CN111468200B - 微流控芯片以及生物化学分析检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种微流控芯片以及生物化学分析检测装置，涉及微流控技术领域，包括：第一基板，所述第一基板开设有至少一条流体通道和至少一个腔室；所述流体通道包括至少一处相交连通的连续相通道和分散相通道，所述连续相通道和所述分散相通道通过所述相交连通的部位同时与所述腔室连通；所述腔室的腔底开设有若干贯通所述腔底的第一微孔。在上述技术方案中，可以在具有第一微孔的腔室中形成单层分布、有序排列的微液滴，方便后续对微液滴针对性的观察和分析，有效解决了现有技术中分散相粘度较大而难以生成微液滴的限制，并且防止颗粒物因为受到重力的作用而堆积在腔室中非第一微孔区域。

Description

微流控芯片以及生物化学分析检测装置

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，尤其是涉及一种微流控芯片以及生物化学分析检测装置。

背景技术

生成乳液液滴的方式可以采用液滴式乳液液滴生成方式和微阵列式乳液液滴生成方式。其中，液滴式乳液液滴生成方式具体为通过连续相包裹分散相的方式，快速地生成皮升至纳升体积的微液滴。但是，现有技术中在生成微液滴后，只是通过离心管、微孔板、流体通道或流体腔室对生成的微液滴进行收集，因此，获取的微液滴只能处于无序的、多层堆叠的、不固定的空间状态，在后续实验中无法实现对其中的某个或某些微液滴进行针对性的观察和分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微流控芯片以及生物化学分析检测装置，以解决现有技术中生成的微液滴被收集后无法针对性的观察和分析的技术问题。

本发明提供的一种微流控芯片，包括：

第一基板，所述第一基板开设有至少一条流体通道和至少一个腔室；

所述流体通道包括至少一处相交连通的连续相通道和分散相通道，所述连续相通道和所述分散相通道通过所述相交连通的部位同时与所述腔室连通；

所述腔室的腔底开设有若干贯通所述腔底的第一微孔。

进一步的，所述第一微孔的入孔端横截面面积大于所述第一微孔的出孔端横截面面积。

进一步的，所述第一微孔为倒圆台孔。

进一步的，所述连续相通道包括连续相引入通道和至少一个与该连续相引入通道连通的连续相分支通道，所述分散相通道包括分散相引入通道和至少一个与该分散相引入通道连通的分散相分支通道；

所述连续相分支通道与所述分散相分支通道一一对应相交连通且同时与所述腔室连通。

进一步的，所述连续相分支通道和所述分散相分支通道的至少一部分通道段在二者相交连通的部位相互垂直。

进一步的，所述流体通道的内壁、所述腔室的内壁和/或所述第一微孔的内孔壁形成有疏水层。

进一步的，所述流体通道和/或所述腔室为开设在所述第一基板上表面的凹槽结构。

进一步的，所述微流控芯片还包括：

盖板，所述盖板与所述第一基板的上表面相对盖合；

所述盖板上开设有第一入口和第二入口，所述第一入口与所述连续相通道相互对应，所述第二入口与所述分散相通道相互对应。

进一步的，所述盖板的至少一部分为弹性材质，所述盖板的弹性材质部分与所述腔室相互对应。

进一步的，所述盖板的弹性材质部分设置有若干凸起，所述凸起与所述第一微孔一一对应。

进一步的，所述盖板的至少一部分表面设置有黏附层，所述黏附层与所述第一基板的至少一部分上表面相对黏附。

进一步的，所述微流控芯片还包括：

第二基板；

所述第二基板的上表面开设有若干第二微孔；和/或，所述第二基板的上表面开设有与所述第一微孔配合的第一废液槽。

进一步的，所述第二微孔和所述第一微孔一一对应，所述第二微孔的入孔端横截面与所述第一微孔的出孔端横截面相同。

进一步的，所述微流控芯片还包括：

滑移机构，所述滑移机构装配在所述第一基板和所述第二基板之间，所述第一基板通过所述滑移机构与所述第二基板相对滑动装配。

进一步的，所述滑移机构包括设置在所述第二基板周围的围栏结构，所述围栏结构具有至少一个围栏开口；

所述第一基板沿着所述围栏开口进入所述围栏结构内，并沿着该围栏结构形成的滑动轨迹在所述第二基板的上表面往复滑动。

进一步的，所述第二基板的上表面开设所述第二微孔和所述第一废液槽，所述第二基板上还开设有第二废液槽；

所述第一废液槽位于所述滑动轨迹的初始位置，所述第二废液槽位于所述滑动轨迹的终点位置，所述第二微孔位于所述第一废液槽和所述第二废液槽之间。

进一步的，所述微流控芯片还包括：

锁紧机构，所述锁紧机构装配在所述第一基板和所述第二基板之间，所述第一基板通过所述锁紧机构相对于所述第二基板锁定或释放。

进一步的，所述锁紧机构包括弹簧夹和伸缩件，所述弹簧夹装配在所述伸缩件的一端，所述伸缩件的另一端装配在所述第二基板上；

所述第一基板通过所述弹簧夹相对于所述第二基板锁定或释放。

进一步的，所述第一基板的部分下表面和/或所述第二基板的部分上表面设置有弹性密封层。

本发明还提供了一种生物化学分析检测装置，包括所述微流控芯片。

在上述技术方案中，当连续相和分散相在流体通道内因流体剪切力作用生成微液滴以后，微液滴可以直接流动进入到腔室内，并且微液滴进入腔室后的静止位置可以由预先确定的第一微孔的分布位置决定，即微液滴填充部分或全部的第一微孔。此时，便可以在具有第一微孔的腔室中形成单层分布、有序排列的微液滴。这种有序的单层排列不仅可以方便后续对微液滴针对性的观察和分析，而且还可以通过预定的第一微孔的位置快速对微液滴的位置进行定位。

除此之外，由于该微液滴在流体通道内因流体剪切力作用生成，即连续相在连续相通道流动过程中可以产生流体剪切力作用，该流体剪切力作用会将分散相形成为大小均一的微液滴，因此，即便分散相的粘度较大也可以顺利的形成微液滴，针对不同的粘度等级只需要调整连续相在连续相通道内的流速即可，有效解决了同时要满足微液滴有序化和处理粘度较大的分散相的实际需求。另外，当分散相中含有颗粒物时，采用连续相包裹分散相生成微液滴的方式，会使得分散相内的颗粒物比较容易均匀的分配在不同的微液滴中，此时由于微液滴相对颗粒物具有更大的重量，会更加容易沉降在第一微孔中，提高微液滴生成效果，并且防止颗粒物因为受到重力的作用而堆积在腔室中非第一微孔区域。因此，对于粘度大或含有颗粒物的分散相来说，便可以通过该联合使用方式生成微液滴，并且有效的提高了生成的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例提供的第一基板的立体图；

图2为本发明一个实施例提供的盖板的立体图；

图3为本发明一个实施例提供的微流控芯片的装配剖视图；

图4为本发明一个实施例提供的微流控芯片的使用状态剖视图；

图5为本发明一个实施例提供的第二基板的立体图；

图6为本发明一个实施例提供的第一基板和第二基板的装配立体图；

图7为本发明另一个实施例提供的微流控芯片的装配立体图；

图8为本发明另一个实施例提供的微流控芯片的使用状态剖视图1；

图9为本发明另一个实施例提供的微流控芯片的使用状态剖视图2；

图10为本发明另一个实施例提供的微流控芯片的使用状态剖视图3；

图11为本发明另一个实施例提供的微流控芯片的使用状态剖视图4；

图12为本发明另一个实施例提供的微流控芯片的使用状态剖视图5；

图13为本发明另一个实施例提供的微流控芯片的使用状态剖视图6；

图14为本发明一个实施例提供的锁紧机构的爆炸图；

图15为本发明一个实施例提供的凸起的立体示意图。

附图标记：

1、第一基板；2、盖板；3、第二基板；4、滑移机构；5、锁紧机构；6、微液滴；

11、腔室；12、第一微孔；13、流体通道；14、连续相通道；15、分散相通道；

141、连续相引入通道；142、连续相分支通道；151、分散相引入通道；152、分散相分支通道；

21、第一入口；22、第二入口；23、凸起；

31、第二微孔；32、第一废液槽；33、第二废液槽；

41、围栏结构；42、围栏开口；

51、弹簧夹；52、伸缩件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供的一种微流控芯片，包括：第一基板1，所述第一基板1开设有至少一条流体通道13和至少一个腔室11；所述流体通道13包括至少一处相交连通的连续相通道14和分散相通道15，所述连续相通道14和所述分散相通道15通过所述相交连通的部位同时与所述腔室11连通；所述腔室11的腔底开设有若干贯通所述腔底的第一微孔12。

首先，需要说明的是，该流体通道13和/或腔室11可以为在所述第一基板1的内部开设的内腔结构，此时该内腔结构具有与该第一基板1的外部连通的连通口，以便可以将连续相和分散相分别引入到连续相通道14和分散相通道15。除此之外，所述流体通道13和/或所述腔室11也可以为开设在所述第一基板1上表面的凹槽结构，此时只需要按照流体通道13和腔室11的结构和位置在第一基板1的上表面开设该凹槽结构即可。对此，本领域技术人员可以根据需求任意选择，在此不作限定。

当所述流体通道13和/或所述腔室11为开设在所述第一基板1上表面的凹槽结构时，所述微流控芯片还包括：盖板2，所述盖板2与所述第一基板1的上表面相对盖合；所述盖板2上开设有第一入口21和第二入口22，所述第一入口21与所述连续相通道14相互对应，所述第二入口22与所述分散相通道15相互对应。因此，该第一基板1可以单独使用，也可以配合所述盖板2使用，现根据该第一基板1与盖板2配合使用的方案进行说明，对于第一基板1涉及上述内腔结构和凹槽结构而单独使用的方案，原理相同，同步参考即可。

如图1至图4所示，在通过该微流控芯片进行微液滴6生成的时候，可以向所述连续相通道14引入连续相，同时向所述分散相通道15引入分散相，具体的，可以通过所述第一入口21和所述第二入口22分别引入连续相和分散相。引入的连续相和分散相是两种互不相容的流体，例如，连续相可以是油溶液，分散相可以是水溶液。或者，连续相是水溶液，分散相是油溶液。此时，进入到流体通道13内的该连续相和该分散相会在连续相通道14和分散相通道15的相交处相遇，此时分散相会因为连续相在连续相通道14流动过程中产生的流体剪切力作用而形成大小均一的微液滴6，该微液滴6是内部为分散相，外部包裹有连续相的乳液液滴。

微液滴6生成后，连续相会在连续相通道14内沿着连续相通道14继续流动，同时携带生成的微液滴6同时流入至腔室11中。腔室11中的第一微孔12的尺寸可以允许连续相通过，但同时也可以阻止微液滴6通过，因此，当该微液滴6随着连续相进入到腔室11后，连续相会经过第一微孔12而作为废液流出腔室11，而微液滴6会分散的到达各个第一微孔12的位置。在此过程中，在部分第一微孔12没有被微液滴6填充时，流动的连续相可以继续通过第一微孔12流出腔室11，一旦所有的第一微孔12内均填充有微液滴6以后，流动的连续相便不能再通过该第一微孔12流出腔室11，其余的微液滴6也不能再到达并静止在该第一微孔12。因此，为防止出现微液滴6堆叠在腔室11中的情况，第一微孔12的数量大于所要生成的微液滴6的数量。

其中，该第一微孔12的尺寸可以设置成至多可容纳一个微液滴6的尺寸大小。腔室11含有的第一微孔12数量可以达到数百至数百万量级，大量第一微孔12可以按照特定的次序排列在腔室11中，形成微孔阵列。连续相可以含有表面活性剂等稳定剂，以保证连续相可以形成准稳定的微液滴6。该准稳定的微液滴6是指在没有受到加热、离心、振荡等外界刺激作用时，生成微液滴6的连续相和分散相可以互不相容，不会出现破乳现象。另外，分散相可以是均相溶液，也可以是含有细胞、细菌、病毒、微珠等颗粒物的非均相溶液。同时，当流体通道13和腔室11具有多个时，也可以生成多个相同或不同组成成分的微液滴6，即分散相是一种或多种的微液滴6，例如油包水包油、水包油包水的微液滴6。

综上所述，当连续相和分散相在流体通道13内因流体剪切力作用生成微液滴6以后，微液滴6可以直接流动进入到腔室11内，并且微液滴6进入腔室11后的静止位置可以由预先确定的第一微孔12的分布位置决定，即微液滴6填充部分或全部的第一微孔12。此时，便可以在具有第一微孔12的腔室11中形成单层分布、有序排列的微液滴6。这种有序的单层排列不仅可以方便后续对微液滴6针对性的观察和分析，而且还可以通过预定的第一微孔12的位置快速对微液滴6的位置进行定位。

除此之外，由于该微液滴6在流体通道13内因流体剪切力作用生成，即连续相在连续相通道14流动过程中可以产生流体剪切力作用，该流体剪切力作用会将分散相形成为大小均一的微液滴6，因此，即便分散相的粘度较大也可以顺利的形成微液滴6，针对不同的粘度等级只需要调整连续相在连续相通道14内的流速即可，有效解决了同时要满足微液滴6有序化和处理粘度较大的分散相的实际需求。

另外，当分散相中含有颗粒物时，采用连续相包裹分散相生成微液滴6的方式，会使得分散相内的颗粒物比较容易均匀的分配在不同的微液滴6中，此时由于微液滴6相对颗粒物具有更大的重量，会更加容易沉降在第一微孔12中，提高微液滴6生成效果，并且防止颗粒物因为受到重力的作用而堆积在腔室11中非第一微孔12区域。

继续参考图4所示，所述第一微孔12的入孔端横截面面积大于所述第一微孔12的出孔端横截面面积。因此，生成的微液滴6便可以通过横截面面积较大的入孔端进入到第一微孔12内，同时可以通过横截面面积较小的出孔端限制在第一微孔12内，在第一微孔12内形成稳定的静止状态。优选的，所述第一微孔12可以选择为倒圆台孔，倒圆台孔可以更加适配微液滴6的形状，当微液滴6进入到第一微孔12后，会因第一微孔12的空间位阻和表面张力作用而被局限在第一微孔12中。

继续参考图1所示，所述连续相通道14包括连续相引入通道141和至少一个与该连续相引入通道141连通的连续相分支通道142，所述分散相通道15包括分散相引入通道151和至少一个与该分散相引入通道151连通的分散相分支通道152；所述连续相分支通道142与所述分散相分支通道152一一对应相交连通且同时与所述腔室11连通。

因此，通过在连续相引入通道141和分散相引入通道151内分别引入连续相和分散相以后，连续相和分散相可以分别经过不同的连续相分支通道142和分散相分支通道152进行流动且相遇，此时，连续相和分散相可以分别通过不同的连续相分支通道142和分散相分支通道152进行初步分散，再次相遇时可以提高微液滴6的生成效果。

优选的，所述连续相分支通道142和所述分散相分支通道152的至少一部分通道段在二者相交连通的部位相互垂直。因此，当连续相在连续相通道14内与分散相通道15内的分散相相遇时，可以根据相互垂直的流动轨迹加大对分散相的冲击，从而进一步的提高微液滴6的生成效果。除此之外，该流体通道13还可以采用流体聚焦型或阶梯型等微液滴6生成结构，在此不做限定。

进一步的，所述流体通道13的内壁、所述腔室11的内壁和/或所述第一微孔12的内孔壁形成有疏水层。因此，该疏水层可以使微液滴6在其表面上形成较大的接触角，例如可以控制接触角大于90°。由于疏水层所形成的表面疏水性，可以使生成的微液滴6大小均一，提高微液滴6的生成效果。并且保证微液滴6进入第一微孔12后，可以稳定的保持在第一微孔12的内部。其中，用于形成该疏水层的疏水改性方法可以是表面吸附法、气相沉积法、液体浸泡法等，用于疏水改性的试剂可以是硅烷化试剂、氟化试剂、疏水纳米材料溶液、蛋白质等，对此，本领域技术人员可以根据需求任意选择，在此不做限定。

参考图5所示，所述微流控芯片还包括：第二基板3；所述第二基板3的上表面开设有若干第二微孔31；和/或，所述第二基板3的上表面开设有与所述第一微孔12配合的第一废液槽32。因此，该第二基板3上可以单独设置第二微孔31，单独设置第一废液槽32，也可以同时设置第二微孔31和第一废液槽32。现根据同时设置第二微孔31和第一废液槽32的方案进行说明，对于单独设置第二微孔31或单独设置第一废液槽32的方案，原理相同，同步参考即可。参考图6至图13所示，该第二基板3可以配合第一基板1联合使用，该第二基板3也可以单独使用。

需要说明的是，所述微流控芯片还可以包括：滑移机构4，所述滑移机构4装配在所述第一基板1和所述第二基板3之间，所述第一基板1通过所述滑移机构4与所述第二基板3相对滑动装配。因此，第一基板1和第二基板3之间的联合使用可以通过滑动装配方式实现，优选的，所述滑移机构4包括设置在所述第二基板3周围的围栏结构41，所述围栏结构41具有至少一个围栏开口42；所述第一基板1沿着所述围栏开口42进入所述围栏结构41内，并沿着该围栏结构41形成的滑动轨迹在所述第二基板3的上表面往复滑动。除此之外，第一基板1和第二基板3之间还可以通过其他方式进行装配联合使用，在此不做限定。

继续参考图8和图9所示，作为一种第二基板3配合第一基板1联合使用的方法，该第二基板3上的第一废液槽32可以与第一基板1上的第一微孔12形成相互对应。因此，连续相携带生成的微液滴6同时流入至腔室11中后，腔室11中的第一微孔12的尺寸可以允许连续相通过，但同时也可以阻止微液滴6通过，此时，连续相会经过第一微孔12而作为废液流出腔室11，进而流入该第一废液槽32形成收集，而微液滴6会分散的到达各个第一微孔12的位置。

参考图7和图14所示，所述微流控芯片还包括：锁紧机构5，所述锁紧机构5装配在所述第一基板1和所述第二基板3之间，所述第一基板1通过所述锁紧机构5相对于所述第二基板3锁定或释放。因此，当第一微孔12与第一废液槽32相互对应后，可以通过锁紧机构5将第一基板1和第二基板3相互定位。优选的，所述锁紧机构5包括弹簧夹51和伸缩件52，所述弹簧夹51装配在所述伸缩件52的一端，所述伸缩件52的另一端装配在所述第二基板3上，例如伸缩件52的另一端装配在所述第二基板3上并且该伸缩件52可360°转动。弹簧夹51可以通过伸缩件52装配在第二基板3上，优选的，可以装配在围栏结构41上。在外力的作用下，弹簧夹51可以基于伸缩件52的装配关系360°原地旋转，也可以依靠伸缩件52上下运动，进而所述第一基板1可以通过所述弹簧夹51相对于所述第二基板3锁定或释放。

参考图10所示，当该第二基板3单独使用时，可以先将均相的分散相滴加到第二微孔31的上表面，然后通过刮涂法将该分散相均匀的分散在第二微孔31中。接着再将连续相刮涂在第二微孔31的上表面，从而形成以每个第二微孔31为独立单元的微液滴6。

参考图10和图13所示，与填充在第一微孔12中的微液滴不同的是，在第二微孔31中，分散相是以填满第二微孔31的圆柱体形式存在的。第二微孔31数量可以达到数百至数百万量级，大量第二微孔31可以按照特定的次序排列形成微孔阵列。连续相可以含有表面活性剂等稳定剂，以保证连续相可以形成准稳定的微液滴6。另外，分散相可以是均相溶液，也可以是含有细胞、细菌、病毒、微珠等颗粒物的非均相溶液。

参考图11和图12所示，作为另一种第二基板3配合第一基板1联合使用的方法，还可以仅在第一微孔12内生成微液滴6，而不在第二微孔31内生成微液滴6。此时，控制第一基板1沿着第二基板3滑动到终点位置时，第一微孔12与第二微孔31一一对应，可以使用机械挤压、离心、振荡等方法，使得微液滴6从第一微孔12被迫流进第二微孔31中。因此，对于粘度大或含有颗粒物的分散相来说，便可以通过该联合使用方式生成微液滴6，并且有效的提高了生成的效率。

结合图8至图10，以及图13所示，作为又一种第二基板3配合第一基板1联合使用的方法，首先将第一微孔12与第一废液槽32对应，此时第二微孔31处于露出的状态。具体的，可以控制第一基板1在第二基板3上滑动，使第一微孔12正对第一废液槽32。参照上述方法，利用第一微孔12和第二微孔31分别在其内部形成不同的微液滴6。

具体可以向所述连续相通道14引入连续相，同时向所述分散相通道15引入分散相，进入到流体通道13内的该连续相和该分散相会在连续相通道14和分散相通道15的相交处相遇，此时分散相会因为连续相在连续相通道14流动过程中产生的流体剪切力作用而形成大小均一的一种微液滴6。连续相会携带该微液滴6同时流入至腔室11中，然后连续相经过第一微孔12流进第一废液槽32内被收集，而微液滴6会分散的到达各个第一微孔12的位置。

同时，可以将均相的分散相滴加到第二微孔31的上表面，然后通过刮涂法将该分散相均匀的分散在第二微孔31中。此时，再将连续相填充在第二微孔31的上表面，控制第一基板1继续沿着第二基板3相对滑动，利用第一基板1和第二基板3之间的相对滑动刮涂该连续相，从而形成以每个第二微孔31为独立单元的另一种微液滴6。当第一基板1相对于第二基板3滑动到终点位置时，即如图13所示的状态，第一微孔12与第二微孔31之间一一对应。此时可以通过锁紧机构5将第一基板1和第二基板3相对固定。所述第二微孔31的入孔端横截面与所述第一微孔12的出孔端横截面相同，因此第一微孔12与第二微孔31相交处可以紧密接触。

其中，所述第二基板3的上表面开设所述第二微孔31和所述第一废液槽32，所述第二基板3上还开设有第二废液槽33；所述第一废液槽32位于所述滑动轨迹的初始位置，所述第二废液槽33位于所述滑动轨迹的终点位置，所述第二微孔31位于所述第一废液槽32和所述第二废液槽33之间。因此，当第一基板1相对于第二基板3滑动时，部分或全部的连续相可以被刮涂，最终流进第二废液槽33。并且，此时第一基板1上除了第一微孔12以外的区域可以将第一废液槽32和第二废液槽33完全覆盖，使得第一废液槽32和第二废液槽33中的废液不会肆意流动的、产生不必要的污染。

另外，当第一微孔12与第二微孔31合并且保持相交处紧密接触时，由于第一微孔12内壁可以设置疏水层，具有疏水的效果。因此，在长时间的静置状态下，第二微孔31内的微液滴6表面的连续相会受到虹吸作用，进而可以与第一微孔12内的微液滴6表面的连续相互接触、融合，使得第一微孔12和第二微孔31内的两种微液滴6内的分散相形成合并，两种微液滴6最终融为一体，形成融合液滴。除此之外，还可以利用机械挤压、加热、离心、振荡、电场、磁场等方法促进该融合液滴的形成。

机械挤压方法融合液滴

当采用机械挤压融合液滴的方法时，所述盖板2的至少一部分为弹性材质，所述盖板2的弹性材质部分与所述腔室11相互对应，该弹性材质可以例如硅橡胶等。当然，该盖板2也可以全部采用弹性材质制作。此时可以通过锁紧机构5将第一基板1和盖板2相对固定。因此，采用机械挤压该弹性材质部分时，该弹性材质会发生形变，该形变部分会进一步压缩第一基板1和第二基板3上腔室11之间形成的空间体积。

随着挤压进行，该空间体积会逐渐减小。由于腔室11内部原本就具有一层覆盖在第一微孔12上表面的连续相，因此该机械挤压可以导致腔室11内的连续相携带第一微孔12中的微液滴6被迫从第一微孔12流出，朝向第二微孔31方向运动。这可以加速两种微液滴6的接触，最终缩短形成融合液滴的时间。

与此配合的，所述盖板2的至少一部分表面设置有黏附层，所述黏附层与所述第一基板1的至少一部分上表面相对黏附。当然，该黏附层也可以设置在盖板2上除了第一入口21和第二入口22以外的其他全部区域。此时，在使用外力挤压盖板2时，盖板2的弹性材质部分发生形变，同时黏附层会与第一基板1的上表面粘紧。因此，第一基板1和第二基板3上腔室11之间形成的空间体积就会被完全密封，当再对盖板2进行机械挤压时，就可以保证腔室11内的连续相携带第一微孔12中的微液滴6仅能够被迫从第一微孔12流出，朝向第二微孔31方向运动，而不会形成侧漏。

参考图15所示，所述盖板2的弹性材质部分设置有若干凸起23，所述凸起23与所述第一微孔12一一对应。由于该凸起23按照第一微孔12的次序排列，并且该凸起23还能够嵌套插入第一微孔12的部分深度。这样，盖板2在受到外力挤压而发生弹性形变的过程中，该凸起23便会随之插入第一微孔12内，助力第一微孔12内的微液滴6朝向第二微孔31方向运动，进一步加速两种微液滴6的接触，最终缩短形成融合液滴的时间。

离心方法融合液滴

当采用离心融合液滴的方法时，需要两种微液滴6的连续相的密度都比分散相的密度小。此时，若将微流控芯片至于离心机器时，在离心条件下，两种微液滴6的连续相会快速迁移到两种微液滴6的分散相的液面上方，两种微液滴6的分散相也会快速融合在一起，从而快速、批量生成融合液滴。

加热方法融合液滴

当采用加热融合液滴的方法时，可以通过热源加热两种微液滴6，引起两种微液滴6发生破乳，从而加快二者融合为一体的速度。其中，加热的热源可以是微流控芯片外部的激光器、加热板等，也可以是位于微流控芯片内部的微电极等。优选的，当使用激光器等单点式加热源时，还可以选择性的将所需的两种微液滴6融合。因此，可以实现在单个微流控芯片上批量或有针对性的融合目标微液滴6，满足更多应用场合的需求。

为了保证更好地液滴融合效果，所述第一基板1的部分下表面和/或所述第二基板3的部分上表面设置有弹性密封层。该弹性密封层具有弹性形变的能力，因此，当第一基板1相对于第二基板3滑移到终点位置时，此时可以通过锁紧机构5将第一基板1和第二基板3相对固定。通过该弹性密封层的弹性挤压效果，使第一微孔12和第二微孔31之间能够具有更密封的接触效果。

除此之外，该微流控芯片还可以进行多种生物化学实验，例如细胞培养、核酸检测、蛋白质检测、药物筛选等。

细胞培养

进行细胞培养实验时，例如可以选择分散相为细胞悬浮液，选择连续相为含有表面活性剂的氟油。在第一基板1的第一微孔12内按照上述方法生成油包水的微液滴6，控制每个微液滴6至多包含一个细胞。生成的微液滴6流动到腔室11后，会一一填充进第一微孔12，从而得到一种有序的单细胞阵列。此时，可以对细胞进行培养，观察细胞的生长状态。

由于第一微孔12的排列有序，因此可以通过平面坐标系来定义每个微液滴6所处的位置，相比于传统的微液滴6收集方法，这种方法会更方便定位目标细胞，方便对目标细胞进行长时间研究。

药物筛选

进行药物筛选实验时，可以在第一基板1的第一微孔12内按照上述方法生成微液滴6，控制每个微液滴6至多包含一个癌细胞。同时，采用刮涂法在第二基板3的第二微孔31内按照上述方法生成另一种微液滴6，该另一种微液滴6的分散相为多种水溶液，多种水溶液含有浓度相同但种类不同的药物，并且被分散在不同位置的第二微孔31中，两种微液滴6的连续相均为含有表面活性剂的氟油。

此时，控制第一基板1沿着第二基板3滑动，当第一基板1到达最终位置时将二者相对固定。此时可以通过锁紧机构5将第一基板1和第二基板3相对固定。利用机械挤压、加热、离心、振荡、电场或磁场等任意方法促进两种微液滴6的部分或全部融合。当两种微液滴6融合后，所述药物会刺激癌细胞，影响癌细胞的生理代谢，从而可以通过癌细胞的存活状况快速筛选比较合适的药物。

核酸检测

进行核酸检测实验时，可以在第一基板1的第一微孔12内按照上述方法生成微液滴6，控制每个微液滴6至多包含一个癌细胞。同时，采用刮涂法在第二基板3的第二微孔31内按照上述方法生成另一种微液滴6，该另一种微液滴6的分散相为PCR反应液，两种微液滴6的连续相均为含有表面活性剂的氟油。

此时，可以通过激光加热的方法对个别含有癌细胞的微液滴6进行加热，使得癌细胞破裂，将模板DNA释放在对应微液滴6的分散相中。控制第一基板1沿着第二基板3滑动，当第一基板1到达最终位置时将二者相对固定。此时可以通过锁紧机构5将第一基板1和第二基板3相对固定。通过离心液滴融合方法控制两种微液滴6融合，当两种微液滴6融合后，通过加热使得含有模板DNA的融合液滴发生PCR反应而产生可以被检测的荧光。因此，未进行细胞裂解和无癌细胞的融合液滴可作为对照组，以进一步提高核酸检测的准确度。

本发明还提供了一种生物化学分析检测装置，包括所述微流控芯片。由于所述微流控芯片的具体结构、功能原理以及技术效果，已经在前文中详述。因此，任何有关于所述微流控芯片的技术内容，均可参考前文的记载，在此便不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (19)

1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：

第一基板，所述第一基板开设有至少一条流体通道和至少一个腔室；

所述流体通道包括至少一处相交连通的连续相通道和分散相通道，所述连续相通道和所述分散相通道通过所述相交连通的部位同时与所述腔室连通；

所述腔室的腔底开设有若干贯通所述腔底的第一微孔；

盖板，所述盖板与所述第一基板的上表面相对盖合，所述盖板的至少一部分为弹性材质，所述盖板的弹性材质部分与所述腔室相互对应。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一微孔的入孔端横截面面积大于所述第一微孔的出孔端横截面面积。

3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一微孔为倒圆台孔。

4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述连续相通道包括连续相引入通道和至少一个与该连续相引入通道连通的连续相分支通道，所述分散相通道包括分散相引入通道和至少一个与该分散相引入通道连通的分散相分支通道；

所述连续相分支通道与所述分散相分支通道一一对应相交连通且同时与所述腔室连通。

5.根据权利要求4所述的微流控芯片，其特征在于，所述连续相分支通道和所述分散相分支通道的至少一部分通道段在二者相交连通的部位相互垂直。

6.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述流体通道的内壁、所述腔室的内壁和/或所述第一微孔的内孔壁形成有疏水层。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述流体通道和/或所述腔室为开设在所述第一基板上表面的凹槽结构。

8.根据权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于，所述盖板上开设有第一入口和第二入口，所述第一入口与所述连续相通道相互对应，所述第二入口与所述分散相通道相互对应。

9.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述盖板的弹性材质部分设置有若干凸起，所述凸起与所述第一微孔一一对应。

10.根据权利要求8所述的微流控芯片，其特征在于，所述盖板的至少一部分表面设置有黏附层，所述黏附层与所述第一基板的至少一部分上表面相对黏附。

11.根据权利要求1-6中任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片还包括：

第二基板；

所述第二基板的上表面开设有若干第二微孔；和/或，所述第二基板的上表面开设有与所述第一微孔配合的第一废液槽。

12.根据权利要求11所述的微流控芯片，其特征在于，所述第二微孔和所述第一微孔一一对应，所述第二微孔的入孔端横截面与所述第一微孔的出孔端横截面相同。

13.根据权利要求11所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片还包括：

滑移机构，所述滑移机构装配在所述第一基板和所述第二基板之间，所述第一基板通过所述滑移机构与所述第二基板相对滑动装配。

14.根据权利要求13所述的微流控芯片，其特征在于，所述滑移机构包括设置在所述第二基板周围的围栏结构，所述围栏结构具有至少一个围栏开口；

所述第一基板沿着所述围栏开口进入所述围栏结构内，并沿着该围栏结构形成的滑动轨迹在所述第二基板的上表面往复滑动。

15.根据权利要求14所述的微流控芯片，其特征在于，所述第二基板的上表面开设所述第二微孔和所述第一废液槽，所述第二基板上还开设有第二废液槽；

所述第一废液槽位于所述滑动轨迹的初始位置，所述第二废液槽位于所述滑动轨迹的终点位置，所述第二微孔位于所述第一废液槽和所述第二废液槽之间。

16.根据权利要求11所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片还包括：

锁紧机构，所述锁紧机构装配在所述第一基板和所述第二基板之间，所述第一基板通过所述锁紧机构相对于所述第二基板锁定或释放。

17.根据权利要求16所述的微流控芯片，其特征在于，所述锁紧机构包括弹簧夹和伸缩件，所述弹簧夹装配在所述伸缩件的一端，所述伸缩件的另一端装配在所述第二基板上；

所述第一基板通过所述弹簧夹相对于所述第二基板锁定或释放。

18.根据权利要求11所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一基板的部分下表面和/或所述第二基板的部分上表面设置有弹性密封层。

19.一种生物化学分析检测装置，其特征在于，包括如权利要求1-18中任一项所述的微流控芯片。

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