[发明专利]液滴微流控芯片及微液滴的制备方法

说明书

本发明涉及一种液滴微流控芯片及微液滴的制备方法，所述液滴微流控芯片包括至少一个液滴制备单元，液滴制备单元包括分散相腔体、定量腔体、毛细喷嘴和连续相腔体；液滴微流控芯片具有旋转中心，分散相腔体设有用于添加分散相液体的加样孔，定量腔体与分散相腔体连接且相对分散相腔体更远离旋转中心；毛细喷嘴相对定量腔体更远离旋转中心，且毛细喷嘴的一端与定量腔体连接并自该连接端向远离旋转中心的方向延伸；连续相腔体与毛细喷嘴远离定量腔体的一端连接且相对毛细喷嘴更远离旋转中心，连续相腔体内收容有连续相液体。该液滴微流控芯片利用离心力作为液滴制备驱动力，通过不同参数配置可实现均一尺寸液滴的稳定高速的制备。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，特别是涉及一种液滴微流控芯片及微液滴的制备方法。

背景技术

微流控(Microfluidics)是指在微米尺度空间对流体进行操控的一种技术，该技术可以将化学、生物等实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米芯片上，因此又被称为芯片实验室。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，液滴微流控技术在生物医学中有广泛的应用，例如通过精确地对反应中的微液滴进行操控，能够减少反应试剂的消耗量，提高试剂利用率。制备的上万甚至上百万单分散性好的皮升级别的微液滴，作为独立的反应单元可以结合荧光成像分析、光谱学、电化学、毛细管电泳、质谱、核磁共振谱、化学发光法等手段实现在分子诊断、免疫生化、细胞培养、高分子合成、单细胞分析、药物运输等方面进行定性或定量的应用。

然而，目前制备微液滴的芯片由于稳定性和重复性差、液滴制备工艺复杂、设备要求高等原因不适宜大多数研究和量产化需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种稳定性和重复性好、可简化液滴制备工艺的液滴微流控芯片。

一种液滴微流控芯片，包括至少一个液滴制备单元，所述液滴制备单元包括分散相腔体、定量腔体、毛细喷嘴和连续相腔体；所述液滴微流控芯片具有旋转中心，所述分散相腔体设有用于添加分散相液体的加样孔，所述定量腔体与所述分散相腔体连接且相对所述分散相腔体更远离所述旋转中心；所述毛细喷嘴相对所述定量腔体更远离所述旋转中心，且所述毛细喷嘴的一端与所述定量腔体连接并自该连接端向远离所述旋转中心的方向延伸；所述连续相腔体与所述毛细喷嘴远离所述定量腔体的一端连接且相对所述毛细喷嘴更远离所述旋转中心，所述连续相腔体用于预存连续相液体。

本发明的液滴微流控芯片在使用时，可将分散相液体(例如生化检测的各种试剂)从加样孔加至分散相腔体，然后启动低离心力离心将分散相液体甩入定量腔体，然后通过提高离心力使分散相液体通过毛细喷嘴进入连续相腔体，因离心力从毛细喷嘴喷出的分散相液体进入连续相腔体内与其中的连续相液体相接触，并在连续相液体的剪切力作用下被挤压、切断形成微液滴。由于毛细喷嘴的存在，较低离心力(0g～100g)下因液体表面张力，分散相液体无法被甩出至连续相腔体，从而确保了利用该芯片生成液滴的均匀性和稳定性。该液滴微流控芯片利用离心力作为液滴制备驱动力，通过不同参数配置可实现均一尺寸液滴的稳定高速的制备。离心驱动过程液体等分均一可靠，避免了传统被动法中平面微流控芯片生成液滴需要连接多个微泵精准控制液体流量的复杂操作，有利于降低设备复杂度、体积，同时极大地提高液体终末利用效率，减少液体在流动转移过程的损失和死体积。离心驱动方式简单，不需要像主动法需要运用复杂的电路控制、光学模块等，同样简化了设备尺寸和控制难度，减少设备制造成本，提高设备可靠性以及后续设备维护保养的难度。

在其中一个实施例中，所述液滴制备单元还包括分液流道，所述分液流道与所述分散相腔体连接并自该连接端围绕所述旋转中心延伸，所述分液流道相对所述分散相腔体更远离所述旋转中心；

所述定量腔体的数量为多个，多个所述定量腔体分别与所述分液流道连接且在所述分液流道的外侧沿所述分液流道的延伸方向依次排布；

所述毛细喷嘴的数量为多个，多个所述毛细喷嘴与多个所述定量腔体一一对应连接。