CN105618167A - 一种用于高通量制备液滴的离心式微流控芯片 - Google Patents

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Abstract

所述的微流控芯片，包括盖板层、分散相通道层、中间层、连续相通道层、基底层；盖板层包括分散相入口、连续相入口、液滴出口；分散相储液池与分散相入口相连且处在分散相通道层上，分散相通道与分散相储液池相连，分散相缓冲池与分散相通道相连；连续相储液池与连续相入口相连且处在连续相通道层上，连续相通道与连续相储液池相连，液滴生成单元与连续相通道相连；分散相阵列通道处在中间层上，并处于液滴生成单元与分散相缓冲池结构内部；液滴通道与液滴生成单元相连；液滴出口与液滴通道相连；使用本发明提供的一种用于高通量制备液滴的离心式微流控芯片，由于能够实时在线地生成大量的微液滴，从而显著提高液滴生产效率。

Description

一种用于高通量制备液滴的离心式微流控芯片
技术领域
本发明涉及微流控芯片领域，特别是涉及一种用于高通量制备液滴的离心式微流控芯片。
背景技术
现有技术中，微流控芯片是一个新兴的技术平台。在一块几平方厘米的芯片上，由网络化的微通道控制流体，完成常规化学或生物实验室的各种操作。微液滴(droplet)是近年来在微流控芯片上发展起来的一种操控微小体积液体的技术，其原理为：将两种互不相溶的液体，以其中的一种为连续相，另一种为分散相，连续相和分散相同时进入微通道后，在微通道的作用下，分散相以微小体积(10-16～10-11L)单元的形式分布于连续相中，形成一系列离散的微液滴，每个液滴作为一个微反应器，完成一组化学或生物反应。微液滴用于筛选具有如下优点：1)样品消耗极微，大大降低筛选成本；2)液滴被油包裹，与外界无物质交换，液滴内的反应条件稳定，结果可靠。因此在药物筛选、微纳米材料合成、酶反应分析检测等方面具有重要及广泛的应用前景。
目前，液滴的生成技术的驱动力主要是基于注射泵注射的方法，并利用单个的T型或者流动聚焦型的微通道结构，连续地产生微液滴；除此之外，气动阀技术也被应用于不同组分的液滴生成。但是，现有的液滴生成方法还是难以实现在一个微流控芯片中实现同时生成大批量的微液滴，因此在将液滴应用于较大通量的液滴合成或筛选的场合时，难以满足高效率批量生产液滴的需求。
发明内容
为了满足液滴批量生产的需求，本发明设计了一种用于高通量制备液滴的离心式微流控芯片，其特征在于由入口、通道、液滴出口组成；所述的入口包括：连续相入口、分散相入口；所述的通道包括：分散相储液池、分散相通道、连续相储液池、连续相通道、分散相缓冲池、分散相阵列通道、液滴生成单元、液滴通道。所述的微流控芯片为扇形结构，从扇形所在的圆心到圆弧，依次为入口、通道、液滴出口。
所述的微流控芯片包括5层，从上到下依次为盖板层、连续相通道层、中间层、分散相通道层、基底层。
所述的盖板层包括分散相入口、连续相入口及液滴出口；所述的分散相储液池与分散相入口相连且处在分散相通道层上，所述的分散相通道与分散相储液池相连，所述的分散相缓冲池与分散相通道相连；所述的连续相储液池与连续相入口相连且处在连续相通道层上，所述的连续相通道与连续相储液池相连，所述的液滴生成单元与连续相通道相连；所述的分散相阵列通道处在中间层上，且处于液滴生成单元与分散相缓冲池结构内部；所述的液滴通道与液滴生成单元相连；所述的液滴出口与液滴通道相连。
所述的微流控芯片的驱动力为离心力。
所述的微流控芯片的工作原理在于：连续相通过连续相入口注入连续相储液池中，分散相通过分散相入口注入分散相储液池中，使用离心的方式使连续相和分散相分受到离心力而流动；分散相通过分散相阵列通道后，在液滴生成单元形成与分散相阵列通道相应数量的微液滴；随后微液滴通过液滴通道，从液滴出口导出。
所述的连续相储液池和分散相储液池可以存在于芯片上，也可以以多种方式外接于芯片上。
所述的微流控芯片各层应当具有较高的强度和硬度。
附图说明
图1.本发明所提供的一种用于高通量制备液滴的离心式微流控芯片结构示意图。
图2.本发明所提供的一种用于高通量制备液滴的离心式微流控芯片的液滴生成示意图。
附图中：A.盖板层；B.连续相通道层；C.中间层；D.分散相通道层；E.基底层；1.分散相入口；2.连续相入口；3.液滴出口；4.连续相储液池；5.连续相通道；6.液滴生成单元；7.液滴通道；8.分散相阵列通道；9.分散相储液池；10.分散相通道；11.分散相缓冲池；
具体实施方案
下面的实施例将结合说明书附图对本发明予以进一步的说明。
实施例1一种用于高通量制备液滴的离心式微流控芯片
本发明提供一种用于高通量制备液滴的离心式微流控芯片，该芯片结构示意图如图1所示。其中，所述的微流控芯片包括5层，从上到下依次为盖板层(A)、连续相通道层(B)、中间层(C)、分散相通道层(D)、基底层(E)。
所述的盖板层(A)包括分散相入口(1)、连续相入口(2)、液滴出口(3)；所述的分散相储液池(9)与分散相入口(1)相连且处在分散相通道层(D)上，所述的分散相通道(10)与分散相储液池(9)相连，所述的分散相缓冲池(11)与分散相通道(10)相连；所述的连续相储液池(4)与连续相入口(2)相连且处在连续相通道层(B)上，所述的连续相通道(5)与连续相储液池(4)相连，所述的液滴生成单元(6)与连续相通道(5)相连；所述的分散相阵列通道(8)处在中间层(C)上，且处于液滴生成单元(6)与分散相缓冲池(11)的结构内部；所述的液滴通道(7)与液滴生成单元(6)相连；所述的液滴出口(3)与液滴通道(7)相连。
上述微流控芯片中高通量制备液滴的生成示意图如图2所示。连续相和分散相为不相容的两种液体，以硅油和水为例，硅油作为连续相，水作为分散相。使用外力将硅油和水分别注入连续相储液池与分散相储液池中。使微流控芯片绕着扇形所在的圆心高速旋转，在离心力的作用下，水流入分散相通道进入分散相缓冲池，随后进入分散相阵列通道，在分散相阵列通道的作用下形成多股微细水流，最终在液滴生成单元生成与分散相阵列通道相对应数量的微液滴，微液滴随后进入液滴通道，经过液滴出口排出微流控芯片，可以使用导管导出并用器皿进行收集。
使用本发明提供的一种用于高通量制备液滴的离心式微流控芯片，由于能够实时在线地生成大量的微液滴，从而显著提高液滴生产效率。

Claims (6)

1.一种用于高通量制备液滴的离心式微流控芯片，其特征在于，所述的微流控芯片由入口、通道、液滴出口组成；所述的入口包括：连续相入口、分散相入口；所述的通道包括：分散相储液池、分散相通道、连续相储液池、连续相通道、分散相缓冲池、分散相阵列通道、液滴生成单元、液滴通道；所述的微流控芯片为扇形结构，从扇形所在的圆心到圆弧，依次为入口、通道、液滴出口。
2.按照权利要求1所述的一种用于高通量制备液滴的离心式微流控芯片，其特征在于，所述的微流控芯片包括5层，从上到下依次为盖板层、连续相通道层、中间层、分散相通道层、基底层。
3.按照权利要求1所述的一种用于高通量制备液滴的离心式微流控芯片，其特征在于，所述的盖板层包括分散相入口、连续相入口、液滴出口；所述的分散相储液池与分散相入口相连且处在分散相通道层上，所述的分散相通道与分散相储液池相连，所述的分散相缓冲池与分散相通道相连；所述的连续相储液池与连续相入口相连且处在连续相通道层上，所述的连续相通道与连续相储液池相连，所述的液滴生成单元与连续相通道相连；所述的分散相阵列通道处在中间层上，且处于液滴生成单元与分散相缓冲池结构内部；所述的液滴通道与液滴生成单元相连；所述的液滴出口与液滴通道相连。
4.按照权利要求1所述的一种用于高通量制备液滴的离心式微流控芯片，其特征在于，所述的微流控芯片的驱动力为离心力。
5.按照权利要求1所述的一种用于高通量制备液滴的离心式微流控芯片，其特征在于，所述的微流控芯片的工作原理在于：连续相通过连续相入口注入连续相储液池中，分散相通过分散相入口注入分散相储液池中，使用离心的方式使连续相和分散相受到离心力而流动；分散相通过分散相阵列通道后，在液滴生成单元形成与分散相阵列通道相应数量的微液滴；随后微液滴通过液滴通道，从液滴出口导出。
6.按照权利要求1所述的一种用于高通量制备液滴的离心式微流控芯片，其特征在于，所述的连续相储液池和分散相储液池可以存在于芯片上，也可以以多种方式外接于芯片上。
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106215990A (zh) * 2016-08-08 2016-12-14 华东理工大学 一种规模化制备液滴的微流控模块
CN107442191A (zh) * 2017-09-20 2017-12-08 厦门大学 一种用于油包水液滴生成的离心式微流控芯片
CN107583693A (zh) * 2017-08-30 2018-01-16 武汉科技大学 一种t型微通道集成微滴生成芯片
CN107583692A (zh) * 2017-05-23 2018-01-16 深圳市博瑞生物科技有限公司 液滴微流控芯片及其制备方法
CN108273454A (zh) * 2016-12-27 2018-07-13 中国科学院微生物研究所 一种小型反应管中纳升级微液滴融合的方法
CN109395788A (zh) * 2018-11-28 2019-03-01 西安交通大学 一种管内液滴制备芯片装置
CN109929750A (zh) * 2019-04-11 2019-06-25 石家庄禾柏生物技术股份有限公司 一种液滴生成装置及方法
CN110038656A (zh) * 2019-05-31 2019-07-23 中国科学技术大学 一种用于乳化的双水相系统及其液滴生成模块
CN111330660A (zh) * 2020-03-10 2020-06-26 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 离心式高通量微滴制备芯片
WO2020177088A1 (zh) * 2019-03-01 2020-09-10 深圳市博瑞生物科技有限公司 微流控芯片
CN112844501A (zh) * 2019-11-28 2021-05-28 中国科学院大连化学物理研究所 一种基于双水相的多液核水凝胶微囊芯片及其应用
CN113680402A (zh) * 2021-03-08 2021-11-23 王奔 单反应高通量微流控组件、核酸扩增自动化poct系统及液滴生成方法
WO2022048374A1 (zh) * 2020-09-07 2022-03-10 深圳市亚辉龙生物科技股份有限公司 液滴微流控芯片及微液滴的制备方法
CN115608299A (zh) * 2022-10-24 2023-01-17 贵州大学 一种制备纳米碳酸钙的微反应设备及使用方法
CN115624928A (zh) * 2022-11-01 2023-01-20 贵州大学 一种制备纳米碘化亚铜的微反应设备及使用方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005018787A1 (en) * 2003-08-19 2005-03-03 Bayer Healthcare Llc Mixing in microfluidic devices
US20090197977A1 (en) * 2005-10-07 2009-08-06 Stefan Haeberle Device and Method for Producing a Mixture of Two Phases that are Insoluble in Each Other
CN103386333A (zh) * 2013-08-07 2013-11-13 苏州扬清芯片科技有限公司 一种微流控液滴生产芯片
CN104155463A (zh) * 2014-08-27 2014-11-19 南京大学 一种微流控芯片液滴产生及度量的装置及方法
CN104826674A (zh) * 2015-04-27 2015-08-12 北京工业大学 实现液滴生成的反y型通道微流控芯片
CN104888873A (zh) * 2015-05-08 2015-09-09 沈阳航空航天大学 一种可实现回泵的离心式微流控芯片
CN204816577U (zh) * 2015-07-30 2015-12-02 天津大学 新型微气泡/液滴生成调控装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005018787A1 (en) * 2003-08-19 2005-03-03 Bayer Healthcare Llc Mixing in microfluidic devices
US20090197977A1 (en) * 2005-10-07 2009-08-06 Stefan Haeberle Device and Method for Producing a Mixture of Two Phases that are Insoluble in Each Other
CN103386333A (zh) * 2013-08-07 2013-11-13 苏州扬清芯片科技有限公司 一种微流控液滴生产芯片
CN104155463A (zh) * 2014-08-27 2014-11-19 南京大学 一种微流控芯片液滴产生及度量的装置及方法
CN104826674A (zh) * 2015-04-27 2015-08-12 北京工业大学 实现液滴生成的反y型通道微流控芯片
CN104888873A (zh) * 2015-05-08 2015-09-09 沈阳航空航天大学 一种可实现回泵的离心式微流控芯片
CN204816577U (zh) * 2015-07-30 2015-12-02 天津大学 新型微气泡/液滴生成调控装置

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106215990A (zh) * 2016-08-08 2016-12-14 华东理工大学 一种规模化制备液滴的微流控模块
CN106215990B (zh) * 2016-08-08 2018-03-13 华东理工大学 一种规模化制备液滴的微流控模块
CN108273454A (zh) * 2016-12-27 2018-07-13 中国科学院微生物研究所 一种小型反应管中纳升级微液滴融合的方法
CN107583692A (zh) * 2017-05-23 2018-01-16 深圳市博瑞生物科技有限公司 液滴微流控芯片及其制备方法
CN107583693A (zh) * 2017-08-30 2018-01-16 武汉科技大学 一种t型微通道集成微滴生成芯片
CN107442191A (zh) * 2017-09-20 2017-12-08 厦门大学 一种用于油包水液滴生成的离心式微流控芯片
CN109395788A (zh) * 2018-11-28 2019-03-01 西安交通大学 一种管内液滴制备芯片装置
CN109395788B (zh) * 2018-11-28 2024-04-09 西安交通大学 一种管内液滴制备芯片装置
WO2020177088A1 (zh) * 2019-03-01 2020-09-10 深圳市博瑞生物科技有限公司 微流控芯片
CN109929750A (zh) * 2019-04-11 2019-06-25 石家庄禾柏生物技术股份有限公司 一种液滴生成装置及方法
CN110038656A (zh) * 2019-05-31 2019-07-23 中国科学技术大学 一种用于乳化的双水相系统及其液滴生成模块
CN112844501A (zh) * 2019-11-28 2021-05-28 中国科学院大连化学物理研究所 一种基于双水相的多液核水凝胶微囊芯片及其应用
CN111330660A (zh) * 2020-03-10 2020-06-26 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 离心式高通量微滴制备芯片
CN111330660B (zh) * 2020-03-10 2022-01-25 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 离心式高通量微滴制备芯片
WO2022048374A1 (zh) * 2020-09-07 2022-03-10 深圳市亚辉龙生物科技股份有限公司 液滴微流控芯片及微液滴的制备方法
CN113680402A (zh) * 2021-03-08 2021-11-23 王奔 单反应高通量微流控组件、核酸扩增自动化poct系统及液滴生成方法
CN115608299A (zh) * 2022-10-24 2023-01-17 贵州大学 一种制备纳米碳酸钙的微反应设备及使用方法
CN115608299B (zh) * 2022-10-24 2024-04-12 贵州大学 一种制备纳米碳酸钙的微反应设备及使用方法
CN115624928A (zh) * 2022-11-01 2023-01-20 贵州大学 一种制备纳米碘化亚铜的微反应设备及使用方法
CN115624928B (zh) * 2022-11-01 2024-04-12 贵州大学 一种制备纳米碘化亚铜的微反应设备及使用方法

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