本發(fā)明專利技術(shù)涉及微流控芯片技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種用于可同時生成不同粒徑液滴的離心式微流控芯片，包括分液流道將樣品均勻分配至多個液滴生成單元，通過定量池的設(shè)計保障液體體積固定，確保液滴生成數(shù)量的一致性，芯片包含一個樣品入口和兩個連續(xù)相試劑入口，樣品通過離心力作用精確分配到定量池，分別進入液滴生成單元，第一液滴生成單元用于生成直徑為100?200μm的大粒徑液滴，第二液滴生成單元用于生成直徑為10?100μm的小粒徑液滴，微流控芯片可實現(xiàn)超高通量液滴的制備，生成的液滴通過離心力引導(dǎo)至收集區(qū)形成規(guī)則的單層排列，芯片在生物醫(yī)學(xué)研究、材料科學(xué)、化學(xué)合成和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，尤其在制備熒光微球方面，能夠提高實驗效率和結(jié)果一致性。
1、微流控技術(shù)通過在微尺度下精確控制和操縱流體，在生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)合成、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，生成液滴的微流控芯片通常采用流動聚焦法、交叉注入法和滴流法等方法，通過剪切力形成液滴，流動聚焦法通過多通道結(jié)構(gòu)在聚焦點處形成液滴，利用連續(xù)相對分散相施加的壓力，產(chǎn)生均勻且可控的液滴，交叉注入法通過t形交叉結(jié)構(gòu)實現(xiàn)液滴生成，適用于簡單的液滴生成應(yīng)用，且易于制造和操作，滴流法則依靠連續(xù)相流體的剪切力在噴嘴處形成液滴，特別適用于低流速和高粘度流體條件下的液滴生成，這些方法使得液滴生成過程更加精準(zhǔn)和可控，適用于多種實驗需求，滿足了現(xiàn)代科學(xué)研究對微小尺度樣品處理的高要求。
2、構(gòu)建能夠同時生成不同粒徑液滴的微流控芯片具有重要意義和價值，首先，它提供了多樣性和靈活性，能夠在同一實驗中處理不同需求的樣品，提高實驗的高通量篩選能力和結(jié)果的一致性，例如，在藥物篩選過程中，可以同時生成大液滴用于藥物輸送和小液滴用于單細胞分析，從而大大提升實驗效率，其次，這種芯片在生物醫(yī)學(xué)研究、材料科學(xué)、化學(xué)合成和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，例如，不同粒徑的液滴可以模擬不同的生物環(huán)境，如細胞外基質(zhì)的微結(jié)構(gòu)，助力研究細胞行為和藥物反應(yīng)，在材料科學(xué)中，可用于合成具有特定尺寸和結(jié)構(gòu)的微米或納米材料，如納米顆粒和微球，在化學(xué)合成中，不同尺寸的液滴可以提供不同的反應(yīng)時間和條件，從而優(yōu)化合成路徑，提高產(chǎn)率和純度，在環(huán)境監(jiān)測中，可用于捕捉和分析不同大小的污染物。
>3、為此，我們提出一種用于可同時生成不同粒徑液滴的離心式微流控芯片，通過實現(xiàn)同時生成不同粒徑液滴，這種微流控芯片將推動科學(xué)研究和工業(yè)應(yīng)用的進一步創(chuàng)新和進步，開辟新的研究和應(yīng)用前景。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：包括芯片的底片和與底片密封配合的蓋片，微流控芯片的中心設(shè)有一個通孔，通孔的內(nèi)緣處設(shè)有一個定位缺口，用于芯片在離心設(shè)備上的固定。
2、優(yōu)選的，芯片包括一個樣品入口和兩個連續(xù)相試劑入口，樣品入口用于容納高達150μl的樣品，通過分液流道將樣品引導(dǎo)至樣本儲液池，連續(xù)相試劑入口用于添加連續(xù)相試劑。
3、優(yōu)選的，樣本儲液池與第一排氣孔相連，通過離心步驟將樣品從第一儲液池精確分配到兩個體積不同的的第一定量池和第二定量池中。
4、優(yōu)選的，第一定量池設(shè)有第二排氣孔，第一定量池中的樣品通過離心力進入第一液滴生成單元和第二液滴生成單元，分別用于生成大粒徑和小粒徑的液滴，第一液滴生成單元和第二液滴生成單元與第一儲油池和第二儲油池通過對應(yīng)微流道與溢流池相連。
5、優(yōu)選的，第一液滴生成單元包含1～10個第一微噴嘴結(jié)構(gòu)或第一微噴嘴結(jié)構(gòu)陣列，用于生成目標(biāo)直徑為100～200μm的大粒徑液滴；第二液滴生成單元包含5～30個第二微噴嘴結(jié)構(gòu)的陣列，用于生成目標(biāo)直徑為10～100μm的小液滴。
6、優(yōu)選的，微流控芯片的底片和蓋片均采用具有所需粘合強度、能夠耐受常規(guī)加熱溫度、對所進行的反應(yīng)性沒有顯著不良影響的雙面膠牢固貼合。
7、優(yōu)選的，第一液滴生成單元和第二滴液生成單元生成的液滴通過離心力引導(dǎo)至液滴收集區(qū)，形成規(guī)則的單層排列。
8、優(yōu)選的，通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)頻率和流體流速，控制液滴在收集區(qū)內(nèi)的均勻分布。
9、優(yōu)選的，包括以下步驟：
10、步驟一：將分散相試劑通過進樣孔進行加樣，連續(xù)相試劑通過第一進油孔和第二進油孔分別進入第一儲油池及第二儲油池；
11、步驟二：隨后啟動微球制備的離心程序，轉(zhuǎn)速30g，持續(xù)15s，將熒光溶液及單體溶液全部轉(zhuǎn)移至第一儲液池和第二儲液池及第一儲油池和第二儲油池中；
12、步驟三：轉(zhuǎn)速80g，持續(xù)20s，將熒光溶液轉(zhuǎn)移至第二定量池及第一定量池，并將單體溶液轉(zhuǎn)移至第一液滴生成單元及第二液滴生成單元；
13、步驟四：轉(zhuǎn)速181g，持續(xù)0.5s后，調(diào)整轉(zhuǎn)速為80g，持續(xù)300s，完成液滴的制備微流控芯片的底片和蓋片均采用具有所需粘合強度、能夠耐受常規(guī)加熱溫度、對所進行的反應(yīng)性沒有顯著不良影響的雙面膠牢固貼合。
14、有益效果
15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)提供了一種用于可同時生成不同粒徑液滴的離心式微流控芯片，具備以下有益效果：
16、1.本專利技術(shù)設(shè)計了一種采用雙體積離心分步乳化方式生成液滴的微流控芯片，通過分液流道將樣品均勻分配至多個液滴生成單元，并通過定量池的設(shè)計保障液體體積固定，進而確保液滴生成數(shù)量的一致性。
17、2.本專利技術(shù)的微流控芯片可實現(xiàn)超高通量液滴的制備，生成的液滴通過離心力引導(dǎo)至收集區(qū)，形成規(guī)則的單層排列。
18、3.本專利技術(shù)芯片在生物醫(yī)學(xué)研究、材料科學(xué)、化學(xué)合成和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，尤其在制備熒光微球方面，能夠提高實驗效率和結(jié)果一致性。
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【技術(shù)保護點】
1.一種用于可同時生成不同粒徑液滴的離心式微流控芯片，其特征在于：包括芯片的底片和與底片密封配合的蓋片，微流控芯片的中心設(shè)有一個通孔，通孔的內(nèi)緣處設(shè)有一個定位缺口，用于芯片在離心設(shè)備上的固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于可同時生成不同粒徑液滴的離心式微流控芯片，其特征在于：芯片包括一個樣品入口和兩個連續(xù)相試劑入口，樣品入口用于容納高達150μL的樣品，通過分液流道(2)將樣品引導(dǎo)至樣本儲液池(4)，連續(xù)相試劑入口用于添加連續(xù)相試劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的一種用于可同時生成不同粒徑液滴的離心式微流控芯片，其特征在于：樣本儲液池(4)與第一排氣孔(3)相連，通過離心步驟將樣品從第一儲液池(6)精確分配到兩個體積不同的的第一定量池(8)和第二定量池(11)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的一種用于可同時生成不同粒徑液滴的離心式微流控芯片，其特征在于：第一定量池(8)設(shè)有第二排氣孔(7)，第一定量池(8)中的樣品通過離心力進入第一液滴生成單元(14)和第二液滴生成單元(17)，分別用于生成大粒徑和小粒徑的液滴，第一液滴生成單元(14)和第二液滴生成單元(17)與第一儲油池(10)和第二儲油池(13)通過對應(yīng)微流道與溢流池(19)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的一種用于可同時生成不同粒徑液滴的離心式微流控芯片，其特征在于：第一液滴生成單元(14)包含1～10個第一微噴嘴結(jié)構(gòu)(16)或第一微噴嘴結(jié)構(gòu)(16)陣列，用于生成目標(biāo)直徑為100～200μm的大粒徑液滴；第二液滴生成單元(17)包含5～30個第二微噴嘴結(jié)構(gòu)(18)的陣列，用于生成目標(biāo)直徑為10～100μm的小液滴。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于可同時生成不同粒徑液滴的離心式微流控芯片，其特征在于：微流控芯片的底片和蓋片均采用具有所需粘合強度、能夠耐受常規(guī)加熱溫度、對所進行的反應(yīng)性沒有顯著不良影響的雙面膠牢固貼合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于可同時生成不同粒徑液滴的離心式微流控芯片，其特征在于：第一液滴生成單元(14)和第二液滴生成單元(17)生成的液滴通過離心力引導(dǎo)至液滴收集區(qū)，形成規(guī)則的單層排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的一種用于可同時生成不同粒徑液滴的離心式微流控芯片，其特征在于：通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)頻率和流體流速，控制液滴在收集區(qū)內(nèi)的均勻分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的一種用于可同時生成不同粒徑液滴的離心式微流控芯片，其特征在于：包括以下步驟：
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于可同時生成不同粒徑液滴的離心式微流控芯片，其特征在于：包括芯片的底片和與底片密封配合的蓋片，微流控芯片的中心設(shè)有一個通孔，通孔的內(nèi)緣處設(shè)有一個定位缺口，用于芯片在離心設(shè)備上的固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于可同時生成不同粒徑液滴的離心式微流控芯片，其特征在于：芯片包括一個樣品入口和兩個連續(xù)相試劑入口，樣品入口用于容納高達150μl的樣品，通過分液流道(2)將樣品引導(dǎo)至樣本儲液池(4)，連續(xù)相試劑入口用于添加連續(xù)相試劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的一種用于可同時生成不同粒徑液滴的離心式微流控芯片，其特征在于：樣本儲液池(4)與第一排氣孔(3)相連，通過離心步驟將樣品從第一儲液池(6)精確分配到兩個體積不同的的第一定量池(8)和第二定量池(11)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的一種用于可同時生成不同粒徑液滴的離心式微流控芯片，其特征在于：第一定量池(8)設(shè)有第二排氣孔(7)，第一定量池(8)中的樣品通過離心力進入第一液滴生成單元(14)和第二液滴生成單元(17)，分別用于生成大粒徑和小粒徑的液滴，第一液滴生成單元(14)和第二液滴生成單元(17)與第一儲油池(10)和第二儲油池(13)通過對應(yīng)微流道與溢...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭永燦，胡鋒，陳雪萍，左晨，趙朝輝，丁曼琳，曾凡才，
申請(專利權(quán))人：西南醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)醫(yī)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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