[发明专利]用于高通量微液滴生成的三维微流控装置及方法

说明书

一种用于高通量微液滴生成的三维微流控装置及方法，装置包括由底层、中层和上层PDMS流道键合形成的封闭式流道结构，封闭式流道结构设有分散相入口接头、连续相入口接头和收集出口接头；方法是先将三维微流控装置固定在显微镜的载物台上，开启注射泵，首先通过注射泵将分散相与连续相调整到相应的流速，在装置中的各T型微液滴生成流道阵列处，连续相将分散相剪切成微液滴；本发明可以克服目前二维流道生成微液滴速率慢的缺点，实现高通量的微液滴的生成，整体结构为PDMS，相互键合后非常牢固，避免了流道之间因输入流体压力过大开裂的发生，且PDMS通体透明，更易观察。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，特别涉及一种用于高通量微液滴生成的三维微流控装置及方法。

背景技术

液滴微流控平台已经成为生物、化学、医学等领域的重要工具，作为液滴微流控平台中的重要技术，微液滴生成方法至关重要，不同的方法在液滴生成速率方面相差很大。目前，微液滴的生成方法主要有共流法、流式汇聚法、T型流道法以及基于以上方法的衍生方法，通过调节气相(分散相)和液相(连续相)的输入压力，气相可以被液相快速剪成微气泡中，液相通常是油和水溶液。例如，通过聚焦微流控装置和T型微流道装置的并联结构，在不到一小时的时间内就能产生10¹¹个气泡(Jeong H H,Chen Z,Yadavali S,et al.Large-scale production of compound bubbles using parallelized microfluidics forefficient extraction of metal ions[J].Lab on a Chip,2019,19,665-673)。如CN109701430 A公开了一种振动管路控制T型微流控芯片生成微气泡的方法，能够实现单分散微气泡序列的形成。CN 105688721 A公开了一种用于生成球状微气泡的微流控芯片，通过调节液体流量，来生成不同直径大小的微气泡。中国专利(公开号为CN 109908983 A)一种具有三维锥形结构的用于微液滴高比例分裂提取的微流控芯片，涉及一种具有三维锥形结构的微流控芯片。CN107519958A公布了一种二维聚焦微流控装置。但在以上方法中，使用的微流控装置大多为二维流道，其生成速率有一定的限制，不适于大通量微液滴的生成，特别是当需要进行大规模材料制造的时候，生成速率难以满足需要。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于高通量微液滴生成的三维微流控装置及方法，通过T型流道结构的三维阵列化排布,实现微液滴的高通量生成，微液滴的大小可通过分散相与连续相入口的输入压力进行控制调节，装置为全PDMS材料，通体透明，便于三维观察,且装置各结构间键合牢固，不易开裂，装置不仅适用于微液滴的高通生成，还适用于微气泡的高通生成。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于高通量微液滴生成的三维微流控装置，包括由底层PDMS流道400、中层PDMS流道500和上层PDMS流道600键合形成的封闭式流道结构，封闭式流道结构设有分散相入口接头100、连续相入口接头300和收集出口接头200；

所述的底层PDMS流道400包括两组T型微液滴生成流道阵列，其中第一组T型微液滴生成流道阵列包括第一分散相流道402、第一连续相流道401、第二连续相流道405和第二分散相流道406，第一分散相流道402的入口端与第二分散相流道406入口端交汇后与第一分散相入口407连接，第一分散相流道402的出口端与第一连续相流道401的中部连通，第一连续相流道401的入口端与第二连续相流道405的入口端交汇后与第一连续相入口414连接，第一连续相流道401的出口端与第一输送出口403连接；第二分散相流道406出口端与第二连续相流道405的中部连通，第二连续相流道405的出口端与第二输送出口404连接；