CN214636263U - 一种微流道结构和微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种微流道结构和微流控芯片，微流道结构包括：连续外三角扩张聚焦单元、主动阀定量均匀控制单元和非均相反应池单元；连续外三角扩张聚焦单元包括：连续液相进样口、连续外三角扩张聚焦流道和连续液相流道；主动阀定量均匀控制单元包括：流道内置阀塞、气相进样口、气相通道和气体缓冲室；连续液相流道内壁设有内置阀塞；非均相单元包括：反应液相进样口、反应液相流道、混合液相流道和非均相反应池。本申请解决了如何设计一种微流控装置和操作工艺，使其能够在生成高分散液滴、颗粒的基础上，实现快速准确的定量控制进行精确高效非均相反应，且提高反应的充分性的技术问题。

Description

一种微流道结构和微流控芯片

技术领域

本申请涉及微流控技术领域，尤其涉及一种微流道结构和微流控芯片。

背景技术

随着科技的发展，越来越多个领域(能源、免疫、生化等)需要使用微型化反应手段进行高分散微量精准的操作，微流控技术由于可以实现很多难以完成的微加工和微操作受到了广泛的关注。微流控是利用微管道和装置对微量颗粒(或样品)进行一些常规方法所无法实现的操控。它可以将生物检测、一系列生物化学反应以及各类样品制备集成到微小的芯片上进行特殊操作，在多领域都具有广泛的应用前景。

目前，常规的液滴或微球颗粒制备过程，主要是通过大尺度下的机械搅拌法，这样并不能精准筛选特定粒径尺寸的微球颗粒，且颗粒分散性低，参与反应的液滴(或颗粒)数量过多过少都不能保证反应的高效进行。可以通过特殊结构的微流控系统对液滴(或颗粒)进行均匀分散，定量控制后再进行有效、充分的反应，能有效地提高效率和实验成功率。

使用微流控生成(或包裹颗粒的液滴)的方法有很多，主动式需外加磁场电场；被动式通常采用迪恩流，无需能量输入，装置简便易维护、体积小。被动迪恩流由于其操作简单方便且均匀高效成为目前微流控聚焦液滴(或包裹颗粒的液滴)最有效的方式之一。通过被动迪恩流聚焦，在微通道中可以将紊乱散布的微球、液滴聚焦形成特定位置等间距排布的微球、液滴队列。虽然在一定程度上实现液滴(或颗粒)的分散，但是需要一定长度螺旋形弯流道才能达到目的，而且很难进行精准的定量控制。

因此，如何设计一种微流控装置和操作工艺，使其能够在生成高分散液滴、颗粒的基础上，实现快速准确的定量控制进行精确高效非均相反应，且提高反应的充分性，成为本领域技术亟待解决的问题之一。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种微流道结构和微流控芯片，用于解决如何设计一种微流控装置和操作工艺，使其能够在生成高分散液滴、颗粒的基础上，实现快速准确的定量控制进行精确高效非均相反应，且提高反应的充分性的技术问题。

为解决上述问题，本申请提供了一种微流道结构，包括：连续外三角扩张聚焦单元、主动阀定量均匀控制单元和非均相反应池单元；

所述连续外三角扩张聚焦单元包括：连续液相进样口、连续外三角扩张聚焦流道和连续液相流道；

所述连续液相进样口和所述连续外三角扩张聚焦流道进液端连通，所述连续液相流道进液端和所述连续外三角扩张聚焦流道的出液端连通；

所述非均相反应池单元包括：反应液相进样口、反应液相流道、混合液相流道、非均相反应池、出液流道和混合相出样口；

所述反应液相流道的进液端与所述反应液相进样口连通，出液端与所述混合液相流道的进液端连通，所述连续液相流道的出液端与所述混合液相流道的进液端连通，所述混合液相流道的出液端与所述非均相反应池的进液端连通，所述非均相反应池的出液端与所述出液流道的进液端连通，所述出液流道的出液端与所述混合相出样口连通；

所述主动阀定量均匀控制单元包括：第一主动阀和第二主动阀，所述第一主动阀对应于所述连续液相流道，所述第二主动阀对应于所述出液流道；

所述第一主动阀包括：内置阀塞、气相进样口、气相通道和气体缓冲室；

内置阀塞设置于所述连续液相流道中，所述气相通道出气端与所述气体缓冲室连通，进气端与所述气相进样口连通，所述气体缓冲室与所述内置阀塞相对应；

所述第二主动阀与所述第一主动阀的结构相同。

进一步的，所述连续外三角扩张聚焦流道呈螺旋状；

所述连续外三角扩张聚焦流道的进液端位于所述螺旋状的中心；

所述连续外三角扩张聚焦流道的出液端位于所述螺旋状的外侧。

进一步的，所述第一主动阀至少有一个。

进一步的，所述内置阀塞包括梯形阀块和长方形阀块；

所述梯形阀块设置于所述连续液相流道内壁远离于所述气体缓冲室的一侧，且梯形阀块的底面与所述连续液相流道的内壁贴合；

所述长方形阀块设置于所述连续液相流道内壁靠近于所述气体缓冲室的一侧，所述长方形阀块与所述梯形阀块错位分布，且所述长方形阀块与所述梯形阀块相对应的侧壁位于所述连续液相流道的同一截面上。

进一步的，所述气体缓冲室和所述连续液相流道的材质均为可变形材质，所述气体缓冲室在非充气状态下不产生形变，所述气体缓冲室在充气状态下扩张并与所述连续液相流道的一侧相抵接，使所述连续液相流道的内壁与所述内置阀塞充分接触，从而实现所述连续液相流道的阻断。

进一步的，所述连续液相流道、所述气相通道和反应液相流道横截面均呈矩形，且各种流道高度统一，且高度均为100μm～200μm。

本申请还提供了一种微流控芯片，包括芯片本体和上述的微流道结构；

所述微流道结构设置于所述芯片本体内。

进一步的，所述芯片本体包括基板和盖板；

所述微流道结构设置于所述基板的上表面；

所述盖板覆盖于所述基板的上表面，且所述连续液相进样口、所述气相进样口、所述反应液相进样口和所述混合相出样口均贯通于所述盖板。

进一步的，还包括输送装置和提取装置；

所述输送装置包括与所述连续液相进样口连通的第一输送泵、与所述第一主动阀的气相进样口连通的第二输送泵、与所述反应液相进样口连通的第三输送泵、与所述第二主动阀的气相进样口连通的第四输送泵；

所述提取装置和所述混合相出样口连通。

与现有技术相比，本申请实施例的优点在于：

本申请提供了一种微流道结构，包括：连续外三角扩张聚焦单元、主动阀定量均匀控制单元和非均相反应池单元；所述连续外三角扩张聚焦单元包括：连续液相进样口、连续外三角扩张聚焦流道和连续液相流道；所述连续液相进样口和所述连续外三角扩张聚焦流道进液端连通，所述连续液相流道进液端和所述连续外三角扩张聚焦流道的出液端连通；所述非均相反应池单元包括：反应液相进样口、反应液相流道、混合液相流道、非均相反应池、出液流道和混合相出样口；所述反应液相流道的进液端与所述反应液相进样口连通，出液端与所述混合液相流道的进液端连通，所述连续液相流道的出液端与所述混合液相流道的进液端连通，所述混合液相流道的出液端与所述非均相反应池的进液端连通，所述非均相反应池的出液端与所述出液流道的进液端连通，所述出液流道的出液端与所述混合相出样口连通；所述主动阀定量均匀控制单元包括：第一主动阀和第二主动阀，所述第一主动阀对应于所述连续液相流道，所述第二主动阀对应于所述出液流道；所述第一主动阀包括：内置阀塞、气相进样口、气相通道和气体缓冲室；内置阀塞设置于所述连续液相流道中，所述气相通道出气端与所述气体缓冲室连通，进气端与所述气相进样口连通，所述气体缓冲室与所述内置阀塞相对应；所述第二主动阀与所述第一主动阀的结构相同。

本申请中所提供的微流道结构，包括连续外三角扩张聚焦单元、主动阀定量均匀控制单元和同轴流非匀相反应单元，连续外三角扩张聚焦单元包括连续液相进样口、连续外三角扩张聚焦流道和连续液相流道，连续液相进样口用于导入样品(液滴或颗粒)，样品通过连续外三角扩张聚焦流道的连续外三角结构进行层层分离，使得样品形成大小相同且等距分散排布的微球并进入连续液相通道，通过主动阀定量均匀控制单元的第一主动阀控制连续液相通道的开闭程度，从而控制微球的流量，实现定量控制，并进入混合液相流道，通过在反应液相进样口导入反应液，并使反应液通过反应液相流道进入混合液相流道中汇集并进入非均相反应池中进行充分反应，通过主动发定量均匀控制单元的第二主动阀控制出液流道的开闭程度，使得非均相反应池中的样品与反应液可实现完全充分地反应，保证反应的充分性，待反应完成后从出液流道进行排出，从而实现实现快速准确的定量控制进行精确高效非均相反应，解决了如何设计一种微流控装置和操作工艺，使其能够在生成高分散液滴、颗粒的基础上，实现快速准确的定量控制进行精确高效非均相反应，且提高反应的充分性的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施方式，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为本申请实施例所提供的微流道结构的俯视图；

图2为本申请实施例所提供的连续外三角扩张聚焦流道的俯视图；

图3为申请实施例中的主动阀定量均匀控制单元的控制原理图；

图4为本申请实施例所提供的非均相反应池单元的俯视图；

图5为本申请实施例所提供的微流控芯片的整体结构图。

其中，附图标记为：连续外三角扩张聚焦单元1、主动阀定量均匀控制单元2、非均相反应池单元3、连续液相进样口4、连续外三角扩张聚焦流道5、连续液相流道6、内置阀塞7、气相进样口8、气相通道9、气体缓冲室10、反应液相进样口11、反应液相流道12、混合液相流道13、基板14、盖板15、第一输送泵16、第二输送泵17、第三输送泵18、提取装置19、第一流道20、第二流道21、混合相出样口22、第一主动阀23、第二主动阀24、梯形阀块 25、长方形阀块26、第四输送泵27、非均相反应池28、出液流道29。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。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。

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申请中的具体含义。

为了便于理解，请参阅图1至图4，图1为本申请实施例所提供的微流道结构的俯视图；图2为本申请实施例所提供的连续外三角扩张聚焦流道的俯视图；图3为申请实施例中的主动阀定量均匀控制单元的控制原理图；图4 为本申请实施例所提供的非均相反应池单元的俯视图。

本申请实施例提供了一种微流道结构，包括：连续外三角扩张聚焦单元1、主动阀定量均匀控制单元2和非均相反应池单元3；

连续外三角扩张聚焦单元1包括：连续液相进样口4、连续外三角扩张聚焦流道5和连续液相流道6；

连续液相进样口4和连续外三角扩张聚焦流道5进液端连通，连续液相流道6进液端和连续外三角扩张聚焦流道5的出液端连通；

非均相反应池单元3包括：反应液相进样口11、反应液相流道12、混合液相流道13、非均相反应池28、出液流道29和混合相出样口；

反应液相流道12的进液端与反应液相进样口11连通，出液端与混合液相流道13的进液端连通，连续液相流道6的出液端与混合液相流道13的进液端连通，混合液相流道13的出液端与非均相反应池28的进液端连通，非均相反应池28的出液端与出液流道29的进液端连通，出液流道29的出液端与混合相出样口连通；

主动阀定量均匀控制单元2包括：第一主动阀23和第二主动阀24，第一主动阀23对应于连续液相流道6，第二主动阀24对应于出液流道29；

第一主动阀23包括：内置阀塞7、气相进样口8、气相通道9和气体缓冲室10；

内置阀塞7设置于连续液相流道6中，气相通道9出气端与气体缓冲室 10连通，进气端与气相进样口8连通，气体缓冲室10与内置阀塞7相对应；

第二主动阀24与第一主动阀23的结构相同。

需要说明的是，连续外三角扩张聚焦流道5内侧壁为连续的锯齿形，俯视角度类似于多个连续的三角形，且该三角形优选为等边三角形，从而实现等距地进行分散样品，形成更加均匀的微球颗粒，连续外三角扩张聚焦流道5 最窄处和连续液相流道6横截面相同，从而可正好进行对接，连续外三角扩张聚焦流道5的底面优选为光滑壁面，从而有利于样品的流动，对应的连续液相流道6的壁面也可优选为光滑壁面。

优选的，为避免气相通道9与连续液相流道6壁面直接接触导致连续液相流道6壁面接触点压力过大而损坏壁面，设置气体缓冲室10隔开气相通道 9和液相流道壁，缓冲室与液相流道壁面保持一定距离。

非均相反应池单元由经过第一主动阀23定量均匀控制后的高分散的液滴 (或微球)连续液相流道6末端、反应液相进样流道、混合液相流道13和非均相反应池28组成。其中，反应液相进样口11和反应液相流道12均优选为两个，一个反应液相进样口11和一个反应液相流道12相匹配，从而可实现两种反应液的同时加入，使得微流道结构的功能性更强，优选的，反应液相流道12包括第一流道20和第二流道21，第一流道20的一端与第二流道21的一端连通，第一流道20的另一端与反应液相进样口11连通，第二流道21 的另一端与混合液相流道13的进液端连通，第一流道20和第二流道21为同径管道，第一流道20呈水平走向，第二流道21的走向与第一流道20呈45°夹角。混合液相流道13的口径大于连续液相流道6的口径以及反应液相流道 12的口径，使得混合液相流道13可更好地同时容纳微球以及多种反应液。

优选的，第二主动阀24的结构与第一主动阀23的结构相同，具体为第二主动阀24的内置阀塞7设置于出液流道29中，第二主动阀24的气相通道 9出气端与第二主动阀24的缓冲室连通，进气端与第二主动阀24的气相进样口8连通，第二主动阀24的气体缓冲室10与第二主动阀24的内置阀塞7相对应，从而实现对出液通道的开闭控制。第一主动阀23的气体缓冲室10和第二主动阀24的气体缓冲室10优选为锥形气体缓冲室10，锥形气体缓冲室 10的底部与流道相对应，优选锥形气体缓冲室10和液相流道壁的距离为 30μm～100μm。

本申请中所提供的微流道结构，包括连续外三角扩张聚焦单元1、主动阀定量均匀控制单元2和同轴流非匀相反应单元，连续外三角扩张聚焦单元1 包括连续液相进样口4、连续外三角扩张聚焦流道5和连续液相流道6，连续液相进样口4用于导入样品(液滴或颗粒)，样品通过连续外三角扩张聚焦流道5的连续外三角结构进行层层分离，使得样品形成大小相同且等距分散排布的微球并进入连续液相通道，通过主动阀定量均匀控制单元2的第一主动阀23控制连续液相通道的开闭程度，从而控制微球的流量，实现定量控制，并进入混合液相流道13，通过在反应液相进样口11导入反应液，并使反应液通过反应液相流道12进入混合液相流道13中汇集并进入非均相反应池28中进行充分反应，通过主动发定量均匀控制单元的第二主动阀24控制出液流道 29的开闭程度，使得非均相反应池28中的样品与反应液可实现完全充分地反应，保证反应的充分性，待反应完成后从出液流道29进行排出，从而实现实现快速准确的定量控制进行精确高效非均相反应，解决了如何设计一种微流控装置和操作工艺，使其能够在生成高分散液滴、颗粒的基础上，实现快速准确的定量控制进行精确高效非均相反应，且提高反应的充分性的技术问题。

作为进一步的改进，本申请实施例所提供的微流道结构的连续外三角扩张聚焦流道5呈螺旋状；

连续外三角扩张聚焦流道5的进液端位于螺旋状的中心；

连续外三角扩张聚焦流道5的出液端位于螺旋状的外侧。

具体来说，采用螺旋状结构有利于在尽量小的占用面积的情况下降连续外三角扩张流道的长度最大话，从而使其对样品的分离分散效果更优，通入的样品可为聚焦液滴或包裹颗粒的液滴等相对较为紊乱的流体，在进入连续外三角扩展聚焦流道后，包含颗粒的紊乱流体受离心力和迪恩流力的同时作用，会沿着三角形内壁面流动，最终实现高分散、稳定的排布，从而能够有效的增加聚焦流程从而提高分散稳定性。

作为进一步的改进，本申请实施例所提供的微流道结构的主动阀定量均匀控制单元的第一主动阀23至少有一个。优选为两个，通过设置两个第一主动阀23，有利于其对连续液相流道6中的流量进行分级控制，使连续液相流道6中的流量逐级减小，从而有利于更加精准地对其最终流量进行控制，具体的，两个第一主动阀23前后平行排列设置。

作为进一步的改进，本申请实施例所提供的内置阀塞7包括梯形阀块25 和长方形阀块26；

梯形阀块25设置于连续液相流道6内壁远离于气体缓冲室10的一侧，且梯形阀块25的底面与连续液相流道6的内壁贴合；

长方形阀块26设置于连续液相流道6内壁靠近于气体缓冲室10的一侧，长方形阀块26与梯形阀块25错位分布，且长方形阀块26与梯形阀块25相对应的侧壁位于连续液相流道6的同一截面上。

具体来说，在气体缓冲室10充气变形膨胀时，通过气体缓冲室10的底部挤压流道(可为连续液相流道6或出液流道29)，使得流道变形并带动长方形阀块26移动并靠近梯形阀块25，从而使得流道的流通口逐渐变小，从而可控制流量，当长方形阀块26与梯形阀块25相贴紧时，流道实现关闭。

作为进一步的改进，本申请实施例所提供的气体缓冲室10和连续液相流道6的材质均为可变形材质，气体缓冲室10在非充气状态下不产生形变，气体缓冲室10在充气状态下扩张并与连续液相流道6的一侧相抵接，是连续液相流道6的内壁与内置阀塞7充分接触，从而实现连续液相流道6的阻断。具体的，气相通道9中的气源来自于气相进样口8导入的气体，气相进样口8 可外接气泵等设备。

作为进一步的改进，本申请实施例所提供的连续液相流道6、气相通道9、反应液相流道12、混合液相流道13和出液流道29横截面均呈矩形，且各种流道高度统一，且高度均为100μm～200μm。

优选的，连续外三角扩张聚焦流道5的总长度为200mm～2000mm；连续外三角扩张聚焦流道5的宽度为100μm～200μm；连续外三角扩张聚焦流道5 的相邻两流道的间距为100μm～400μm；连续外三角扩张聚焦流道5的最内侧流道的曲率半径为20mm～50mm。

请参阅图1至图5，本申请还提供了一种微流控芯片，包括芯片本体和上述实施例中的微流道结构；微流道结构设置于芯片本体内。

有选的，芯片本体的材料优选为透明材质的PDMS作为芯片材料，可以直接使用显微镜进行观察、拍照记录。

作为进一步的改进，本申请实施例所提供的微流控芯片的芯片本体包括基板14和盖板15；微流道结构设置于基板14的上表面；盖板15覆盖于基板14的上表面，且连续液相进样口4、气相进样口8、反应液相进样口11和混合相出样口22均贯通于盖板15。

作为进一步的改进，本申请实施例所提供的微流控芯片还包括输送装置和提取装置19；输送装置包括与连续液相进样口4连通的第一输送泵16、与第一主动阀23的气相进样口8连通的第二输送泵17、与反应液相进样口11 连通的第三输送泵18、与第二主动阀24的气相进样口8连通的第四输送泵 27；提取装置19和混合相出样口22连通。其中，第一输送泵16用于输送样品进入连续液相进样口4；第二输送泵17用于输送气体进入第一主动阀23的气相进样口8；第三输送泵18用于输送反应液进入反应液相进样口11，第四输送泵27用于输送气体进入第二主动阀24的气相进样口8，具体的，由于反应液相进样口11和反应液相流道12均优选为两个，一个反应液相进样口11 和一个反应液相流道12相匹配，因此第三输送泵18可优选为两个，每个第三输送泵18可分别与一个反应液相进样口11连通，用于往各自对应的反应液相进样口11输送相同或不同的反应液。优选的，由于第一主动阀23优选为两个，因此第二输送泵的数量也优选为两个，并分别与两个第一主动阀23 相匹配，从而实现对两个第一主动阀23的独立控制。

本申请的微流控芯片高度集成，整个芯片面积小，仅有数个立方厘米；微流控芯片成本低廉、结构简单，易于批量生产。

本申请所提供的微流控芯片具有以下优点：

1、装置结构微型化。整个芯片装置面积小，比表面积大。输送装置和提取装置19的协调运作，可实现高通量。

2、高分散稳定性。连续外三角扩张聚焦流道5更有利于被动迪恩流惯性聚焦，增加了颗粒分散稳定性。

3、定量控制精准。经过聚焦弯道的微球拥有均匀的高度以及间距值，通过调节气动泵可以快速、准确的控制连续液相中颗粒(或液滴)数量，实现精准可控的定量控制。

4、反应均匀、充分。通过非均相反应池、第一主动阀和第二主动阀之间的配合，能够保证非均相反应在反应池中均匀、充分地进行。

5、环境友好、成本低廉。使用的芯片材质无毒无害，且操作过程中只需要更少的颗粒和反应液就能达到常规操作难以达到反应效果。

6、易于观察。该装置可以选用透明材质的PDMS作为芯片材料，可以直接使用显微镜进行观察、拍照记录。

7、适应领域广。由于气相通道9和液相流道之间隔开，气体不会对反应液中的颗粒发生任何反应，适于用许多非均相反应。

8、安全可靠，反应芯片封闭，不会造成反应物污染、泄漏。采用PDMS 等聚合物作为芯片材料，可保证芯片具有一定的力学性能。

9、工艺流程速度快，采用光刻法、蚀刻法等即可实现快速、批量生产。装置材料可替代性强，常用的PDMS可由玻璃，金属等代替。

本申请还提供了一种非均相反应方法，其特征在于，包括步骤：

S1、将微球悬浮液通过连续外三角扩张聚焦流道5均匀、稳定分散并流入至连续液相通道；

S2、通过主动阀定量均匀控制单元的第一主动阀调节连续液相通道的开闭，精准地控制流入同轴流非匀相反应单元的微球悬浮液中的微球数量；

S3、将反应液通过反应液相流道12进入混合液相流道13，并与混合液相流道13中的微球悬浮液进行短暂混合后进入非均相反应池中反应。S4、通过主动阀定量均匀控制单元的第二主动阀调节出液流道的开闭，使得非均相反应池中的混合液可进行充分地反应，并得到所需要的微液滴。

以上为本申请所提供的实施例一，以下为本申请所提供的实施例二，具体为：

芯片本体材质为PDMS(聚二甲基硅氧烷)，其中连续外三角扩张聚焦流道长度为800mm，相邻两涡旋聚焦流道的间距为120μm，最内侧流道曲率半径为30mm，气相流道、反应液相流道、连续液相流道的宽度为60μm，混合液相流道和出液流道宽度为120μm，气体缓冲室在非工作状态时与连续液相流道的距离为50μm，所有流道高度为100μm。选用氮气作为气相，含有粒径30μm聚苯乙烯微球和甲基蓝水溶液作为样品液，同时在非均相反应池正上方设置外部光源对应非均相反应池进行持续光照处理。使用聚四氟乙烯毛细软管将流体注入芯片本体，并利用第二输送泵控制气相流体。样品液流量为 30μl/min，气相流量为60μl/min，反应液相流量为30μl/min，调节气相和连续相液相流量可以使得微球悬浮液中的定量二氧化钛微球与甲基蓝水溶液一通进入非均相反应池中，关闭非均相反应池前后的第一主动阀和第二主动阀，使得甲基蓝水溶液与二氧化钛微球在光照条件下进行精准、高效、充分地非均相反应，得到亚甲基蓝或次甲基蓝。

以上为本申请所提供的实施例二，以下为本申请所提供的实施例三，具体为：

芯片本体材质为PDMS，其中连续外三角扩张聚焦流道长度为500mm，相邻两涡旋聚焦流道的间距为180μm，最内侧流道曲率半径为40mm，气相流道、反应液相流道和连续液相流道宽度为80μm，混合液相流道和出液流道宽度为160μm，气体缓冲室在非工作状态下和液相流道壁保持一定距离,为 60μm，所有流道高度为100μm。选用氮气作为气相，含有粒径30μm碳球的氢氧化镁[Mg(OH)2]溶液即碳球悬浮液作为微球悬浮液(碳球与氢氧化镁不发生反应)作为样品液，通过连续外三角扩张聚焦流道的聚焦风扇形成分散相，一定浓度的碳酸铵溶液作为反应液，形成连续液相。使用聚四氟乙烯毛细软管分别将碳球悬浮液和碳酸铵溶液注入芯片，并利用第二输送泵泵控制气相流体。其中微球悬浮液的注入第一液相流道流量为50μL/min，气相流量为 60μl/min，碳酸铵溶液注入第二液相流道和第三液相流道的流量为60μL/min，调节气相和微球悬浮液流量可以得到各种定量碳球含量的微球悬浮液，通过同轴流与碳酸铵连续相一同进入非均相反应池中，可以充分混合进行非均相的精确、高效反应，在碳球表面析出碳酸镁[MgCO3]沉淀均匀包裹碳球，同时非均相反应均匀，能得到定量碳球含量的微颗粒液滴。

以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种微流道结构，其特征在于，包括：连续外三角扩张聚焦单元、主动阀定量均匀控制单元和非均相反应池单元；

所述连续外三角扩张聚焦单元包括：连续液相进样口、连续外三角扩张聚焦流道和连续液相流道；

所述连续液相进样口和所述连续外三角扩张聚焦流道进液端连通，所述连续液相流道进液端和所述连续外三角扩张聚焦流道的出液端连通；

所述非均相反应池单元包括：反应液相进样口、反应液相流道、混合液相流道、非均相反应池、出液流道和混合相出样口；

所述反应液相流道的进液端与所述反应液相进样口连通，出液端与所述混合液相流道的进液端连通，所述连续液相流道的出液端与所述混合液相流道的进液端连通，所述混合液相流道的出液端与所述非均相反应池的进液端连通，所述非均相反应池的出液端与所述出液流道的进液端连通，所述出液流道的出液端与所述混合相出样口连通；

所述主动阀定量均匀控制单元包括：第一主动阀和第二主动阀，所述第一主动阀对应于所述连续液相流道，所述第二主动阀对应于所述出液流道；

所述第一主动阀包括：内置阀塞、气相进样口、气相通道和气体缓冲室；

内置阀塞设置于所述连续液相流道中，所述气相通道出气端与所述气体缓冲室连通，进气端与所述气相进样口连通，所述气体缓冲室与所述内置阀塞相对应；

所述第二主动阀与所述第一主动阀的结构相同。

2.根据权利要求1所述的微流道结构，其特征在于，所述连续外三角扩张聚焦流道呈螺旋状；

所述连续外三角扩张聚焦流道的进液端位于所述螺旋状的中心；

所述连续外三角扩张聚焦流道的出液端位于所述螺旋状的外侧。

3.根据权利要求1所述的微流道结构，其特征在于，所述第一主动阀至少有一个。

4.根据权利要求1所述的微流道结构，其特征在于，所述内置阀塞包括梯形阀块和长方形阀块；

所述梯形阀块设置于所述连续液相流道内壁远离于所述气体缓冲室的一侧，且梯形阀块的底面与所述连续液相流道的内壁贴合；

所述长方形阀块设置于所述连续液相流道内壁靠近于所述气体缓冲室的一侧，所述长方形阀块与所述梯形阀块错位分布，且所述长方形阀块与所述梯形阀块相对应的侧壁位于所述连续液相流道的同一截面上。

5.根据权利要求4所述的微流道结构，其特征在于，

所述气体缓冲室和所述连续液相流道的材质均为可变形材质，所述气体缓冲室在非充气状态下不产生形变，所述气体缓冲室在充气状态下扩张并与所述连续液相流道的一侧相抵接，使所述连续液相流道的内壁与所述内置阀塞充分接触，从而实现所述连续液相流道的阻断。

6.根据权利要求1所述的微流道结构，其特征在于，所述连续液相流道、所述气相通道和反应液相流道横截面均呈矩形，且各种流道高度统一，且高度均为100μm～200μm。

7.一种微流控芯片，其特征在于，包括芯片本体和权利要求1-6任一项所述的微流道结构；

所述微流道结构设置于所述芯片本体内。

8.根据权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体包括基板和盖板；

所述微流道结构设置于所述基板的上表面；

所述盖板覆盖于所述基板的上表面，且所述连续液相进样口、所述气相进样口、所述反应液相进样口和所述混合相出样口均贯通于所述盖板。

9.根据权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于，还包括输送装置和提取装置；

所述输送装置包括与所述连续液相进样口连通的第一输送泵、与所述第一主动阀的气相进样口连通的第二输送泵、与所述反应液相进样口连通的第三输送泵、与所述第二主动阀的气相进样口连通的第四输送泵；

所述提取装置和所述混合相出样口连通。

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