CN109012774A - 液滴生成装置、液滴微流控芯片及应用 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种液滴生成装置，包括分散相腔室和连续相腔室，所述分散相腔室与所述连续相腔室之间设有一分离隔板，所述分离隔板上设有多条连通所述分散相腔室与所述连续相腔室的微通道；所述分散相腔室设有至少一个分散相输入口，所述连续相腔室设有至少一个连续相输入口和至少一个连续相输出口；从所述分散相输入口进入的分散相流体经多条所述微通道流出形成液滴，所述液滴分散至所述连续相腔室内的连续相流体中。该液滴生成装置可以高通量、高效的生成液滴，所述液滴生成装置结构精简，易用于集成，具有广泛的应用前景。本发明还提供了一种液滴微流控芯片及应用。

Description

液滴生成装置、液滴微流控芯片及应用

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，特别是涉及基于微流控技术的液滴生成装置、液滴微流控芯片及应用。

背景技术

微流控技术是上世纪九十年代在分析化学领域发展起来的，它以微管道网络微结构特征，通过微加工技术将微管道、微泵、微阀、微储液器、微检测元件等功能元器件像集成电路一样，集成在芯片材料上。微流控芯片的重要功能之一是以液体为介质，在特定的微通道下控制流体介质中各种物质的输运。现有的技术中，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。其中，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，利用互不相溶的两液相产生分散的微液滴进行实验操作的非连续流微流控技术。

在液滴微流控中，液滴是两相界面处的表面张力和剪切力共同作用形成的，根据分散相和连续相的不同，液滴可分为两种：油相中的水相微液滴(W/O型液滴)，和水相中的油相微液滴(O/W型液滴)。迄今为止，液滴微流控技术在物理、化学、生物医学以及工程学等多学科交叉领域有着广泛的应用价值。

目前，在液滴微流控中，液滴的生成主要是借助注射泵注射的驱动力，并利用单个的T型、流动聚焦型的微通道结构，连续地产生微液滴。然而，现有微流控芯片生成液滴的通量低，并且不易于集成；很难实现同时生成大批量的液滴，更无法满足高效率批量产生液滴的需求。

因此，有必要提供一种易于集成，能够快速且高通量生成液滴的装置。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种液滴生成装置、液滴微流控芯片及应用，所述液滴生成装置易于集成，可以快速、高通量地生成大小均一微液滴，缩短微液滴生成耗时，大大提高液滴的生成效率。

第一方面，本发明提供了一种基于微流控技术的液滴生成装置，包括分散相腔室和连续相腔室，所述分散相腔室与所述连续相腔室之间设有一分离隔板，所述分离隔板上设有多条连通所述分散相腔室与所述连续相腔室的微通道；所述分散相腔室设有至少一个分散相输入口，所述连续相腔室设有至少一个连续相输入口和至少一个连续相输出口；从所述分散相输入口进入的分散相流体经多条所述微通道流出形成液滴，所述液滴分散至所述连续相腔室内的连续相流体中。

可选地，多条所述微通道均匀分布在所述分离隔板上。

可选地，所述微通道的截面宽度为1-80μm；所述微通道的长度为5-100μm。

可选地，所述分离隔板包括第一端面和第二端面，所述第一端面朝向所述连续相腔室，所述第二端面朝向所述分散相腔室，所述微通道在所述第一端面上形成有第一开口，所述第一端面上沿所述第一开口的边缘设有一圈凹槽。

可选地，所述凹槽的曲率半径沿所述第一开口的所述边缘至所述凹槽的底部逐渐减小。

本发明第一方面所述的液滴生成装置，设有分散相腔室和连续相腔室，并在所述将所述连续相腔室和所述分散相腔室之间通过多条微通道相连通，在通入连续相流体和分散相流体后，所述液滴生成装置可以高通量、高效的生成液滴，本发明第一方面所述液滴生成装置结构精简，可以用于集成，具有广泛的应用前景。

第二方面，本发明提供了一种包括本发明第一方面所述液滴生成装置的液滴微流控芯片，所述液滴微流控芯片包括基底和依次设置在所述基底上的反应流道层和控制层；所述反应流道层上设有所述连续相腔室和所述分散相腔室，所述控制层设有分别与所述分散相输入口、所述连续相输入口和所述连续相输出口对应的多个通孔。

可选地，所述控制层上还包括分别与所述分散相输入口、所述连续相输入口和所述连续相输出口对应的多个控制阀，所述控制阀用于控制所述分散相输入口、所述连续相输入口或所述连续相输出口的开启或闭合。

可选地，所述基底和所述反应流道层一体成型。

可选地，所述连续相腔室或所述分散相腔室的截面形状包括圆形、方形或三角形；所述基底、所述反应流道层和所述控制层由隔水、隔气的材料制成。

可选地，所述控制阀包括气动阀、电动阀、磁源阀和光源阀中的一种或多种。

本发明第二方面所述的液滴微流控芯片，基于微流控技术，将所述连续相腔室和所述分散相腔室通过数条并排设置的微通道相连通，可以高通量、高效地的生成尺寸均一的液滴，所述液滴微流控芯片具有尺寸小、试剂消耗量少、高通量、易集成等特点，适用于微体系的研究和分析工作。

第三方面，本发明提供了一种利用如本发明第一方面所述的液滴生成装置生成液滴的方法，包括：

(1)通过向所述连续相输入口注入连续相流体，使所述连续相流体充满整个所述连续相腔室和所述分散相腔室；

(2)从所述分散相输入口注入分散相流体，调节所述分散相流体的液体压力大于所述连续相流体的液体压力以使所述分散相流体推动所述连续相流体，所述分散相流体经所述多条微通道流出形成液滴，所述液滴分散至所述连续相腔室内的所述连续相流体中。

可选地，所述分散相流体包括水相液体，所述连续相流体包括油相液体；或所述分散相流体包括油相液体，所述连续相流体包括水相液体。本发明所述分散相流体与所述连续相流体之间不互溶。

本发明第三方面所述的生成液滴的方法，简便易操作，可以快速、高通量地生成大小均一微液滴，缩短微液滴生成耗时，大大提高微液滴的生成效率。

第四方面，本发明还提供了一种液滴反应装置，其特征在于，包括如本发明第一方面所述的液滴生成装置或如本发明第二方面所述的液滴微流控芯片。

可选地，所述液滴反应装置还包括所述流动相储液槽和分散相储液槽。可选地，所述液滴反应装置还可以包括其他功能装置。所述液滴反应装置可用于各种微体系的研究和分析工作，通过将所述液滴反应装置产生的微小液滴作为独立的研究与分析单元，可以高通量地进行数据采集，在生物医学分析方面有着巨大的优势和前景。例如，所述液滴反应装置可应用于聚合酶链式反应、全基因扩增反应等。

本发明的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。

附图说明

为更清楚地阐述本发明的内容，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。

图1为本发明一实施例提供的液滴生成装置100的截面结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的液滴生成装置的微通道截面结构示意图；

图3为本发明另一实施例提供的液滴生成装置的微通道截面结构示意图；

图4为本发明另一实施例提供的液滴生成装置的微通道结构示意图；

图5为本发明另一实施例提供的液滴生成装置200的截面结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的液滴微流控芯片300的结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的液滴微流控芯片的微通道结构示意图；

图8为本发明另一实施例提供的液滴微流控芯片的微通道结构示意图；

图9为本发明另一实施例提供的液滴微流控芯片400的结构示意图；

图10为本发明另一实施例提供的液滴微流控芯片的实际效果图；

图11为本发明一实施例提供的利用液滴生成装置生成液滴的方法示意图；

图12为本发明另一实施例提供的液滴生成装置的截面结构示意图。

具体实施方式

以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。

本申请说明书、权利要求书和附图中出现的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

若无特别说明，本发明实施例所采用的原料及其它化学试剂皆为市售商品。

如图1所示，本发明一实施例提供了一种液滴生成装置100，包括分散相腔室10和连续相腔室20，所述分散相腔室10与所述连续相腔室20之间设有一分离隔板30，所述分离隔板30上设有多条连通所述分散相腔室10与所述连续相腔室20的微通道31；所述分散相腔室10设有至少一个分散相输入口11，所述连续相腔室20设有至少一个连续相输入口21和至少一个连续相输出口22；从所述分散相输入口11进入的分散相流体经多条所述微通道31流出形成液滴，所述液滴分散至所述连续相腔室20内的连续相流体中。

本实施方式中，所述微通道31以所述分散相流体流出至所述连续相腔室20的方向延伸，见图1箭头所示。所述分散相流体通过所述分散相输入口11输入，所述分散相流体经所述微通道31，与所述连续相流体碰撞后形成液滴并分散至所述连续相流体中。图1中，所述微通道31为直通型通道，所述微通道31以所述分散相流体流出至所述连续相腔室20的方向延伸。可选地，所述微通道31包括直通型通道和蛇形通道中的一种或多种。可选地，所述蛇形通道是指包括弯曲段的微通道。可选地，多条所述微通道31均匀分布在所述分离隔板30上。例如，所述多条微通道可以但不限于并排设置在分离隔板上。

可选地，如图2所示，所述分离隔板30包括相对设置的第一端面301和第二端面302，所述第一端面301朝向所述连续相腔室20，所述第二端面302朝向所述分散相腔室10，所述微通道31在所述第一端面301上形成有第一开口303，所述微通道31在所述第二端面302上形成有第二开口304。

可选地，所述微通道的截面形状包括圆形和矩形中的一种或多种。例如，所述微通道的截面形状为圆形，或为正方形、或为长方形。可选地，所述微通道的截面形状还包括椭圆、其他多边形状或不规则形状，例如，六边形、八边形等。可选地，如图2所示，所述微通道31的截面宽度D为1-80μm；所述微通道31的长度L为5-100μm。进一步地，可选地，所述微通道31的截面宽度D为1-60μm。例如，所述微通道31的截面宽度D为1μm，或为5μm，或为10μm，或为20μm，或为35μm，或为50μm，或为60μm。当所述微通道的截面形状为圆形时，所述微通道的截面宽度是指所述圆形截面的直径。当所述微通道的截面形状为正方形时，所述微通道的截面宽度是指所述正方形截面的边长。当所述微通道的截面形状为长方形时，所述微通道的截面宽度是指所述长方形截面的长边长。当所述微通道的截面形状为椭圆、多边形或不规则形状时，所述微通道的截面宽度是指所述截面形状的最远两点之间的距离。

进一步地，可选地，每条所述微通道31的长度L为20-120μm。例如，每条所述微通道31的长度L为10μm，或为20μm，或为40μm，或为50μm，或为60μm，或为80μm，或为100μm，或为120μm。可选地，本发明所述实施方式中，所述微通道的长度可以大于或等于所述分离隔板的厚度；所述分离隔板的厚度是指所述第一端面与第二端面之间沿垂直于第一端面和第二端面方向的距离。例如，当所述微通道为蛇形通道时，所述微通道的长度大于所述分离隔板的厚度。

可选地，所述微通道31的截面宽度D可以但不限于为一固定值；即每个所述微通道31的整段通道(所述微通道31的整段通道见图2中的虚线框部分，即从所述第一开口303至所述第二开口304)的截面宽度可以存在差别。例如，所述微通道的截面宽度可以沿所述第二开口至所述第一开口逐渐减小，或者是所述微通道的第一开口与第二开口的截面宽度大于所述微通道中间段的截面宽度。

本实施方式中，相邻两条所述微通道31的间隔S为所述微通道31的截面宽度的2-8倍。进一步地，可选地，相邻两条所述微通道31的间隔S为所述微通道31的截面宽度的2-5倍。可选地，相邻两条所述微通道31的间隔S为40-1000μm，见图2。进一步地，可选地，相邻两条所述微通道的间隔为100-600μm。例如，相邻两条所述微通道的间隔为60μm，或为120μm，或为200μm，或为300μm，或为400μm，或为600μm，或为800μm，或为1000μm。

本实施方式中，所述第一端面301上沿所述第一开口303的边缘设有一圈凹槽305，见图3，所述凹槽305的截面形状为倒三角形。所述凹槽305围绕所述第一开口303的整个边缘，见图4，所述凹槽305设置在所述第一端面301上，所述凹槽305的开口朝向所述连续相腔室20；所述凹槽305与所述连续相腔室20连通。所述凹槽内壁可以为一曲面；所述凹槽的曲率半径沿所述第一开口的所述边缘至所述凹槽的底部逐渐减小。可选地，所述凹槽的截面的侧边为一曲线；所述凹槽边缘的曲率半径沿所述第一开口的所述边缘至所述凹槽的底部逐渐减小。可选地，所述凹槽的截面形状还可以为倒梯形，倒半圆形或倒半椭圆形。进一步地，可选地，所述凹槽的截面形状还可以为其他不规则形状，例如，具有开口的五边形等。

可选地，相邻两个所述微通道31所对应的所述凹槽305可以部分重叠。进一步地，可选地，所述相邻两个微通道31之间的部分所述凹槽305还可以完全重叠。当所述相邻两个微通道之间的部分所述凹槽完全重叠时，所述凹槽的截面宽度等于所述相邻两个微通道之间的间隔宽度。可选地，所述凹槽的截面宽度m为1-1000μm。可选地，所述凹槽的截面宽度m为1-100μm。进一步地，可选地，所述凹槽的截面宽度m为10-80μm。例如，所述凹槽的深度为5μm，或为10μm，或为30μm，或为50μm，或为80μm，或为100μm，或为300μm，或为300μm，或为800μm，或为1000μm。可选地，所述凹槽的深度是指所述凹槽的底部在沿垂直于所述第一端面的方向上距离所述第一端面在所述凹槽开口的延伸面间的距离。

本实施方式中，所述连续相腔室或所述分散相腔室的截面形状包括圆形、矩形或三角形。可选地，所述连续相腔室或所述分散相腔室的截面形状还包括梯形、其他多边形或不规则多边形，例如五边形、六边形等。可选地，所述连续相腔室或所述分散相腔室的截面形状还可以为包括至少一曲边的多边形。可选地，所述连续相腔室的截面形状与所述分散相腔室的截面形状可以相同也可以不同。进一步地，可选地，所述分离隔板的形状也可以为多种形状，例如平板状，或为曲面板。

本发明所述液滴生成装置可以高通量、高效的生成液滴，通过在所述装置中通入连续相流体和分散相流体后，即在所述分散相腔室通入分散相流体，在所述连续相腔室通入连续相流体；调节所述连续相流体和分散相流体的液体压力，可以使从所述分散相输入口进入的分散相流体经多条所述微通道流出形成液滴，所述液滴分散至所述连续相腔室内的所述连续相流体中。可选地，所述分散相流体包括水相液体，所述连续相流体包括油相液体；或所述分散相流体包括油相液体，所述连续相流体包括水相液体。本实施方式中，所述分散相流体与所述连续相流体之间不互溶。

本发明所述实施方式中，所述微通道的截面宽度、所述微通道的长度和所述微通道的延伸方向和截面形状均对液滴的生成具有一定的影响；本发明所述液滴生成装置可以高效、高通量的生成液滴。

本发明所述实施方式中，通过在所述微通道靠近所述连续相腔室的第一开口的边缘设有一圈凹槽，可以有效促进分散相液体形成大小均一的液滴，并且可以大大提升所述液滴脱离所述第一开口边缘的速率，使所述液滴生成装置可以高效、高通量的生成液滴。

本实施方式中，所述分散相腔室设有至少一个分散相输入口；所述连续相腔室设有至少一个连续相输入口和至少一个连续相输出口。可选地，所述分散相腔室设有可以包括两个或两个以上的分散相输入口。可选地，所述连续相腔室设有至少两个连续相输入口和至少一个连续相输出口。进一步地，可选地，所述分散相腔室还可以包括多个分散相子腔室，每个所述分散相子腔室可以与所述连续相腔室之间分别设有一分离隔板，所述分离隔板上分布有多条微通道。当每个所述分散相子腔室相对封闭时，每个所述分散相子腔室可以但不限于包括至少一个分散相输入口。可选地，所述连续相腔室还可以包括多个连续相子腔室，每个所述连续相子腔室通过与所述连续相腔室之间分别设有一分离隔板，通过所述分离隔板上的至少多条微通道相连通。每个所述连续相子腔室还可以但不限于包括至少一个连续相输入口和连续相输出口。

本实施方式中，所述分散相输入口在所述分散相腔室上的分布位置具有多样性；所述分散相输入口可以分布在所述分散相腔室上的任意位置。例如，所述分散相输入口可以但不限于分布在所述分散相腔室上远离所述分离隔板的一侧。所述分散相输入口还可以分布在所述分散相腔室上距离所述分离隔板一定距离的位置处。所述连续相输入口和所述连续相输出口在所述连续相腔室上的分布位置具有多样性；所述连续相输入口和所述连续相输出口可以分布在所述连续相腔室上的任意位置。例如，所述连续相输入口可以但不限于分布在所述连续相腔室上靠近所述分离隔板的一侧。例如，所述连续相输出口可以但不限于分布在所述连续相输腔室上远离所述分离隔板的一侧。可选地，当所述连续相腔室设有多个所述连续相输入口时，所述多个连续相输入口可以但不限于相对设置，或规则排布在所述连续相腔室上。所述分散相输入口、所述连续相输入口或所述连续相输出口的分布位置还可以为其他情形，本实施方式中进行一一限定。

可选地，每个所述分散相输入口、所述连续相输入口或所述连续相输出口可以但不限于分别对应设置一控制阀；所述控制阀可以用于控制所述分散相输入口、所述连续相输入口或所述连续相输出口的打开或关闭。设有控制阀的分散相输入口、所述连续相输入口或所述连续相输出口可以有效限制所述连续相输流体或所述分散相流体的输入或输出。可选地，每个所述分散相输入口、所述连续相输入口或所述连续相输出口还可以分别对应设置一单向阀。通过所述单向阀，也可以限制所述连续相输流体或所述分散相流体的输入或输出。可选地，所述分散相输入口、所述连续相输入口和所述连续相输出口可以全部对应设有一控制阀或单向阀；或者所述分散相输入口、所述连续相输入口和所述连续相输出口不全部对应设有一控制阀或单向阀。例如，所述分散相输入口对应设有一控制阀或单向阀，所述连续相输入口和所述连续相输出口未对应设有一控制阀或单向阀。或者，所述分散相输入口和所述连续相输入口对应设有一控制阀或单向阀，所述连续相输出口未对应设有一控制阀或单向阀。

如图5所示，本发明一实施例还提供了一种液滴生成装置200，包括分散相腔室10和连续相腔室20，所述分散相腔室10与所述连续相腔室20之间设有分离隔板30，所述分离隔板30上设有多条连通所述分散相腔室与所述连续相腔室的微通道31；所述分散相腔室10设有至少一个分散相输入口11，所述连续相腔室20设有至少两个连续相输入口，包括第一连续相输入口21’、和第二连续相输入口23，以及设有至少一个连续相输出口22；所述分散相输入口11、所述第一连续相输入口21’和所述第二连续相输入口23分别对应一控制阀，包括第一控制阀12、第二控制阀24和第三控制阀25；从所述分散相输入口11进入的分散相流体经所述多条微通道31流出至所述连续相腔室20内，且大量形成液滴，并分散至所述连续相流体中。

本实施方式中，设置多个连续相输入口可以促使所述连续相腔室中的连续相流体快速均匀分布，使在所述微通道的第一开口处的分散相流体压力和所述连续相流体压力均衡，促使整个装置不断且快速的产生大小均一的液滴。

如图6所示，本发明一实施例还提供了一种液滴微流控芯片300，所述液滴微流控芯片300包括所述液滴生成装置100的所述结构；其中，所述液滴微流控芯片包括基底40和依次设置在所述基底40上的反应流道层50和控制层60；所述反应流道层50上设有所述连续相腔室510和所述分散相腔室520，所述控制层60设有分别与所述分散相输入口511、所述连续相输入口521和所述连续相输出口522对应的多个通孔。与所述分散相输入口511、所述连续相输入口521、和所述连续相输出口522对应的多个通孔包括：第一通孔601、第二通孔602和第三通孔603。所述多个通孔可分别用于连接导管，并用于分散相流体或连续相流体的传输。

可选地，所述液滴微流控芯片300中，所述连续相腔室510和所述分散相腔室520之间设有一分离隔板530，所述分离隔板530上设有多条连通所述分散相腔室510与所述连续相腔室520的微通道531，所述531并列排布在所述分离隔板530上，一并参见图6和图7。所述分离隔板530包括第一端面532和第二端面533，所述第一端面532朝向所述连续相腔室，所述第二端面533朝向所述分散相腔室，所述微通道531在所述第一端面532上形成有第一开534，所述微通道31在所述第二端面533上形成有第二开口535，见图7。

可选地，所述液滴微流控芯片300中，所述分散相腔室510和所述连续相腔室520之间还可以设有一分离隔板530’，所述分离隔板530’上设有多条连通所述分散相腔室510与所述连续相腔室520的微通道531，所述531并列排布在所述分离隔板530’上；所述分离隔板530’包括第一端面532和第二端面533，所述第一端面532朝向所述连续相腔室520，所述第二端面533朝向所述分散相腔室510，所述微通道531在所述第一端面532上形成有第一开534，所述微通道31在所述第二端面533上形成有第二开口535；在所述第一端面532上沿所述第一开口534的边缘设有一圈凹槽536，一并参见图6和图8。本实施方式中，相邻两个微通道531之间的部分所述凹槽536完全重叠，及相邻两个微通道531共用同一凹槽536，所述凹槽536的截面形状为倒三角形。可选地，所述微通道531内壁与所述凹槽536表面形成一夹角а，所述夹角а为锐角。

本实施方式中，所述分散相腔室或所述连续相腔室的截面形状包括圆形、方形或三角形。可选地，所述分散相腔室或所述连续相腔室的截面形状还包括梯形或其他多边形结构。例如，所述分散相腔室或所述连续相腔室的截面形状为圆形，或为方形，或为半椭圆形。本实施方式中，所述分散相腔室或所述连续相腔室的截面形状可以不同或可以相同。

本实施方式中，所述控制层上还包括分别与所述分散相输入口511、所述连续相输入口521和所述连续相输出口522对应的多个控制阀，所述控制阀用于控制所述分散相输入口511、所述连续相输入口521或所述连续相输出口522的开启或闭合。可选地，所述控制阀包括气动阀、电动阀、磁源阀和光源阀中的一种或多种。进一步地，可选地，所述控制阀包括气动阀。本实施方式中，所述控制阀均设置在所述控制层上，所述控制阀在所述控制层上的位置与其在反应流道层上对应的流道对应设置。所述控制阀的结构可以但不限于为现有技术，本实施方式中不做过多限定。

本实施方式中，所述基底、所述反应流道层和所述控制层由隔水、隔气的材料制成。具体地，所述基底、所述反应流道层和所述控制层的材质分别包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、玻璃、乙烯-醋酸乙烯(EVA)和聚胺脂(PUA)中的一种。进一步地，可选地，所述基底、所述反应流道层和所述控制层的材质包括聚二甲基硅氧烷。

本发明所述基底、反应流道层和所述控制层之间均可以但不限于通过直接热压封接。通过直接热压封接的方式得到的所述微流控芯片结构稳定、密封性良好。可选地，所述基底与所述反应流道层之间，以及所述反应流道层与所述控制层之间也可以使用中间密封层或粘黏剂进行密封。本实施方式中，所述控制层既可以设置控制阀结构，又可以充当盖板的作用。可选地，在所述控制层上远离所述反应流道层的一侧还可以设置盖板，所述盖板的材质可以是玻璃或有机聚合物；所述盖板与所述控制层之间形成密封。

可选地，所述基底和所述反应流道层可以但不限于一体成型。如图9所示，本发明另一实施例提供了一种所述液滴微流控芯片400，所述液滴微流控芯片400包括所述液滴生成装置200；与所述液滴微流控芯片300相比，所述液滴微流控芯片400的仅包括反应流道层50’和控制层60’；所述反应流道层50’上设有所述分散相腔室510和所述连续相腔室520，所述分散相腔室510设有至少一个分散相输入口511，所述连续相腔室520设有至少两个连续相输入口，包括第一连续相输入口521’、和第二连续相输入口523，以及设有至少一个连续相输出口522；所述控制层60’设有分别与所述分散相输入口511、所述第一连续相输入口521’、所述第二连续相输入口523和所述连续相输出口522对应的多个通孔；所述控制层60’还设有与所述分散相输入口511、所述第一连续相输入口521’和第二连续相输入口523分别对应的控制阀，包括第一控制阀605、第二控制阀606和第三控制阀607。与所述分散相输入口511、所述第一连续相输入口521’、所述第二连续相输入口523和所述连续相输出口522对应的多个通孔包括：第一通孔601、第二通孔602’、第三通孔603和第四通孔604。所述多个通孔可分别用于连接导管。

本发明实施例还提供的液滴微流控芯片的可以采用多层软光刻技术加工制作而成。通过用光刻技术分别制作两块阳膜，并通过所述两块阳膜分别制备反应流道层和控制层。同时可以分别制备与所述反应流道层和控制层对应的弹性模板，可选地，例如采用PDMS制成两层弹性体结构的弹性模板，所述弹性模板可反复用于反应流道层和控制层的制备。最后经打孔、对准贴合，再烘烤封接，得到所述液滴微流控芯片。本发明实施例提供的液滴微流控芯片还可以采用其他制备方法制备得到，本实施方式中不做过多限定。

本发明一实施例还提供了一种生成液滴的方法，包括：

S10、通过向所述连续相输入口注入连续相流体，使所述连续相流体充满整个所述连续相腔室和所述分散相腔室；

S20、从所述分散相输入口注入分散相流体，调节所述分散相流体的液体压力大于所述连续相流体的液体压力以使所述分散相流体推动所述连续相流体，所述分散相流体经所述多条微通道流出形成液滴，所述液滴分散至所述连续相腔室内的所述连续相流体中。

可选地，所述分散相流体包括水相液体，所述连续相流体包括油相液体；或所述分散相流体包括油相液体，所述连续相流体包括水相液体。本实施方式中，所述分散相流体与所述连续相流体之间不互溶。本实施方式中，所述分散相流体或所述连续相流体可以是纯净化合物液体，也可以是混合物液体。具体的，本实施方式中，所述液滴生成装置或所述液滴微流控芯片还可以通过调控所述分散相流体或所述连续相流体的输入或输出实现所述液滴的产生与否。

可选地，本发明通过调节所述分散相流体的液体压力和所述连续相流体的液体压力的大小，可以调节液滴生成的速率以及液滴大小。

本发明一实施例提供了一种基于所述液滴生成装置200的生成液滴的方法，一并参见图11的(A)和(B)，包括：

S210、关闭所述分散相输入口11对应的所述第一控制阀12，打开所述第一连续相输入口21’和所述第二连续相输入口23分别对应的第二控制阀24和第三控制阀25，通过向所述第一连续相输入口21’、所述第二连续相输入口23注入连续相流体，使所述连续相流体充满整个所述连续相腔室20和所述分散相腔室10；

S220、从所述分散相输入口11注入分散相流体，并不断从第一连续相输入口21’和第二连续相输入口23注入所述连续相流体，调节所述分散相流体压力大于所述连续相流体压力，打开所述分散相输入口11对应的所述控制阀12，所述分散相流体推动所述连续相流体，经过所述多条微通道31流出形成液滴，所述液滴分散至所述连续相腔室20内的所述连续相流体中。

可选的，本发明所述实施方式中提供的方法可适用于多种结构的液滴生成装置，由于本发明所述的液滴生成装置中的分散相腔室、连续相腔室和分离隔板的结构可以有多种变化，同时所述多条微通道的分布及截面形状同样可以存在大量变化；本发明所述的液滴生成装置或包含所述液滴生成装置的液滴微流控芯片可以根据实际的需求进行相对于的结构设计。

可选地，参见图12，其中所述图12的(A)为一液滴生成装置，该液滴生成装置中所述分散相腔室包括多个分散相子腔室，每个所述分散相子腔室对应设有一个分散相输入口，通过所述分离隔板上均匀分布的多条微通道与包还有一个连续相输出口的连续相腔室相连通，所述连续相腔室沿垂直于纸面方向上还设有至少一个连续相输入口。所述图12的(B)也为一液滴生成装置，其中，所述分离隔板为一曲面结构，在所述分离隔板设有多条微通道。所述图12的(C)也为一液滴生成装置，所述连续相腔室为一圆筒状结构，所述分散相腔室也为一圆筒状结构，在所述分散相腔室和所述连续相腔室之间设有环形圆筒板结构的分离隔板，所述分离隔板上均匀分布的多条微通道，所述分散相腔室设有至少是四个分散相输入口，所述连续相腔室沿垂直于纸面方向上设有至少一个连续相输入口和至少一个分散相输出口。本发明所述液滴生成装置还可以为其他结构，本实施方式中，不做一一展示。

需要说明的是，根据上述说明书的揭示和阐述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些等同修改和变更也应当在本发明的权利要求的保护范围之内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种液滴生成装置，其特征在于，包括分散相腔室和连续相腔室，所述分散相腔室与所述连续相腔室之间设有一分离隔板，所述分离隔板上设有多条连通所述分散相腔室与所述连续相腔室的微通道；所述分散相腔室设有至少一个分散相输入口，所述连续相腔室设有至少一个连续相输入口和至少一个连续相输出口；从所述分散相输入口进入的分散相流体经所述多条微通道流出形成液滴，所述液滴分散至所述连续相腔室内的连续相流体中。

2.如权利要求1所述的液滴生成装置，其特征在于，多条所述微通道均匀分布在所述分离隔板上。

3.如权利要求1或2所述的液滴生成装置，其特征在于，所述微通道的截面宽度为1-80μm；所述微通道的长度为5-100μm。

4.如权利要求1所述的液滴生成装置，其特征在于，所述分离隔板包括相对设置的第一端面和第二端面，所述第一端面朝向所述连续相腔室，所述第二端面朝向所述分散相腔室，所述微通道在所述第一端面上形成有第一开口，所述第一端面上沿所述第一开口的边缘设有一圈凹槽。

5.如权利要求4所述的液滴生成装置，其特征在于，所述凹槽的曲率半径沿所述第一开口的所述边缘至所述凹槽的底部逐渐减小。

6.一种包括如权利要求1所述的液滴生成装置的液滴微流控芯片，其特征在于，所述液滴微流控芯片包括基底和依次设置在所述基底上的反应流道层和控制层；所述反应流道层上设有所述连续相腔室和所述分散相腔室，所述控制层上设有分别与所述分散相输入口、所述连续相输入口和所述连续相输出口对应的多个通孔。

7.如权利要求6所述的液滴微流控芯片，其特征在于，所述控制层上还包括分别与所述分散相输入口、所述连续相输入口和所述连续相输出口对应的多个控制阀，所述控制阀用于控制所述分散相输入口、所述连续相输入口或所述连续相输出口的开启或闭合。

8.如权利要求6所述的液滴微流控芯片，其特征在于，所述基底和所述反应流道层一体成型。

9.一种利用如权利要求1-5任意一项所述的液滴生成装置生成液滴的方法，其特征在于，包括：

(1)通过向所述连续相输入口注入连续相流体，使所述连续相流体充满整个所述连续相腔室和所述分散相腔室；

(2)从所述分散相输入口注入分散相流体，调节所述分散相流体的液体压力大于所述连续相流体的液体压力以使所述分散相流体推动所述连续相流体，所述分散相流体经所述多条微通道流出形成液滴，所述液滴分散至所述连续相腔室内的所述连续相流体中。

10.一种液滴反应装置，其特征在于，包括如权利要求1-5任意一项所述的液滴生成装置。