[发明专利]一种基于微阀控制的液滴生成装置及方法

说明书

本发明提供了一种基于微阀控制的液滴生成装置及方法，属于微流控技术领域，本基于微阀控制的液滴生成装置包括玻璃基片、芯片、微通道Ⅰ、一个以上的气动微阀Ⅰ、入口Ⅰ、气动微阀Ⅱ、出口、一条以上的分支微通道、出口微通道、气体微通道、入口Ⅱ、气动微阀Ⅲ，芯片采用PDMS聚二甲基硅氧烷材料制成，本发明在圆形通道内设计分支通道，使液体在分岔口处发生了较大的扰动，在液/液张力和剪切力的作用下形成液滴，本发明将圆形通道与气体通道相连，并在各分支微通道内设置薄膜式气动微阀，通过控制通入气体的流量对生成液滴的大小和频率进行控制，得到不同要求的液滴，本发明装置操作简单，方便实用，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于微阀控制的液滴生成装置及方法，属于微流控技术领域。

背景技术

液滴微流控是在封闭的微通道网络中生成和操控纳升至皮升级液滴的科学与技术。液滴微流控技术近年来取得了较大发展，为化学、生命科学与医学等领域的基础与应用研究提供了一个有力的平台。微流体器件广泛用于集成电子、精密仪器、医疗设备和生物制药等领域，微流体器件适合各种流量控制系统的开发，其控制技术包括光、电、气、磁、热、气相变化等。液滴微流控技术目前还存在一些挑战，例如不同样品之间的切换、油相和水相中表面活性剂对液滴反应和检测的影响、液滴与液滴之间的相互污染等问题均没得到较好的解决，理论指导极为缺乏。随着该领域的不断深入，这些问题将逐步得到解决，液滴微流控的应用前景也将变得更加广阔。用于实验室流体处理的玻璃基板上的芯片结构，该结构的设计通过使用COMSOL Multiphysics进行仿真模拟，采用PDMS材料制作微通道结构，能够在一定的变形条件下恢复到原来的状态而结构没有发生永久性破坏。本发明通过COMSOLMultiphysics仿真模拟可知，本发明通过改变通道结构，与通过延长通道的长度，可以极大的提高液液萃取效率和缩短萃取时间。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种基于微阀控制的液滴生成装置，本发明在圆形通道内设计分支通道，使液体在分岔口处发生了较大的扰动，扰动使得水相和有机相中目标分子在微流控通道中流动，在液/液张力和剪切力的作用下形成液滴，增强了相界面处的目标分子的传递过程，本发明将圆形通道与气体通道相连，并在各分支微通道内设置薄膜式气动微阀，通过控制通入气体的流量对生成液滴的大小和频率进行控制，得到不同要求的液滴，将此装置应用于萃取，显著地提高了液液萃取的萃取效率和缩短萃取时间。

本发明基于微阀控制的液滴生成装置，包括玻璃基片、芯片、微通道Ⅰ、一个以上的气动微阀Ⅰ、入口Ⅰ、气动微阀Ⅱ、出口、一条以上的分支微通道、出口微通道、气体微通道、入口Ⅱ、气动微阀Ⅲ；

所述芯片设置在玻璃基片上，芯片上设有入口Ⅰ、入口Ⅱ和出口，芯片内设有微通道Ⅰ、一条以上的分支微通道、出口微通道和气体微通道，所述微通道Ⅰ为圆形通道，微通道Ⅰ圆内设有一条以上的分支微通道，分支微通道的一端与入口Ⅰ连通，另一端与微通道Ⅰ连通，一条以上的分支微通道内设有气动微阀Ⅰ，微通道Ⅰ与出口微通道连通，出口微通道上设有气动微阀Ⅱ，且出口微通道与出口连通，所述气体微通道位于微通道圆外且一端与微通道连通，另一端与入口Ⅱ连通，气体微通道内设有气动微阀Ⅲ。

所述芯片采用PDMS聚二甲基硅氧烷材料制成。

所述芯片长80mm，宽80mm，厚20mm。

所述玻璃基片长100mm，宽100mm，厚20mm。

所述分支微通道宽120 um，深600um。

所述气动微阀Ⅰ、气动微阀Ⅱ和气动微阀Ⅲ为薄膜式气动微阀。

所述各微通道结构通过微细加工技术制作。

本发明的目的之二在于提供一种利用以上所述装置进行液滴生成的方法，具体步骤为：