[发明专利]一种液滴微流控芯片、成型装置及其制备方法

说明书

本发明提供了一种液滴微流控芯片、成型装置及其制备方法，液滴微流控芯片包括：底板、流道层、支撑层和密封层，流道层叠置在底板的上方，流道层的底面上设有用于形成液滴的流道，底板密封流道，流道层的顶面上设有多个连接柱；支撑层，叠置在流道层的上方，支撑层具有供连接柱穿设的连接孔；密封层，叠置在支撑层的上方，本发明技术方案克服现有技术中液滴微流控芯片需采用注射泵进行驱动，对芯片的键合强度要求较高；芯片需要与外部液路及接头相连，在添加样品和试剂时不便于操作的问题。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，具体涉及一种液滴微流控芯片、成型装置及其制备方法。

背景技术

液滴微流控技术不同于传统的连续流微流控系统，液滴微流控技术采用互不相溶的两相流体形成微液滴，对分散的液滴进行操控，是一种非连续流微流控技术。

液滴微流控技术具有诸多特点：液滴之间相互独立，无交叉污染和扩散；体积小，样品和试剂的用量少；表面积大，热传递速度快；生成速率快，通量高；液滴尺寸均一，单分散性良好。由于技术特点突出，液滴微流控技术被广泛应用于功能材料合成、生命科学和食品加工等领域。

目前，最常用的液滴生成方法是采用注射泵进行驱动的，主要存在以下缺点：

1、液滴微流控芯片需要与外部设备及管路接头连接，集成度低，装置复杂，不便于操作。由于需要通过外部管路和接头输运样品和试剂，实际操作过程中需要大量的样品和试剂，并且管接头存在死体积，容易造成样品和试剂的损失；当样品量较少时又难以操作。

2、注射泵是通过提供正压驱动力的方式驱动液体的，对芯片的键合强度要求较高，此种驱动方式压力过大时容易导致芯片泄漏。并且常规的注射泵采用步进电机驱动液体，存在脉冲效应，难以精确控制液体的流速和压力，这会影响液体流速的稳定性，降低液滴尺寸的均一性。压力驱动泵响应时间短，稳定性高，便可以用于替代注射泵，但是其价格昂贵，这限制了其应用范围。

因此，现需要一种在添加样品和试剂时操作较为方便，并且对芯片键合强度要求较低的液滴微流控芯片，在保证液滴尺寸一致性的同时，实现液滴制备过程的精确操控。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种液滴微流控芯片、成型装置及其制备方法，以解决现有技术中液滴微流控芯片需采用注射泵进行驱动，对芯片的键合强度要求较高；芯片需要与外部液路及接头相连，在添加样品和试剂时不便于操作的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种液滴微流控芯片，包括：底板、流道层、支撑层和密封层，流道层，叠置在底板的上方，流道层的底面上设有用于形成液滴的流道，底板密封流道，流道层的顶面上设有多个连接柱；支撑层，叠置在流道层的上方，支撑层具有供连接柱穿设的连接孔；密封层，叠置在支撑层的上方；其中，密封层、部分连接柱及流道层上的对应位置均设有样品腔、油腔和液滴收集腔，密封层、部分连接柱及流道层之间对应的样品腔、油腔和液滴收集腔相互连通，流道层上的密封层、部分连接柱及流道层与流道连通，其余部分的连接柱连接密封层和流道层。

进一步地，流道的高度h与流道层的厚度Ht的关系为：10×h≤Ht≤100×h，和/或，流道的高度h与底板的厚度Hb的关系为：10×h≤Hb≤50×h。

进一步地，液滴收集腔的体积Vd等于油腔的体积Vo与样品腔的体积Vs之和。

进一步地，其余部分的连接柱穿设的连接孔的直径和数量分别为D和N，支撑层的面积为S，其中，2S/25πD²≤N≤S/2πD²，D为1～10mm。

进一步地，流道包括分别与油腔、样品腔及液滴收集腔对应连通的油路通道、样品通道和液滴通道。

进一步地，液滴微流控芯片还包括叠置在支撑层的上方且围绕在密封层四周的围栏，围栏和支撑层一体成型或分体成型。