[发明专利]一种实现不同组合液滴对碰撞的微流控芯片

权利要求书

1.一种实现不同组合液滴对碰撞的微流控芯片，其特征在于：该微流控芯片通过两个单独的T形结构在线生成液滴对，通过稀释结构调节在线生成液滴对的运动速度，最终实现在线生成液滴对在下游T形结构处的碰撞；

微流控芯片由盖片和基片配合组成，盖片和基片不可逆地键合在一起；

离散相为水时，所有微通道结构都设置在盖片上直接接触基片的一侧，盖片和基片中间形成的封闭空间为流体流动的区域；微流控芯片两侧的液滴生成和稀释结构是轴对称的，两侧通入液体的种类也是对称相同的；

两个单独的T形结构分别为第一T形结构和第二T形结构，第一T形结构和第二T形结构对称布设，第一T形结构和第二T形结构之间通过T形交汇结构(C)连接；

第一T形结构包括第一连续相入口(1)、第一离散相入口(2)和第一稀释入口(3)；第一连续相入口(1)和第一离散相入口(2)并列布设，第一连续相入口(1)和第一离散相入口(2)的交点为第一T形生成结构(A1)，第一T形生成结构(A1)与第一T形结构的主体结构垂直连接；第一稀释入口(3)通过第一稀释结构(B1)与第一T形结构的主体连接；

第二T形结构包括第二连续相入口(4)、第二离散相入口(5)和第二稀释入口(6)；第二连续相入口(4)和第二离散相入口(5)并列布设，第二连续相入口(4)和第二离散相入口(5)的交点为第二T形生成结构(A2)，第二T形生成结构(A2)与第二T形结构的主体结构垂直连接；第二稀释入口(6)通过第二稀释结构(B2)与第二T形结构的主体连接；

第一T形结构的主体和第二T形结构的主体的连接处为T形交汇结构(C)；

第一T形结构中，微流控芯片工作时，离散相从第一离散相入口(2)通入，连续相分别从第一连续相入口(1)和第一稀释入口(3)通入；互不相溶的离散相和连续相两种流体在第一T形生成结构(A1)处相遇，在一定的流速范围内，连续相稳定地将离散相挤断成离散的并且均匀的液滴，通过调节两相流量来控制液滴的生成大小和间隔频率；生成后的液滴在微通道的引导下流向第一稀释结构(B1)，通过稀释流量的大小调节液滴的运动速度，第一稀释结构(B1)为等间距的矩形柱状结构；矩形柱的间距为主通道宽度的一半或更小，防止液滴流入到矩形柱之间；

对于第二T形结构中，离散相从第二离散相入口(5)流入，与从第二连续相入口(4)流入的连续相在第二T形生成结构(A2)相遇，液滴大小和频率的调节方法和第一T形结构中相同；液滴流经下游第二稀释结构(B2)时，从第二稀释入口(6)流入的连续相调节液滴的流速；生成后的液滴在微通道的引导下流向第二稀释结构(B2)，通过稀释流量的大小调节液滴的运动速度，第二稀释结构(B2)为等间距的矩形柱状结构；矩形柱的间距为主通道宽度的一半或更小，防止液滴流入到矩形柱之间。

2.根据权利要求1所述的一种实现不同组合液滴对碰撞的微流控芯片，其特征在于：两侧生成的液滴对在通道的引导下继续流向下游，在T形交汇结构(C)处相遇，实验观察到的碰撞包括三种结果：不接触、融合和断裂。

3.根据权利要求1所述的一种实现不同组合液滴对碰撞的微流控芯片，其特征在于：液滴通过出口(7)流出微流控芯片，T形交汇结构(C)与出口(7)之间设置了蛇形弯管。

4.根据权利要求1所述的一种实现不同组合液滴对碰撞的微流控芯片，其特征在于：盖片和基片的材质相同，均为PDMS，以保证流体流动时四周接触的壁面材质相同以及微流控芯片整体结构的稳定键合；由于PDMS材质本身是亲油疏水的，所以PDMS制得的微流控芯片使用时连续相是油，离散相为水或气体。

5.根据权利要求4所述的一种实现不同组合液滴对碰撞的微流控芯片，其特征在于：离散相为水时生成的产物为液滴，离散相为气体时生成的产物为气泡。