置内螺纹；以及下游侧的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家铭，段慧玲，嵇庆磊，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11