[发明专利]一种微流控液滴生成装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流控技术领域，尤其涉及一种微流控液滴生成装置。

背景技术

微流控技术是一种利用微米尺度微通道精确控制和操控微尺度流体的技术。利用微流控装置，能够形成尺寸均匀的微乳液液滴，并且微流控技术具备精确控制液滴尺寸、结构和形状的能力。具有双层核壳结构的复乳液液滴被广泛应用于药剂学、生物学、食品科学等领域的研究，同时在工业界也有广泛的应用。

目前复乳液液滴的制备主要使用毛细管微流控装置，但是玻璃毛细管装置对装置组装的精度要求高，所有毛细管必须保证同轴状态，且毛细管尖端尺寸在20-150μm之间，需要使用专门的拉针仪器制作，成本和残次品率高。而对于以聚二甲基硅氧烷材料为基础的微流控芯片，要制备复乳液液滴，一种方法是需要在尺寸小于200_μm的微流道交叉口之间实现流道两侧内壁亲疏水性的隔离，但是微流道局部的表面润湿性控制仍然是个挑战；另一种方法是使用三维的非平面结构，然而非平面结构模板的加工成本和难度都很高。

因此，需要一种新的微流控芯片装置来制备复乳液液滴，既可以高效快速地制备微流控芯片，又能有效避免由于复杂的制造工艺带来的低可靠性，从而降低制作成本和使用成本。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，并且，本发明的一个目标是提供一种微流控液滴生成装置，液滴生成过程的一次乳化和二次乳化过程分别在第一级的微管道芯片和第二级的毛细管芯片上完成，通过调整驱动压力，生成可控复乳液液滴。

为了实现上述目的，本发明提供一种微流控液滴生成装置，包括：一玻璃基板、至少一第一芯片和一第二芯片，所述第一芯片及所述第二芯片均设置于所述玻璃基板之上，并且，所述第一芯片与所述第二芯片通过一连接管道连接；其中，所述第一芯片为微流道芯片，具有一内分散相入口和一中连续相入口；所述第二芯片为毛细管芯片，具有一外连续相入口。

在本发明一实施例中，所述微流道芯片由一微流道层和一基片层贴合而成；其中，在所述微流道层面对所述基片层的表面上形成有至少一微管道，所述微管道具有至少一支流管道和一线形管道，所述支流管道与所述线形管道具有一交汇点；并且，所述支流管道通过一第一管路与所述中连续相入口流体连接，所述线形管道的一端通过一第二管路与所述内分散相入口流体连接而另一端与一第一复乳液出口流体连接。

在本发明一实施例中，所述支流管道为一半圆弧形管道或一直线管道。

在本发明一实施例中，当所述支流管道为一直线管道时，所述支流管道与所述线形管道之间的夹角为60～90°。

在本发明一实施例中，所述微管道的截面为矩形。

在本发明一实施例中，所述毛细管芯片包括一内层毛细管和一外层毛细管；其中，所述内层毛细管嵌套在所述外层毛细管内，并且所述内层毛细管的一端超出所述外层毛细管的管口而与所述第一复乳液出口通过所述连接管道流体连接，而所述内层毛细管的另一端则位于所述外层毛细管内；所述外层毛细管在靠近所述内层毛细管与所述连接管道的一端上设有所述外连续相入口，并且，所述外层毛细管在远离所述内层毛细管与所述连接管道的一端上与一第二复乳液出口流体连接。

在本发明一实施例中，在所述内层毛细管与所述连接管道的连接处设有一密封块。

在本发明一实施例中，使用环氧树脂密封所述毛细管芯片。

在本发明一实施例中，所述第一芯片由聚二甲基硅氧烷制成。

在本发明一实施例中，所述内层毛细管和外层毛细管均由玻璃制成。

本发明还提供上述微流控液滴生成装置在制备复乳液液滴中的应用。

在本发明一实施例中，所述微流道芯片通过例如但不限于下述方法制得：以湿法光刻蚀技术制得所述微管道的模具，然后在模具上浇筑聚二甲基硅氧烷材料，待固化后脱模，得到微流道芯片的微流道层。使用离子键合技术，将微流道层键合于基片层上，即可获得微流道芯片。其中，所述聚二甲基硅氧烷材料由聚二甲基硅氧烷预聚物与固化剂按(9～12)：1的质量比混合而成；尤其当聚二甲基硅氧烷预聚物与固化剂质量比为10:1时效果最佳。