[发明专利]液滴分裂微流控芯片及应用

说明书

本发明实施例提供了一种液滴分裂微流控芯片，包括一基底，所述基底上包括至少一个分裂单元，每个所述分裂单元包括液滴容纳腔室、与所述液滴容纳腔室相连通的M条微通道和汇聚组件，M大于或等于2；所述液滴容纳腔室设有母液滴流入口，所述母液滴流入口的直径大于所述微通道的直径，所述汇聚组件包括1条液滴流出通道；母液滴从所述母液滴流入口进入所述液滴容纳腔室之后，经过所述M条微通道分裂得到子液滴；所述子液滴经所述汇聚组件汇入所述1条液滴流出通道流出。该液滴分裂微流控芯片可以实现液滴快速、高通量地分裂，具有主动性强、灵活度高和操作条件温和的特点。本发明还提供了一种液滴分裂微流控芯片的应用。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，特别是涉及液滴分裂微流控芯片及应用。

背景技术

液滴微流控作为微流控芯片研究中的重要分支，是近年来在传统连续流微流控系统基础上发展起来的，利用互不相溶的两种（例如水和油）或多种液相产生分散的微液滴进行实验操作的非连续流微流控技术。随着现代高新科学技术的迅速发展，液滴微流控技术中的微液滴以其独特的流体力学特性及微尺度效应，已被广泛应用于医学、生物、动力、化工、核能、石油、冶金等领域。而微液滴生成的大小、稳定性、以及均匀度都严重影响其应用效果。

液滴微流控技术主要包括液滴生成、分裂与融合、内涵物分析等。其中，液滴的生成是依靠油水两相的剪切力和表面张力共同作用而实现；液滴的分裂是指将一个液滴分裂成多个液滴的液滴操控技术，其可在液滴生成后进一步调控液滴的体积、内涵物的浓度，从而获得高通量分析结果，因此，在液滴微流控芯片技术的应用中，液滴的分裂是极为重要的液滴操控技术之一。

现有技术中，通常使用机械泵阀系统，例如注射泵、蠕动泵等对液滴微流控芯片进行操控。然而上述系统中，仪器设备加工昂贵、泵阀系统难以获得流场稳定性，难以实现精准操控。并且采用外加的电场或温度场又对液滴具有一定破坏性。因此，现有的液滴分裂技术的研究中，人们迫切希望获得一种更为简便、操作条件温和、主动性强和灵活度高的液滴操控技术。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种液滴分裂微流控芯片及应用，所述液滴分裂微流控芯片可以实现液滴快速、高通量地分裂，具有主动性强、灵活度高、易于集成和操作条件温和的特点，大大提高液滴的生成及分裂效率。

第一方面，本发明提供了一种液滴分裂微流控芯片，包括一基底，所述基底上包括至少一个分裂单元，每个所述分裂单元包括液滴容纳腔室、与所述液滴容纳腔室相连通的M条微通道和汇聚组件，M大于或等于2；所述液滴容纳腔室设有母液滴流入口，所述母液滴流入口的直径大于所述微通道的直径，所述汇聚组件包括1条液滴流出通道；母液滴从所述母液滴流入口进入所述液滴容纳腔室之后，经过所述M条微通道分裂得到子液滴；所述子液滴经所述汇聚组件汇入所述1条液滴流出通道流出。

可选地，所述微通道均匀延伸分布在所述液滴容纳腔室的同一侧壁上；所述母液滴流入口分布在与所述侧壁相对设置的另一侧壁上。

可选地，所述M等于2ⁿ⁺¹，n为0或正整数，所述M条微通道与所述1条液滴流出通道之间由通道数量依次减半的n级汇聚子组件连接。

可选地，当所述液滴分裂微流控芯片包括两个以上的所述分裂单元时，所述分裂单元依次串联设置，前一个所述分裂单元的所述液滴流出通道与后一个所述分裂单元的所述母液滴流入口相连通。

可选地，所述依次串联设置的所述分裂单元之间，前一个所述分裂单元的所述微通道的直径大于后一个所述分裂单元的所述微通道的直径。

可选地，所述微通道的直径为1-100μm。

可选地，所述微通道在所述侧壁上的开口的边缘设有一圈凹槽或凸起。