CN208356802U - 微流控芯片液滴生成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种微流控芯片液滴生成装置，其包括：第一液流驱动装置、第二液流驱动装置以及设置在第一液流驱动装置和第二液流驱动装置下方的微流控芯片，第一液流驱动装置通过第一管道与微流控芯片上的第一通道入口连通，第二液流驱动装置通过第二管道与微流控芯片上的第二通道入口连通，微流控芯片上还设置有第一微通道、第二微通道和出液口，第一通道入口通过第一微通道与第二通道入口连通，第一微通道与第二通道入口的汇流处再通过第二微通道与出液口连通。本实用新型通过的液流驱动通过重力驱动，无需外在驱动力，使用场所不受限制且液滴生成速度快。

Description

微流控芯片液滴生成装置

技术领域

本实用新型涉及微流体控制技术领域，更为具体地，涉及一种微流控芯片液滴生成装置。

背景技术

液滴作为流体操控的一种极其重要的方式，既常见又意义重大。而微米及纳米尺度的液滴在免疫分析、细胞分选、材料封装、药物智能释放方面都发挥着不可替代的作用。近年来，单细胞液滴技术为基因检测、单细胞代谢物高通量筛选、单细胞药物分析等领域发挥着越来越重要的作用。

微流控芯片在液滴生成领域的开发大大的提高了液滴的生成速度及可控性。此外，微流控芯片可以通过大量复制获得，一个磨具可以制作成千上万个统一的芯片。基于微流控芯片技术已经开发了各种不同的液滴生成设计及芯片装置。但是，已存在的液滴生成装置都要求有高精密注射泵来驱动。因此，多限于科研院所的实验室中进行操作。如何能够开发便携式的微流控芯片液滴生成装置，使得这一技术能够在各种需要的场所工作，是本专利的专注点所在。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种微流控芯片液滴生成装置，该装置使用重力作为驱动力，不需要外加的装置，且能够快速稳定的生成大量液滴。

为了实现上述目的，本实用新型通过以下的技术方案来实现的：

一种微流控芯片液滴生成装置，所述液滴生成装置包括：第一液流驱动装置、第二液流驱动装置以及设置在所述第一液流驱动装置和所述第二液流驱动装置下方的微流控芯片，所述第一液流驱动装置通过第一管道与所述微流控芯片上的第一通道入口连通，所述第二液流驱动装置通过第二管道与所述微流控芯片上的第二通道入口连通，所述微流控芯片上还设置有第一微通道、第二微通道和出液口，所述第一通道入口通过所述第一微通道与所述第二通道入口连通，所述第一微通道与所述第二通道入口的汇流处再通过所述第二微通道与所述出液口连通。

进一步地，所述微流控芯片上还设置有第三微通道，所述第二通道入口通过所述第三微通道与所述第一微通道连接形成汇流，所述第一微通道的末端与所述第三微通道垂直连接。

进一步地，所述微流控芯片上设置有两条所述第一微通道，两条所述第一微通道设置在所述第三微通道的两侧且两条所述第一微通道的末端均与所述第三微通道垂直连接以使得两条所述第一微通道的末端与所述第三微通道形成“十”字交叉通道。

进一步地，所述第一液流驱动装置包括第一储液槽，所述第一储液槽通过第一支架设置在所述微流控芯片的上方。

进一步地，所述第二液流驱动装置包括第二储液槽，所述第二储液槽通过第二支架设置在所述微流控芯片的上方。

进一步地，所述第一管道上设置有第一调节阀，所述第二管道上设置有第二调节阀。

进一步地，所述第一微通道包括与所述第一通道入口连接的第一直通道和与所述第一直通道连接的S形微通道。

进一步地，所述第二微通道包括与所述出液口连接的蛇形微通道。

进一步地，所述第二微通道靠近所述第二通道入口的一端为直径随着远离所述第二通道入口逐渐变大的半椭圆形或圆锥形。

进一步地，所述第一液流驱动装置内放置的溶液与所述第二液流驱动装置内放置的溶液互不相溶。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

(1)本实用新型的液流驱动装置均是通过重力驱动，无需外在驱动力，特别是整个装置都不需要高精密注射泵等来驱动，这就使得该装置能够在各种需要的场所工作，不限于科研院所的实验室中进行操作；

(2)本实用新型针对多个不同液流对应设计多个不同的微通道，液滴生成速度快，每分钟可以完成大于五百个液滴；

(3)本实用新型可以通过调整液流驱动装置的高度和管道上的调节阀来调控液流速度，进而很方便地控制液滴生成速度；

(4)本实用新型微流控芯片上的十字交叉通道的设计能够生成不同尺寸、不同性质溶液的液滴且能够实现液滴的在线生成；

(5)本实用新型结构简单，制作成本低，适于推广。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明内容，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为本实用新型实施例的液滴生成装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的第一液流驱动装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的第二液流驱动装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的微流控芯片的结构示意图。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。

如图1、图2、图3以及图4共同所示，本实用新型公开了一种微流控芯片液滴生成装置，包括第一液流驱动装置、第二液流驱动装置以及设置在第一液流驱动装置和第二液流驱动装置下方的微流控芯片3。第一液流驱动装置包括第一储液槽1，该第一储液槽1通过第一三脚架(图中未示出)设置在微流控芯片3的上方。第二液流驱动装置包括第二储液槽2，该第二储液槽2通过第二三脚架(图中未示出)也设置在微流控芯片3的上方。微流控芯片3上设置有第一通道入口30和第二通道入口31，第一储液槽1通过第一聚合物软管4与第一通道入口30连接，第二储液槽2通过第二聚合物软管5与第二通道入口31连接。在本实施例中，第一储液槽1和第二储液槽2均与微流控芯片3存在高度差，因此第一储液槽1和第二储液槽2中的液流通过重力作用即可流入到微流控芯片3上，无需外在动力驱动，适用范围广。为了方便控制第一储液槽1和第二储液槽2的液流速度，第一聚合物软管4上设置有第一调节阀6，第二聚合物软管5上设置有第二调节阀7。

微流控芯片3上设置有第一微通道32、第二微通道33以及设置在第二微通道33末端的出液口34。第一通道入口30通过第一微通道32与第二通道入口31连接，从而实现了第一储液槽1中的液体对第二储液槽2中的液体进行切割。为了提高切割的效果，微流控芯片3上还包括第三微通道35，第三微通道35的一端与第二通道入口31连接，第三微通道35的另一端与第一微通道32的末端垂直连接，这样可以使得第一储液槽1中的液体对第二储液槽2中的液体切割速度最快且切割效率最好。更优选的，在第三微通道35的两侧对称地设置两条第一微通道32，两条第一微通道32的末端320均与第三微通道35垂直连接以使得两条第一微通道32的末端320与第三微通道35形成十字交叉通道，从而使得第一储液槽1中的液体可以从第三微通道35的两侧垂直对第二储液槽2中的液体进行切割，进一步提高了切割的速度，也使得切割的液滴更小。

第一微通道32包括与第一通道入口30连接的第一直通道321、从第一直通道322分流的U形微通道322以及与U形微通道322连接的S形微通道323。在本实施例中，两条第一微通道上的第一直通道320重合以节省加工工序，第一直通道321的设置可以使得液流可以快速从第一通道入口30流出，液流经过第一直通道321分流进入到两条U形微通道322中，再从U形微通道322进入到对应的S形微通道323，S形微通道323的设置则可以使得液流在流动过程中逐渐达到平衡。第二微通道33的一端和第三微通道35与两条第一微通道32的汇流处连接，第二微通道33的另一端与出液口34连接。第二储液槽2中的液体在第三微通道35与两条第一微通道32的汇流处被第一储液槽1中的液体切割成液滴，切割完成后进入至第二微通道33中，刚被切割的液滴一般为椭圆形，为了使得液流更顺畅，第二微通道33靠近第三微通道35的一端设置为直径随着远离第三微通道35逐渐变大的半椭圆形或者圆锥形。第二微通道33包括与第三微通道35和两条第一微通道32的汇流处连接的第二直通道330以及与第二直通道330连接的蛇形微通道331，蛇形微通道331的末端与出液口34连接，液流和被切割的液滴先流入到第二直通道330中，再进入到蛇形微通道331中，由于蛇形微通道331的存在，可以使得第一储液槽1中的液体与第二储液槽2中被切割的液滴混合、分散得更均匀，同时也给予了被切割的液滴足够的时间去稳定从而达到平衡。

在应用本实施例的微流控芯片液滴生成装置时，在第一储液槽1和第二储液槽2中分别装入互不相溶的两种液体，如在第一储液槽1中装入水相溶液，在第二储液槽2中装入油相溶液。打开第一调节阀6，水相溶液从第一储液槽1经过第一聚合物软管4进入到第一通道入口30中，在使用过程中根据实际需要调节第一调节阀6的流量从而控制第一储液槽1中的液流速度。再打开第二调节阀7，油相溶液从第二储液槽2经过第二聚合物软管5进入到第二通道入口31中，调节第二调节阀7从而控制油相溶液的液流速度。水相溶液从第一通道入口30分别进入到两条第一微通道32中，在第一微通道32中流动的过程中先进入到其上的第一直通道321再分流至两条U形微通道322这然后进入到相对应的S形微通道323中且在S形微通道323中平衡。油相溶液则从第二通道入口33进入到第三微通道35中。当两条第一微通道32中的水相溶液与第三微通道35中的油相溶液在十字交叉通道处相遇时，水相溶液从两个垂直于油相溶液流动的方向对油相溶液进行切割从而产生油相的液滴。被切割后的油相液滴与水相溶液一起进入到第二微通道33上的第二直通道330中，再进入至第二微通道33上的蛇形微通道331中且在其中混合分散、进而达到平衡。最后分散于水相溶液中的油相液滴在蛇形微通道331末端的出液口34处被收集，进而完成了液滴的生成和采集。

如上参照附图以示例的方式描述根据本实用新型的微流控芯片液滴生成装置。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的微流控芯片液滴生成装置，还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种微流控芯片液滴生成装置，其特征在于，所述液滴生成装置包括：第一液流驱动装置、第二液流驱动装置以及设置在所述第一液流驱动装置和所述第二液流驱动装置下方的微流控芯片，所述第一液流驱动装置通过第一管道与所述微流控芯片上的第一通道入口连通，所述第二液流驱动装置通过第二管道与所述微流控芯片上的第二通道入口连通，所述微流控芯片上还设置有第一微通道、第二微通道以及设置所述第二微通道末端的出液口，所述第一通道入口通过所述第一微通道与所述第二通道入口连通，所述第一微通道与所述第二通道入口的汇流处再通过所述第二微通道与所述出液口连通。

2.如权利要求1所述的微流控芯片液滴生成装置，其特征在于，所述微流控芯片上还设置有第三微通道，所述第二通道入口通过所述第三微通道与所述第一微通道连接形成汇流，所述第一微通道的末端与所述第三微通道垂直连接。

3.如权利要求2所述的微流控芯片液滴生成装置，其特征在于，所述微流控芯片上设置有两条所述第一微通道，两条所述第一微通道设置在所述第三微通道的两侧且两条所述第一微通道的末端均与所述第三微通道垂直连接以使得两条所述第一微通道的末端与所述第三微通道形成“十”字交叉通道。

4.如权利要求1所述的微流控芯片液滴生成装置，其特征在于，所述第一液流驱动装置包括第一储液槽，所述第一储液槽通过第一支架设置在所述微流控芯片的上方。

5.如权利要求1所述的微流控芯片液滴生成装置，其特征在于，所述第二液流驱动装置包括第二储液槽，所述第二储液槽通过第二支架设置在所述微流控芯片的上方。

6.如权利要求1所述的微流控芯片液滴生成装置，其特征在于，所述第一管道上设置有第一调节阀，所述第二管道上设置有第二调节阀。

7.如权利要求1所述的微流控芯片液滴生成装置，其特征在于，所述第一微通道包括与所述第一通道入口连接的第一直通道和与所述第一直通道连接的S形微通道。

8.如权利要求1所述的微流控芯片液滴生成装置，其特征在于，所述第二微通道包括与所述出液口连接的蛇形微通道。

9.如权利要求1所述的微流控芯片液滴生成装置，其特征在于，所述第二微通道靠近所述第二通道入口的一端为直径随着远离所述第二通道入口逐渐变大的半椭圆形或圆锥形。

10.如权利要求1所述的微流控芯片液滴生成装置，其特征在于，所述第一液流驱动装置内放置的溶液与所述第二液流驱动装置内放置的溶液互不相溶。