[发明专利]一种微流道结构、微流控芯片以及非均相反应方法

说明书

本申请提供了一种微流道结构、微流控芯片和非均相反应方法，微流道结构包括：连续外三角扩张聚焦单元、主动阀定量均匀控制单元和同轴流非匀相反应单元；连续外三角扩张聚焦单元包括：连续液相进样口、连续外三角扩张聚焦流道和连续液相流道；主动阀定量均匀控制单元包括：流道内置阀塞、气相进样口、气相通道和气体缓冲室；连续液相流道内壁设有内置阀塞；同轴流非匀相反应单元包括：反应液相进样口、反应液相流道和混合液相流道。本申请解决了如何设计一种微流控装置和操作工艺，使其能够在生成高分散液滴、颗粒的基础上，实现快速准确的定量控制进行精确高效非均相反应的技术问题。

技术领域

本申请涉及微流控技术领域，尤其涉及一种微流道结构、微流控芯片以及非均相反应方法。

背景技术

随着科技的发展，越来越多个领域(能源、免疫、生化等)需要使用微型化反应手段进行高分散微量精准的操作，微流控技术由于可以实现很多难以完成的微加工和微操作受到了广泛的关注。微流控是利用微管道和装置对微量颗粒(或样品)进行一些常规方法所无法实现的操控。它可以将生物检测、一系列生物化学反应以及各类样品制备集成到微小的芯片上进行特殊操作，在多领域都具有广泛的应用前景。

目前，常规的液滴或微球颗粒制备过程，主要是通过大尺度下的机械搅拌法，这样并不能精准筛选特定粒径尺寸的微球颗粒，且颗粒分散性低，参与反应的液滴(或颗粒)数量过多过少都不能保证反应的高效进行。可以通过特殊结构的微流控系统对液滴(或颗粒)进行均匀分散，定量控制后再进行有效、充分的反应，能有效地提高效率和实验成功率。

使用微流控生成(或包裹颗粒的液滴)的方法有很多，主动式需外加磁场电场；被动式通常采用迪恩流，无需能量输入，装置简便易维护、体积小。被动迪恩流由于其操作简单方便且均匀高效成为目前微流控聚焦液滴(或包裹颗粒的液滴)最有效的方式之一。通过被动迪恩流聚焦，在微通道中可以将紊乱散布的微球、液滴聚焦形成特定位置等间距排布的微球、液滴队列。虽然在一定程度上实现液滴(或颗粒)的分散，但是需要一定长度螺旋形弯流道才能达到目的，而且很难进行精准的定量控制。

因此，如何设计一种微流控装置和操作工艺，使其能够在生成高分散液滴、颗粒的基础上，实现快速准确的定量控制进行精确高效非均相反应，成为本领域技术亟待解决的问题之一。

发明内容

本申请的目的是提供一种微流道结构、微流控芯片以及非均相反应方法，用于解决如何设计一种微流控装置和操作工艺，使其能够在生成高分散液滴、颗粒的基础上，实现快速准确的定量控制进行精确高效非均相反应的技术问题。

为解决上述问题，本申请提供了一种微流道结构，包括：连续外三角扩张聚焦单元、主动阀定量均匀控制单元和同轴流非匀相反应单元；

所述连续外三角扩张聚焦单元包括：连续液相进样口、连续外三角扩张聚焦流道和连续液相流道；

所述连续液相进样口和所述连续外三角扩张聚焦流道进液端连通，所述连续液相流道进液端和所述连续外三角扩张聚焦流道的出液端连通；

所述主动阀定量均匀控制单元包括：流道内置阀塞、气相进样口、气相通道和气体缓冲室；

所述连续液相流道内壁设有所述内置阀塞，所述气相通道出气端与所述气体缓冲室连通，进气端与所述气相进样口连通，所述气体缓冲室与所述内置塞阀相对应；

所述同轴流非匀相反应单元包括：反应液相进样口、反应液相流道和混合液相流道；

所述反应液相流道进液端端与所述反应液相进样口连通，出液端端与所述混合液相流道的进液端相连通，所述混合液相流道出液端与混合相出样口连通；所述混合液相流道的进液端与所述连续液相流道连通。

进一步的，所述连续外三角扩张聚焦流道呈螺旋状；

所述连续外三角扩张聚焦流道的进液端位于所述螺旋状的中心；