CN220425378U - 一种液滴分选系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种液滴分选系统，通过在液滴通道的出口前设置推入口，向液滴通道推入与油相不相溶的空气相或水相，并在进入油相后被切割成一个个推进泡，控制推进泡直径大于液滴通道内径，从而使推进泡起到“活塞推进”作用，推动液滴和油相一起运动，提高液滴的流动速度，防止残留，最终使得液滴在较短的时间内滴出，从而帮助液滴快速准确分发至孔板内。

Description

一种液滴分选系统

技术领域

本实用新型涉及微流控制领域，具体而言，涉及一种液滴分选系统。

背景技术

微流控芯片(Microfluidic Chip)，因为能够集成化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测及细胞培养、分选、裂解等基本操作单元，通过设计形态各异的流道，可以在微流控芯片上实现不同的功能，因而也被称作芯片实验室(Lab-on-a-Chip)，较于传统的实验室，微流控芯片具有试剂消耗量少、反应或者分析时间短等优点，减小昂贵试剂的消耗量可以控制成本。而时间的缩短则有利于缩减实验周期，结合平方厘米级别甚至平方毫米的芯片大小，在时间和空间上都大大减小了实验成本。微流控的应用领域有很多，在化学、生物学、医学等诸多领域都有着重要的应用。

利用微流控技术可控制得的微液滴，不仅可以对微液滴的尺寸、形状、单分散性、壳层厚度，以及微液滴内部的结构、形状和组分等进行精确控制，还可以通过微液滴结构和构成微液滴的各功能组分的巧妙结合以赋予其更加多样化的功能，从而为新型微颗粒型功能材料的设计和研制提供新的思路和指导。

在生物领域中，液滴可以包裹细胞并作为生物反应器。细胞能被封装并培养成为组织或类器官。也可用于细胞分选，如分选精子和受精卵等细胞，来进行人工繁殖，包括人工授精，体外受精、克隆和胚胎分裂或卵裂。在生物化学领域，分散的液滴可被独立处理和操控。每个液滴都可作为一个独立的微反应器。

液滴是由一种流体在另一种不混溶的载体流体之内形成的，其发生的本质是乳化现象。根据液滴发生过程中两种不混溶流体所处的角色不同，分别称之为连续相和分散相(不连续相)；分散相就是被分散为液滴的流体，连续相是充当液滴载体的流体。根据单层乳化分散相属于水相或油相的不同，液滴可分为O/W型(水包油型)液滴、W/O型(油包水型)液滴，其中：O/W型液滴指以油相为分散相，水相为连续相形成的油滴，W/O型液滴指以水相为分散相，油相为连续相产生的水滴。

液滴微流控是微流控的分支之一，其特色是在巨量的微液滴(微单元)中进行生化反应，以及实现生化检测。在液滴微流控技术中，液滴分选技术是一个重要的环节，因为生成液滴的过程中，除了会产生所希望的阳性液滴外，通常会产生大量阴性液滴，人们往往需要将特定的阳性液滴与阴性液滴分选出来，进行后续的检测或者研究。

液滴具有体积小、扩散低、无交叉污染、反应速度快等优势，能用于高通量分析。在实际应用过程中需要进行高通量的液滴分选，而单个液滴体积小，通常在纳升至皮升(10-9～10-12L)的范围内，相应的，应用于液滴分选的芯片体积也较小，尤其是分选芯片中的入口、通道等，其尺寸一般与液滴在同一级别。

很多科研实验过程中，需要将分选出来的阳性或阴性液滴分发至孔板内(如96孔板，384孔板)，一个孔板里面一颗阳性或阴性液滴，并且能留下(单孔单液滴的)证据，这样利于后续的扩培，观察、挑选等操作。因此希望每一颗阳性或阴性液滴都能分别从液滴分选芯片中按时流出，从而才能准确分至孔板内。

但是现有的液滴分选系统在分选出阳性或阴性液滴后，通常只能让油相中的阳性或阴性液滴随着油相自发流出，由于液滴比较微小(直径数十微米)，且液滴和油相存在密度差，从而会导致以下问题：(1)分选出来的液滴容易残留在液滴通道中，难以顺利滴出(如图1所示)，出现残留迟滞现象，这种残留迟滞现象也容易造成液滴流出的时间不固定，难以做到精确分配到孔板中，也容易造成分选出的液滴和孔板孔失去对应关系；(2)即使没有出现残留迟滞现象，液滴自发流出的时间也通常很长(大约2分钟往上)，导致完成整个孔板需要消耗周期长；(3)由于液滴流出的时间不固定，流出时间有长有短，导致无法预判液滴滴出的准确时间。

针对以上问题，现有技术中通常采用如下两种方案解决：(1)选用更细的液滴输出导管，这种方案试图采用截面与微液滴尺寸相当的毛细管，通过空间限制，使得油相充分带动液滴流出，但是这种方案容易导致芯片的流阻太大，芯片使用时需要采用高气压，并且芯片很难稳定工作；(2)加大油相的流速，然而这种方案实际效果很有限，上述问题依然很难得到解决。

因此急需找到一种能有效调控液滴流出时间，防止液滴残留迟滞，帮助液滴快速准确分发至孔板内的液滴分选系统。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种液滴分选系统，通过在液滴通道的出口前设置推入口，向液滴通道推入与油相不相溶的空气相或水相，并在进入油相后被切割成一个个推进泡，控制推进泡直径大于液滴通道内径，从而使推进泡起到“活塞推进”作用，推动液滴和油相一起运动，提高液滴的流动速度，防止残留，最终使得液滴在较短的时间内滴出，从而帮助液滴快速准确分发至孔板内。

本实用新型提供的技术方案如下：

本实用新型提供了一种液滴分选系统，所述液滴分选系统包括液滴通道，所述液滴通道上设有外源物质入口；所述液滴通道内含有液滴和油相，用于向外界输出液滴；所述外源物质入口用于向液滴通道内的油相中通入外源物质；所述外源物质为与油相不相溶的物质。

在一些方式中，所述液滴分选系统包括外源物质通道和液滴通道；所述外源物质通道与液滴通道贯通，用于向液滴通道内的油相中通入外源物质。

液滴分选系统上设有油相入口和液滴入口，从入口进入的液滴与油相混合后，在液滴分选芯片中进行阳性液滴和阴性液滴的分选，被分选出来的阳性液滴流入阳性液滴通道，再经阳性液滴通道流向出口处，从而被收集或是被分发至相应的孔板内；阴性液滴流入阴性液滴通道，再经阴性液滴通道流向出口处，从而被收集或是被分发至相应的孔板内。因此，液滴通道内充满油相，液滴随着油相一起流向出口处，该过程中容易发生液滴残留在液滴通道中或延迟流出的问题(图1)。

本实用新型所述阳性液滴和阴性液滴，只是从制备液滴的目的来区别，符合制备目的的液滴称为阳性液滴(或目标液滴)，而剩余的都为阴性液滴(非目标液滴)。本实用新型提供的技术方案，既适合于阳性液滴也适用于阴性液滴，任何液滴通道都可以采用本实用新型提供的技术方案来使液滴加快流出，防止残留迟滞。

本实用新型为了解决液滴分选系统中，液滴容易在液滴通道中发生残留迟滞现象的问题，提出了一种全新的解决方案，通过在液滴通道中靠近液滴出口的位置设置一根外源物质通道，用于向液滴通道推入与油相不相溶的外源物质；该外源物质通道与液滴通道在推入口(外源物质入口)处相接且贯通，外源物质通道从推入口向液滴通道推入外源物质，如水相或者空气相。由于外源物质通道与液滴通道在推入口形成一定的夹角，使水相或空气相在推入口被推入油相时，被切割成一个个推进泡(水泡或者气泡)。

推进泡随着油相和液滴一起流入液滴通道，由于推进泡的尺寸比较大，在液滴通道中起到了活塞的作用，能够推动液滴和油相一起运动，从而消除了液滴的迟滞效应，能保证液滴稳定、准时流出(图2)。

进一步地，所述外源物质为气体和/或与油相不相溶的液体。

进一步地，所述外源物质为空气和/或水。

进一步地，所述外源物质为空气。

在一些方式中，本实用新型可以采用水相注入液滴通道，利用水液滴充当活塞作用，可以获得一定的推动液滴流出的效果。

但是采用水相注入液滴通道有时会遇到以下问题：(1)水相在液滴通道中的流阻比较大，往往需要在分选芯片上游施加非常大的气压，才能保证芯片的正常工作；(2)曾经尝试减少注入水相的流量，但是随着流量的减少，加速作用也越来越不明显，难以起到加速液滴流出的效果。

在一些方式中，可以采用同时含有空气和水的推进泡来注入液滴通道。理论上，也能产生一定的推动液滴流出效果。

但是采用同时含有空气和水的推进泡来注入液滴通道存在以下两方面的不足：(1)需要两个注入相，也就是说需要两个分别驱动空气和水的驱动源来实现；(2)两个驱动注入相的比例还必须严格控制，否则会造成液滴流出时间不稳定，后续操作无法进行的问题。

可见采用水相或是同时含有空气和水的推进泡来注入液滴通道，都会存在一些不足的地方，因此优选采用空气相的气泡注入液滴通道来推动液滴流出，能获得更加稳定、可靠且明显的效果，而且操作更加便利。

进一步地，所述外源物质进入液滴通道内的油相中后，形成与油相分隔开的推进泡，推进泡由外源物质组成；所述推进泡的直径大于等于液滴通道横截面的直径、边长、长度、宽度中的任意一种或多种。

本实用新型所述的推进泡在液滴通道中起到“活塞推进”的作用，通过注入推进泡，增加液滴通道中物质的流量，从而加速液滴通道中液滴的流动速度，最终使得液滴在较短的时间内从液滴通道中滴出。因此，推进泡的直径必须要大于等于液滴通道的内径，否则就难以起到活塞推进作用，或者说活塞作用有限。

这里所说的推进泡的体积必须大于等于液滴通道的直径，也可以理解成，推进泡必须尽量充满液滴通道的横截面或是至少一小截包括横截面的液滴通道，才能起到较好的活塞作用。

在一些方式中，所说液滴通道的横截面可以是长方形、正方形、梯形、不规则四边形、圆形等等，不论液滴通道的横截面是什么形状，只要推进泡能够填充液滴通道的横截面或一小截包括横截面的液滴通道，都能起到一定的活塞推动作用，都能推动液滴通道中的液滴流出。

可以理解的是，这里所说的填充，并不一定要求推进泡能够完完全全覆盖住液滴通道横截面的所有角落，只要能使推进泡体积稍大，在液滴通道中稍稍受到挤压，即可起到较好的活塞作用。

由于气泡在液滴通道中是处于被挤压状态，因此其实际的直径和体积难以测量，本申请可以通过测量气泡在液滴管道中被挤压后的横向长度作为气泡直径来对气泡的大小进行评估。

进一步地，所述液滴通道的横截面为长方形，所述推进泡为气泡，内含空气。

进一步地，所述气泡的直径大于长方形的长度和/或宽度。

进一步地，所述液滴通道的横截面长度为40～1000微米，宽度为40～1000微米。

进一步地，所述气泡通过外源物质通道到达外源物质入口，从而进入液滴通道，所述外源物质通道内的空气流量为500～20000微升/小时。

进一步地，所述外源物质通道的管内径为40～1000微米；所述气泡的直径为400～2000微米。

气泡的体积过小，难以起到活塞的作用；气泡的体积也不能过大，否则可能会造成气泡和油相在液滴通道中竞争，阻碍液滴分选芯片的上游通道中流体的流出。因此针对于特定尺寸的液滴通道，气泡体积需要控制在合适的范围。气泡的尺寸是由多因素共同作用决定的，包括：外源物质推进管道的尺寸，液滴通道横截面尺寸，以及推进气泡的流量(Qgas)这三个方面。比如推进气泡的流量(Qgas)大，外源物质推进管道的尺寸大，都会使气泡的体积增大，但是液滴通道的横截面长度和宽度又会严重制约气泡的体积。

同时可以理解的是，推进气泡的流量(Qgas)还会影响液滴流出的效果：当Qgas非常小的时候，生成气泡的体积较小，甚至小于液滴通道横截面的尺寸，这样气泡就没有起到活塞的作用；当Qgas非常大的时候，推进泡(相)和油相在输出导管中竞争，阻碍上游分选芯片阳性通道流体(油相和阳性液滴)流出。

进一步地，所述液滴通道设有液滴出口。

进一步地，所述外源物质入口与液滴出口之间的距离为100微米～2厘米。

所述外源物质入口即为推入口。

推入口与液滴出口之间的距离太大会增加下游流阻，造成后端流阻明显变大，从而使上游的液滴分选芯片需要适当地提高驱动压力，才能实现液滴流动和分选。因此需要尽量将推入口与液滴出口之间的距离缩小(也就是说推入口尽可能靠近液滴出口的地方)。

但是推入口与液滴出口之间的距离也不能过小，如果距离过小，导致难以形成气泡，也就无法起到推动液滴流出的效果，因此推入口与液滴出口之间的距离需保持在100微米～2厘米。

进一步地，所述外源物质通道与液滴通道的夹角为30～150°。

本实用新型提供的带有外源物质(空气)推入口的液滴分选系统，具有如下的有益效果：

(1)通过在液滴通道的出口前设置推入口，向液滴通道推入空气，进入油相后被切割成一个个气泡，并通过控制气泡直径大于液滴通道内径，在液滴通道内起到活塞作用，推动液滴在较短的时间内滴出，帮助液滴快速准确分发至孔板内，解决液滴容易在液滴通道内残留，自发流出所需时间长，流速不稳定，无法预判液滴滴出的准确时间等问题。

(2)结构简单、便捷高效、成本低，易于推广。

附图说明

图1为液滴在液滴通道中产生残留迟滞效应的示意图；

图2为气泡流入液滴通道且推动液滴和油相一起运动的示意图；

图3为液滴分选系统的结构示意图；

图4为实施例1中外源物质通道和液滴通道的结构示意图；

图5为实施例1中从外源物质通道推入产生气泡过程的示意图；

图6为实施例1中第一外源物质通道和阳性液滴通道的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。本实用新型具体实施例中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售产品获得。

实施例1本实用新型提供的液滴分选系统

本实施例提供的液滴分选系统的示意图如图3所示，设有液滴入口1、间隔油相入口2、偏置油相入口3、高压分选电极4、屏蔽电极5、阳性液滴通道6、阴性液滴通道7、阳性液滴出口8、阴性液滴出口9。液滴入口1用于包含待分选的液滴的混合溶液(溶液成分为油相)进入。间隔油相入口2用于注入油相作为连续相带动液滴进一步向前流动，并能调整液滴的间距和控制液滴流速。偏置油相入口3用于注入油相作为连续相，防止阴性液滴误流向分选的阳性液滴通道。高压分选电极4用于产生非均匀电场，使阳性液滴在该非均匀电场中受到介电泳力从而改变其流向，到达阳性液滴通道6。阳性液滴通道6用于收集阳性液滴。阴性液滴通道7用于收集阴性液滴。屏蔽电极5用于屏蔽高压电极产生的非均匀电场，防止该非均匀电场对非目标区域的其他区域产生干扰。

如图3和4所示，阳性液滴通道6上设有第一外源物质入口10和阴性液滴通道7上设有第二外源物质入口11；阳性液滴通道6含有阳性液滴和油相，阴性液滴通道7内含有阴性液滴和油相，分别用于向外界输出阳性液滴和阴性液滴。

外源物质入口10和11分别用于向阳性液滴通道6和阴性液滴通道7内的油相中通入外源物质，外源物质可以为与油相不相溶的物质，主要是与油相不相溶的气体或液体，如空气或水等，本实施例优选采用空气。

本实施例所述阳性液滴和阴性液滴，只是从制备液滴的目的来区别，符合制备目的的液滴称为阳性液滴(或目标液滴)，而剩余的都为阴性液滴(非目标液滴)。比如阳性液滴为正好含有单细胞单beads的双颗粒单液滴，阴性液滴为不满足单细胞单beads(微球)要求的液滴，比如只含有单细胞的液滴，或只含有单beads的液滴等等。本实施例提供的技术方案，既适合于阳性液滴也适用于阴性液滴，任何液滴通道都可以采用该技术方案来使液滴加快流出，防止残留迟滞。

从图3或4可以看出，阳性液滴通道6上设有第一外源物质通道12，第一外源物质通道12与阳性液滴通道6在第一外源物质入口10处相接且贯通；阴性液滴通道7上设有第二外源物质通道13，第二外源物质通道13与阴性液滴通道7在第二外源物质入口11处相接且贯通；由于外源物质通道与液滴通道在外源物质入口处相交并形成一定的夹角，使空气在被推入油相时，被切割成一个个气泡(如图5)。

由于阳性液滴通道6和阴性液滴通道7中的情况类似，下面以阳性液滴通道6中的情况进行着重分析，气泡随着油相和液滴一起流入阳性液滴通道6，由于气泡的尺寸比较大，在阳性液滴通道6中起到了活塞的作用，能够推动阳性液滴和油相一起运动，从而消除了液滴的迟滞效应，能保证液滴稳定、准时流出。

空气进入阳性液滴通道6内的油相中后，形成与油相分隔开的气泡，气泡在阳性液滴通道6中起到“活塞推进”的作用，通过注入气泡，增加液滴通道中物质的流量，从而加速液滴通道中液滴的流动速度，最终使得液滴在较短的时间内从液滴通道中滴出。因此，气泡的直径必须要大于等于阳性液滴通道6的内径，或是气泡的直径大于等于阳性液滴通道6的横截面的直径、边长、长度、宽度中的任意一种或多种，否则就难以起到活塞推进作用，或者说活塞作用有限。这里所说的气泡的体积必须大于等于阳性液滴通道6的直径，也可以理解成，气泡必须尽量充满阳性液滴通道6的横截面或是至少一小截包括横截面的阳性液滴通道6，才能起到较好的活塞作用。

阳性液滴通道6的横截面可以是长方形、正方形、梯形、不规则四边形、圆形等等，不论液滴通道的横截面是什么形状，只要推进泡能够填充液滴通道的横截面或一小截包括横截面的液滴通道，都能起到一定的活塞推动作用，都能推动液滴通道中的液滴流出。在本实施例中，阳性液滴通道6的横截面为长方形(如图5)，这里所说的填充，并不一定要求气泡能够完完全全覆盖住阳性液滴通道6的长方形横截面的所有角落，只要能使推进泡体积稍大，在阳性液滴通道6中稍稍受到挤压，即可起到较好的活塞作用，比如使气泡的直径大于长方形横截面的长度和/或宽度。

如图6所示，阳性液滴通道6的横截面为长方形，长度(相当于阳性液滴通道6的通道宽度W2，见图5)为300μm，宽度为100μm(相当于阳性液滴通道6的通道高度)。

气泡的体积过小，难以起到活塞的作用；气泡的体积也不能过大，否则可能会造成气泡和油相在阳性液滴通道6中竞争，阻碍液滴分选系统的上游通道中流体的流出。因此针对于特定尺寸的液滴通道，气泡体积需要控制在合适的范围。气泡的尺寸是由多因素共同作用决定的，包括：第一外源物质通道12的横截面尺寸，阳性液滴通道6的横截面尺寸，以及推进气泡的流量(Qgas)这三个方面。比如推进气泡的流量(Qgas)大，第一外源物质通道12的尺寸大，都会使气泡的体积增大，但是阳性液滴通道6的横截面长度和宽度又会严重制约气泡的体积。

本实施例中，气泡通过第一外源物质通道12到达第一外源物质入口10，从而进入阳性液滴通道6，此时需保证第一外源物质通道12内的空气流量为3000微升/小时，第一外源物质通道12的管内径为160μm(如图4中的W1)；所述气泡的直径为400μm(这里的气泡直径以阳性液滴通道6内横向的直径为准，也就是与阳性液滴通道6的液滴流向平行的方向的气泡直径，因为气泡处于挤压状态，其纵向直径，也就是与液滴流向垂直的直径其实就相当于阳性液滴通道6的高度，基本维持不变，所以只能通过横向直径来体现其受挤压的程度)。

另外，推进气泡的流量(Qgas)还会影响液滴流出的效果：当Qgas非常小的时候，生成气泡的体积较小，甚至小于液滴通道横截面的尺寸，这样气泡就没有起到活塞的作用；当Qgas非常大的时候，气泡和油相在输出导管中竞争，阻碍液滴分选系统的上游阳性通道流体(油相和阳性液滴)流出。

如图5、6，阳性液滴通道6设有阳性液滴出口8；第一外源物质入口10与阳性液滴出口8之间的距离(如图5中的L)为1500μm。第一外源物质入口10与阳性液滴出口8之间的距离太大会增加下游流阻，造成后端流阻明显变大，从而使液滴分选系统的上游需要适当地提高驱动压力，才能实现液滴流动和分选。因此需要尽量将第一外源物质入口10与阳性液滴出口8之间的距离缩小(也就是说第一外源物质入口10应尽可能靠近阳性液滴出口8)，但是第一外源物质入口10与阳性液滴出口8之间的距离也不能过小，如果距离过小，导致难以形成气泡，也就无法起到推动液滴流出的效果，因此推入口与液滴出口之间的距离需保持在100微米～2厘米范围内。本实施例优选第一外源物质入口10与阳性液滴出口8之间的距离为1500μm(请核实)，从而起到更好的促进阳性液滴流出的效果。

第一外源物质通道12与阳性液滴通道6的夹角为30～150°。第一外源物质通道12与阳性液滴通道6之间的夹角可以形成剪切力，使空气在被推入油相时，被切割成一个个气泡，本实施例优选使第一外源物质通道12与阳性液滴通道6之间的夹角为90°，第一外源物质通道12与阳性液滴通道6之间相互垂直，此时更有利于生成气泡。

实施例2推入口对液滴流速的影响

本实施例分别采用实施例1提供的液滴分选系统，和现有的不设外源物质通道，没有外源物质推入口的液滴分选系统，分别进行阳性液滴分选，其中油相流速20微升/分钟，考察推入口对推动阳性液滴流出效果的影响，结果如表1所示。

表1、推入口对推动液滴流出效果的影响

结构设置	阳性液滴流出时间(s)	流出速度稳定性
			设有推入口(实施例1)	9	稳定
不设推入口(现有)	80～150	不稳定

根据表1，不设有外源物质推入时，阳性液滴流出过程容易出现残留迟滞现象，导致流出速度慢，且流出速度不均衡，不稳定，频率忽高忽低，而设有气泡推入口以后，推入气泡可以起到活塞推动作用，使阳性液滴以均衡的速度快速流出。

实施例3推进气泡的流量对气泡体积及液滴流速的影响

本实施例采用实施例1提供的液滴分选系统，其中，分别采用如表2所示的不同的推进气泡流量进行气泡的推入和液滴分选，考察不同推进气泡流量对气泡的横向直径、阳性液滴流出效果的影响，结果如表2所示。

表2、推进气泡流量对液滴流出效果的影响

根据表2可以看出，推进气泡时，流量的大小会显著影响产生气泡的体积，从而影响液滴流出速度和稳定性，当Qgas偏小的时候，生成气泡的体积较小，甚至小于液滴通道横截面的尺寸，这样气泡就没有起到活塞的作用；当Qgas偏大的时候，推进泡(相)和油相在输出导管中竞争，阻碍分选系统上游的流体(油相和阳性液滴)流出。因此优选推进气泡流量为3000微升/小时，此时能达到非常好的液滴流速，并能维持较好的稳定性。

实施例4液滴通道的宽度W2对气泡体积及液滴流速的影响

本实施例采用实施例1提供的液滴分选系统，其中，分别采用不同的阳性液滴通道6的通道宽度W2(相当于通道横截面的长度)来制备的液滴分选系统，考察不同的阳性液滴通道6的通道宽度W2对气泡的横向直径、阳性液滴流出效果的影响，结果如表3所示。

表3、液滴通道宽度W2对液滴流出效果的影响

液滴通道宽度W2(μm)	气泡直径(μm)	液滴流出时间(s)	流出速度稳定性
				100	50～150	40～70	不稳定
150	100～200	16	稳定
				300	300～400	9	稳定
500	650～1000	8～16	不稳定

根据表3可以看出，推进气泡时，液滴通道宽度W2大小也会显著影响产生气泡的体积，从而影响液滴流出速度和稳定性。当液滴通道的通道宽度W2偏小的时候，在同样的气泡流量和外源通道直径情况下，生成气泡的受到较大挤压，横向直径偏长，推进泡(相)和油相在输出导管中竞争，阻碍上游分选系统液滴通道流体流出；当液滴通道的通道宽度W2偏大的时候，产生的气泡受到的挤压较小，活塞的作用也被打折扣。因此优选液滴通道的通道宽度W2为300微米，此时能达到非常好的液滴流速，并能维持较好的稳定性。

实施例5外源物质通道直径W1对气泡体积及液滴流速的影响

本实施例采用实施例1提供的液滴分选系统，其中，分别采用不同的外源物质通道直径W1来制备液滴分选系统，考察不同的外源物质通道直径W1对气泡的横向直径、阳性液滴流出效果的影响，结果如表4所示。

表4、外源物质通道直径W1对液滴流出效果的影响

外源物质通道直径W1(μm)	气泡直径(μm)	液滴流出时间(s)	流出速度稳定性
				60	50～100	50～90	不稳定
100	150～250	18	稳定
				160	300～400	9	稳定
200	650～1000	8～16	不稳定

根据表4可以看出，推进气泡时，外源物质通道直径W1大小也会显著影响产生气泡的体积，从而影响液滴流出速度和稳定性。当外源物质通道直径W1偏大的时候，在同样的气泡流量和液滴通道宽度W2时，产生气泡的速度变慢，气泡直径变大，生成气泡的受到较大挤压，横向直径偏长，体积较大，推进泡(相)和油相在输出导管中竞争，阻碍上游分选系统液滴通道流体流出；当外源物质通道直径W1偏小的时候，在同样的气泡流量和液滴通道宽度W2时，产生气泡的速度变快，气泡直径变小，产生的气泡受到的挤压较小，活塞的作用也被打折扣。因此优选外源物质通道直径W1为160微米，此时能达到非常好的液滴流速，并能维持较好的稳定性。

实施例6外源物质通道与液滴通道的夹角对气泡体积及液滴流速的影响

本实施例采用实施例1提供的液滴分选系统，其中，外源物质通道与液滴通道的夹角分别为30、60、90、120、150度，考察不同的外源物质通道与液滴通道的夹角对气泡的横向直径、液滴流出效果的影响，结果如表5所示。

表5、外源物质通道与液滴通道的夹角对液滴流出效果的影响

根据表5可以看出，推进气泡时，外源物质通道与液滴通道的夹角大小也会对产生气泡的体积和速度产生影响，优选采用外源物质通道与液滴通道的夹角为90度，此时产生气泡效率最高，促进液滴流出的效果最好。

实施例7推入口的位置设置对液滴流速的影响

本实施例采用实施例1提供的液滴分选系统，其中，分别采用不同的外源物质入口与液滴出口之间的距离L，考察不同的推入口位置对气泡的横向直径、阳性液滴流出效果的影响，结果如表6所示。

表6、外源物质入口与液滴出口之间的距离L对液滴流出效果的影响

距离L(μm)	气泡直径(μm)	液滴流出时间(s)	流出速度稳定性
				500	650～1000	8～16	不稳定
1500	300～400	9	稳定
				3000	200～350	30	稳定

根据表6可以看出，推进气泡时，外源物质入口与液滴出口之间的距离L也会显著影响产生气泡对液滴的推进作用，从而影响液滴流出速度和稳定性。当距离L过长时，会增加下游流阻，造成后端流阻明显变大，液滴流出时间明显加长。同时使液滴分选系统的上游需要适当地提高驱动压力，才能实现液滴流动和分选。因此需要尽量将推入口与液滴出口之间的距离缩小，但是距离L过短时，导致气泡生成不稳定，也就无法有效地起到推动液滴流出的效果，因此优选外源物质入口与液滴出口之间的距离为1500μm，从而起到更好的促进阳性液滴流出的效果。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。如根据其微流控领域的应用范围均可做扩展。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种液滴分选系统，其特征在于，包括液滴通道，所述液滴通道上设有外源物质入口；所述液滴通道内含有液滴和油相，用于向外界输出液滴；所述外源物质入口用于向液滴通道内的油相中通入外源物质；所述外源物质为与油相不相溶的物质。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述外源物质为空气和/或水；所述外源物质进入液滴通道内的油相中后，形成与油相分隔开的推进泡，推进泡内由外源物质组成；所述推进泡的直径大于液滴通道横截面的直径、边长、长度、宽度中的任意一种或多种。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述液滴通道的横截面为长方形，所述推进泡为气泡，内含空气。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述气泡的直径大于等于长方形的长度和/或宽度。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述液滴通道的横截面长度为40～1000微米，宽度为40～1000微米。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述气泡通过外源物质通道到达外源物质入口，从而进入液滴通道，所述外源物质通道内的空气流量为500～20000微升/小时。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述外源物质通道的管内径为40～1000微米；

所述气泡的直径为40～2000微米。

8.如权利要求1～7任一项所述的系统，其特征在于，所述液滴通道设有液滴出口。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，外源物质入口与液滴出口之间的距离为100微米～2厘米。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述外源物质通道与液滴通道的夹角为30～150°。