[发明专利]一种微分分流装置及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种微分分流装置及其制备方法和应用，适用于微通道内部液态试剂的分流和相关流动控制，该装置的核心部件是一片选择性预亲水化处理的超疏水薄膜。与现有的分流装置比较，本发明主要有三个优点：第一，结构简单，不含阀门、浮球等活动部件，机械稳定性好；第二，流量分配通过液滴隔断实现，控制精确且不受通道下游压力变化影响；第三，加工方法灵活，可以对任意分流比例进行高精度和差异性订制加工。本发明适用于生化制药、环境监测、食品工程和能源管理等众多领域中对小批量液态试剂的选择输运。

技术领域

本发明涉及流动控制领域，特别是适用于微小通道内液态组分的微分分流装置及其制备方法和应用。

背景技术

在生化检测实验、制冷设备布液系统和微电子元件散热器等众多的应用场合中，微小通道内的液体分流是实现设备预期功能的重要环节。特别是对试剂用量要求精度高以及多种复杂反应的情况下，人工操作分流在加样过程常常需要耗费大量的时间及人力，而且分流误差大。而传统的液体分流装置一般通过内部结构对流体进行分流，高精度分流控制则要精密的机加工手段以及设置控制器，并以压差作为流动动力，需要压力泵或其他压力源。

目前常规的微分分流方法具有以下几处明显缺点：(1)采用自动移液器、多道移液枪等移液设备进行人工加样，存在成本高、易污染的缺点；(2)利用分流器内部结构和进出口压力差分流液体，分路流量易受出口压力影响；(3)高精度需要采用阀门和控制器，结构复杂，且增加制造成本；(4)部分分流器的分流性能受安装角度和流量影响。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种分流方法和实施装置，本装置结构简单、不含阀门、浮球等活动部件、机械稳定性好，流量分配通过液滴隔断实现，控制精确且不受通道下游压力变化影响，可对任意分流比例进行高精度和差异性订制加工。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种微分分流装置，包括一超疏水基片和一掩模板薄片，所述超疏水基片的表面形成一层超疏水涂层，所述掩模板薄片表面进行镂空处理，

所述掩模板薄片镂空处理的一面覆盖于所述超疏水基片带有超疏水涂层的表面，经过亲水化处理后，所述超疏水基片与掩模板薄片之间在镂空区域分别形成亲水吸附区、多个亲水分流通道及采集台，

所述亲水分流通道位于所述亲水吸附区的下部，所述采集台位于所述亲水分流通道的下部，所述亲水分流通道与所述采集台之间设有疏水桥。

本发明基于超疏水表面对液体的排斥和亲水表面对液体的吸附引导作用，液体进去中间亲水区后，由于毛细力和重力的双重作用，液体会在分流通道底部“疏水桥”附近形成悬挂液滴，预设宽度不同的采集台得到不同的液滴数目，最终决定各个出口流量。

进一步地，所述的多个亲水分流通道等间距设置，所述采集台包括预设宽度不同的多个采集台。

进一步地，所述疏水桥为一宽度为小于3mm的条状疏水区域。

进一步地，所述亲水化处理为采用氧气等离子处理技术进行亲水化处理。

进一步地，所述超疏水基片与掩模板薄片的材料采用金属或多种有机聚合物，所述有机聚合物选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯。

进一步地，所述超疏水涂层采用Neverwet处理经喷涂制得。

上述微分分流装置的制备方法，包括以下步骤：

(1)超疏水基片的制备：取一片金属或聚合物薄基片，对其表面进行处理，获得有微纳米尺度多孔结构的超疏水涂层；

(2)掩模板薄片的制备：取另一片金属或聚合物薄片，根据实际应用所需分流比例，采用光刻、激光或铣刀切割技术在该薄片上将吸附区、分流通道及采集台结构进行镂空处理；