本發(fā)明屬于化學(xué)分析
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種基于微流控芯片的多物質(zhì)梯度混合液滴形成裝置。
背景技術(shù)：
：在藥物緩釋研究中，緩釋載藥粒子的制備是其首要完成的工作。因?yàn)樾枰疾觳煌幬锏穆?lián)合治療效果，以及不同藥物的劑量配比等，因此在粒子合成過(guò)程中常常涉及含有不同內(nèi)容物、以及含有不同配比的內(nèi)容物粒子的合成與制備。在分析化學(xué)領(lǐng)域，基于懸浮式微載體分析檢測(cè)是一類應(yīng)用廣泛的檢測(cè)技術(shù)，所用的懸浮載體一般采用球形的帶有發(fā)光性能的粒子。檢測(cè)中通過(guò)辨認(rèn)粒子所發(fā)出的光學(xué)信號(hào)的不同，而實(shí)現(xiàn)對(duì)粒子的識(shí)別。這同樣要求合成含有不同內(nèi)容物、以及含有不同配比的內(nèi)容物粒子。微乳液法是常常采用的常規(guī)合成方法，這一過(guò)程首先要進(jìn)行多種物質(zhì)的混合與溶液配制，由于需要一系列不同物質(zhì)含量與配比的溶液，在配制不同的混合溶液時(shí)重復(fù)性操作比較多，處理過(guò)程較為繁瑣。同時(shí)不可避免存在試劑試樣浪費(fèi)的問(wèn)題，對(duì)于涉及較為貴重樣品及試劑的粒子合成過(guò)程，常規(guī)方法比較受限，因此在實(shí)際科研和生產(chǎn)中亟需一種新技術(shù)來(lái)突破微乳液法的限制。微流控液滴技術(shù)的出現(xiàn)，開(kāi)辟了微尺度流體控制的新領(lǐng)域，有望實(shí)現(xiàn)方便快捷高效地形成液滴，并且通過(guò)形成含有不同內(nèi)容物的液滴來(lái)進(jìn)一步合成粒子以滿足實(shí)際需要，從而在一定程度上替代傳統(tǒng)的微乳液法，以進(jìn)行各類應(yīng)用。首先，Nisisako[1]和Li[2]分別報(bào)道了如何利用微流控芯片在多條平行通道內(nèi)通過(guò)同時(shí)驅(qū)動(dòng)不相容的水相和油相兩相液體，高速地形成形態(tài)均一的液滴，通過(guò)附加紫外光照射這些液滴，使其中的光敏物質(zhì)固化，從而形成粒子。這兩篇報(bào)道都呈現(xiàn)了如何具有將含有目標(biāo)物的溶液分隔成小液滴，再輔以必要的固化手段，以液滴作為模板，進(jìn)行粒子合成。然而，Nisisako等人設(shè)計(jì)的裝置多達(dá)6層結(jié)構(gòu)，加工難度大。而Li等人的成果平行操控的通道陣列化程度不高，且通過(guò)增加芯片的個(gè)數(shù)來(lái)增加陣列通道，導(dǎo)致需要額外的驅(qū)動(dòng)泵。最重要的是，由于化學(xué)和生物的分析檢測(cè)以及藥物篩選過(guò)程中往往需要多種物質(zhì)混合發(fā)生化學(xué)以及生物反應(yīng)，液滴內(nèi)容物的種類和含量都需要明確可控制。為此，Xu課題組報(bào)道了一系列的成果通過(guò)微流控芯片實(shí)現(xiàn)含有不同內(nèi)容物的液滴的形成。比如其報(bào)道了一種二維濃度梯度液滴陣列形成微流控芯片[3]，可以同時(shí)在多個(gè)通道中形成帶有不同濃度內(nèi)容物的液滴，并以液滴為反應(yīng)器，進(jìn)行蛋白質(zhì)結(jié)晶多種條件的同時(shí)篩選。因此可以預(yù)想，此裝置應(yīng)該具備產(chǎn)生含有不同內(nèi)容物、以及含有不同配比內(nèi)容物的液滴形成以及粒子合成的能力。但是這個(gè)裝置存在以下不足：首先，它僅能產(chǎn)生2種物質(zhì)的混合液滴，應(yīng)用范圍仍然受限；其次，其采用的仍然是傳統(tǒng)的微流控液滴形成技術(shù)，即都需要水相和油相兩種溶液同時(shí)引入芯片，并對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，復(fù)雜程度和儀器成本較高；另外，此類芯片的通道設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，既包括水相通道，又有油相通道，兩相在通道網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)是相向的，流體驅(qū)動(dòng)稍有不慎極易發(fā)生亂流和逆流，因此對(duì)操作者的操作能力和控制水平，以及芯片的加工精度有很高的要求，不適合非專業(yè)人員掌握；再者，其采用的液滴形成結(jié)構(gòu)為U型結(jié)構(gòu)，造成液滴通道混雜在油相通道之間，不易觀察?；诔杀?、技術(shù)等多方面原因，多物質(zhì)梯度混合液滴裝置的研發(fā)一直處于瓶頸狀態(tài)，因此，亟需發(fā)展另外的微流控液滴技術(shù)以突破這種瓶頸狀態(tài)，利用新微流控技術(shù)手段和較低的成本完成多種物質(zhì)混合液滴的形成，方便其用于各類粒子的合成。參考文獻(xiàn)：[1]NisisakoT,ToriiT,Microfluidiclarge-scaleintegrationonachipformassproductionofmonodispersedropletsandparticles,2008,LabChip,8,287-293.[2]LiW,GreenerJ,VoicuD,KumachevaE,Multiplemodularmicrofluidic(M3)reactorsforthesynthesisofpolymerparticles,2009,9,2715-2721.[3]YangC.G.,LiuY.Hua.,DiY.Q.,XuZ.R.,Generationoftwo-dimensionalconcentration-gradientdropletarraysonatwo-layerchipforscreeningofproteincrystallizationconditions,MicrofluidNanofluid,2015,18:493–501。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于微流控芯片的多物質(zhì)梯度混合液滴形成裝置，目的是實(shí)現(xiàn)含有多種物質(zhì)的液滴甚至粒子的高通量合成。本發(fā)明可以根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)需求，任意引入4~8種水溶性物質(zhì)，并在陣列通道中同時(shí)形成這幾種物質(zhì)的不同分配比例的混合溶液；不同通道內(nèi)的溶液，其含有的物質(zhì)種類和比例不同，但同種物質(zhì)的濃度呈均勻的規(guī)律性分布；所有通道之間彼此獨(dú)立、區(qū)分明確，能夠根據(jù)芯片道結(jié)構(gòu)確認(rèn)其內(nèi)部各種物質(zhì)的比例，并且無(wú)需額外計(jì)算，試劑試樣無(wú)浪費(fèi)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種基于微流控芯片的多物質(zhì)梯度混合液滴形成裝置，包括上層微流控芯片、中層微流控芯片和下層平板芯片，所述上層微流控芯片和所述中層微流控芯片上分別設(shè)有溶液入口、微通道網(wǎng)絡(luò)以及溶液出口；所述上層微流控芯片和所述中層微流控芯片的微通道網(wǎng)絡(luò)分別由數(shù)量相同的同心圓環(huán)形通道和輻射狀支通道交替排布連接組成；所述上層微流控芯片和所述中層微流控芯片的溶液入口分別連通同層芯片微通道網(wǎng)絡(luò)中的第一條同心圓環(huán)形通道和第一組輻射狀支通道；所述上層微流控芯片和所述中層微流控芯片的溶液出口分別連通同層芯片微通道網(wǎng)絡(luò)中的最后一組輻射狀支通道，并且所述上層微流控芯片和所述中層微流控芯片的溶液出口彼此連通并一一對(duì)應(yīng)。進(jìn)一步地，所述上層微流控芯片上還設(shè)有通孔，所述通孔與所述中層微流控芯片上的溶液入口彼此連通并一一對(duì)應(yīng)。進(jìn)一步地，所述上層微流控芯片和所述中層微流控芯片上的輻射狀支通道中每組輻射狀支通道的獨(dú)立支通道數(shù)量2倍于前一組的獨(dú)立支通道數(shù)量，其中第一組輻射狀支通道中的獨(dú)立支通道數(shù)量按照本層溶液入口數(shù)量的兩倍設(shè)定，并且每一組輻射狀支通道中的所有獨(dú)立支通道以所述第一條同心圓環(huán)形通道的圓心為對(duì)稱中心均勻分布在與其相鄰的每?jī)蓷l同心圓環(huán)形通道之間。進(jìn)一步地，所述上層微流控芯片和所述中層微流控芯片上的溶液入口、溶液出口及其同層微通道網(wǎng)絡(luò)的連通方式為：第一組輻射狀支通道中，與溶液入口處于相對(duì)位置的獨(dú)立支通道前端分別與溶液入口相連，并經(jīng)該溶液入口與第一條同心圓環(huán)形通道連通，剩余獨(dú)立支通道的前端直接與第一條同心圓環(huán)形通道連通，每個(gè)獨(dú)立支通道的末端連通第二條同心圓環(huán)形通道；第二組輻射狀支通道中每個(gè)獨(dú)立支通道的前端連通第二條同心圓環(huán)形通道，末端連通第三條同心圓環(huán)形通道；第三組輻射狀支通道中每個(gè)獨(dú)立支通道的前端連通第三條同心圓環(huán)形通道，末端連通第四條同心圓環(huán)形通道，按照該規(guī)律連通后面的輻射狀支通道和同心圓環(huán)形通道，直到最后一組輻射狀支通道中每個(gè)獨(dú)立支通道的末端分別與一個(gè)溶液出口連通，并且前一組輻射狀支通道中每個(gè)獨(dú)立支通道的末端都與后一組輻射狀支通道中與其相對(duì)應(yīng)位置的每個(gè)獨(dú)立支通道的前端經(jīng)后一組同心圓環(huán)形通道對(duì)準(zhǔn)并連通。進(jìn)一步地，所述第一組輻射狀支通道，其每個(gè)獨(dú)立支通道的長(zhǎng)度與芯片外部驅(qū)動(dòng)泵提供的水相溶液的速度和水相溶液中各種物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)之間的關(guān)系式為：L≥Q/2(πD)，其中L表示第一組輻射狀支通道中獨(dú)立通道的長(zhǎng)度，Q表示芯片外部驅(qū)動(dòng)泵提供的液流速度，D表示液滴內(nèi)物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)，當(dāng)多種物質(zhì)同時(shí)存在于液滴中時(shí)，D取多個(gè)擴(kuò)散系數(shù)中的最小值；并且每組輻射狀支通道中的獨(dú)立支通道長(zhǎng)度與上一組的相比，逐級(jí)遞減，但不小于上一組中獨(dú)立支通道長(zhǎng)度的一半。進(jìn)一步地，所述裝置還包括上層微流控芯片的溶液入口及通孔連接管、上層微流控芯片及中層微流控芯片的溶液出口連接管，其中上層微流控芯片的溶液入口及通孔連接管與所述上層微流控芯片和所述中層微流控芯片的溶液入口及驅(qū)動(dòng)泵上的注射器出口相匹配，用于連接上層微流控芯片的各個(gè)溶液入口、通孔以及驅(qū)動(dòng)泵；所述上層微流控芯片及中層微流控芯片的溶液出口連接管與所述上層微流控芯片和所述中層微流控芯片的溶液出口相匹配，用于導(dǎo)出混合溶液最終產(chǎn)生的液滴。使用時(shí)，將兩種連接管分別插入上層微流控芯片的溶液入口、通孔和溶液出口，通過(guò)驅(qū)動(dòng)泵從溶液入口和通孔中注入樣品液并分別充滿上層微流控芯片和下層微流控芯片，然后將裝置倒置，每種混合溶液在驅(qū)動(dòng)泵和自身重力的作用下經(jīng)上層微流控芯片及中層微流控芯片的溶液出口連接管末端流出并逐滴滴落形成液滴。進(jìn)一步地，所述連接管的材質(zhì)包括石英，玻璃，不銹鋼、特氟龍、或者聚四氟乙烯。進(jìn)一步地，所述三層芯片選用化學(xué)惰性材料制成，包括聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、或者聚四氟乙烯。本發(fā)明的基于微流控芯片的多物質(zhì)梯度混合液滴形成裝置還可以其產(chǎn)生的液滴為模板合成微粒子，僅需改變?nèi)芤撼煞旨纯?，如在溶液中添加可固化的成分，如光敏物質(zhì)，溫敏物質(zhì)，以及化學(xué)反應(yīng)固化物質(zhì)等。本發(fā)明的原理是：本發(fā)明采用了基于層流和分子擴(kuò)散原理的微流控濃度梯度形成設(shè)計(jì)思路，開(kāi)發(fā)出一種多層多物質(zhì)混合的粒子合成裝置。所述裝置通過(guò)上、中兩層微流控芯片上的濃度梯度微通道網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)——同心圓環(huán)形通道和輻射狀支通道交替排布，分別設(shè)置多個(gè)溶液入口，可實(shí)現(xiàn)2種以上物質(zhì)的不同組合式混合?，F(xiàn)以上、中層微流控芯片分別設(shè)有4個(gè)溶液入口、3條同心圓環(huán)形通道和3組輻射狀支通道的多物質(zhì)逐級(jí)式混合裝置為例，在混合A、B、C、D以及a、b、c、d八種物質(zhì)時(shí)，可在上層微流控芯片和中層微流控芯片上分別得到32組兩兩物質(zhì)混合溶液，每種物質(zhì)都具有各自的8種呈現(xiàn)規(guī)律分布的濃度，逐級(jí)式混合過(guò)程為：在上層微流控芯片上的4個(gè)溶液入口分別引入一定初始濃度的A、B、C、D四種物質(zhì)的水溶液，平均分配到第一組8個(gè)輻射狀獨(dú)立支通道中，溶液在每個(gè)獨(dú)立支通道內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全混合，之后經(jīng)第二條同心圓環(huán)形通道再次平均分配到下一組16個(gè)輻射狀獨(dú)立支通道中，如此逐級(jí)分配下去，最后在第三組32條輻射狀獨(dú)立支通道中形成4個(gè)系列的兩兩混合溶液：A和B，B和C，C和D，D和A，每種物質(zhì)在不同的液滴中各形成8種呈規(guī)律性分布的濃度，由于前一組輻射狀支通道中每個(gè)獨(dú)立支通道的末端都與后一組輻射狀支通道中與其相對(duì)應(yīng)位置的每個(gè)獨(dú)立支通道的前端經(jīng)后一組同心圓環(huán)形通道對(duì)準(zhǔn)并連通，因此在最后一組輻射狀獨(dú)立支通道中，有4條支通道與第一組中與溶液入口相連通的4條獨(dú)立支通道直接連通，此4條支通道內(nèi)溶液為四種物質(zhì)的原始濃度，以物質(zhì)A和物質(zhì)B在第三組輻射狀支通道中的混合為例，共有8個(gè)獨(dú)立支通道中為A和B混合液，以百分?jǐn)?shù)表示A的濃度，即為100%，87.5%，75%，62.5%，50%，37.5%，25%，12.5%。中層微流控芯片上a、b、c、d四種物質(zhì)的濃度分配規(guī)律與上層微流控芯片上A、B、C、D的濃度分配規(guī)律相同。上、中層微流控芯片上的溶液最后從溶液出口流出，在溶液驅(qū)動(dòng)泵和重力的雙重作用下，滴落為液滴。此外，在上述設(shè)有4個(gè)溶液入口、3條同心圓環(huán)形通道和3組輻射狀支通道的多物質(zhì)逐級(jí)式混合裝置中，通過(guò)改變上下兩層微流控芯片溶液入口的加入物質(zhì)（A、B、C、D對(duì)a、b、c、d）的對(duì)應(yīng)方式，可改變液滴內(nèi)的物質(zhì)種類和混合濃度，僅以改變物質(zhì)種類為例，可實(shí)現(xiàn)如下幾種方式，如表1所示：表1一旦上層和中層微流控芯片的對(duì)應(yīng)方式確定下來(lái)，則所產(chǎn)生液滴內(nèi)的各種物質(zhì)的最終濃度則為確定值，無(wú)需額外的計(jì)算過(guò)程，以表1中的對(duì)應(yīng)方式1為例，所有含有物質(zhì)A或a的液滴內(nèi)，各種物質(zhì)的濃度分布如表2所示：表2和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：1、本發(fā)明利用微通道網(wǎng)絡(luò)逐級(jí)形成含有多種物質(zhì)的濃度梯度溶液，可實(shí)現(xiàn)多種物質(zhì)多種濃度條件下的混合，且不同混合溶液內(nèi)，同一物質(zhì)的濃度分布符合一定規(guī)律，充分利用空間的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了通道網(wǎng)絡(luò)最大程度的集成化。2、精簡(jiǎn)了傳統(tǒng)微流控液滴形成所需的驅(qū)動(dòng)泵數(shù)量，因?yàn)榇朔椒▋H需驅(qū)動(dòng)一相液體，無(wú)需多個(gè)驅(qū)動(dòng)泵同時(shí)驅(qū)動(dòng)不相溶的兩相液體，驅(qū)動(dòng)泵數(shù)量縮減。而且驅(qū)動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)作用在此方法中不但支持不同物質(zhì)混合濃度梯度的形成，還作為液滴形成的助力，節(jié)約了能源。3、此方法中液滴的形成不是傳統(tǒng)微流控液滴形成方法中兩相剪切的結(jié)果，而是借助驅(qū)動(dòng)泵的推動(dòng)作用以及重力作用下，于出口處以自然滴落的形式產(chǎn)生液滴，操作簡(jiǎn)單，系統(tǒng)簡(jiǎn)化。4、本發(fā)明通過(guò)將多種物質(zhì)分別引入上層微流控芯片和中層微流控芯片，各自形成多道濃度梯度混合溶液，再經(jīng)同一批溶液出口混合且滴出，避免多種物質(zhì)的預(yù)混合，預(yù)配置等多次重復(fù)操作，而且，引入的所有物質(zhì)均形成液滴，有效解決浪費(fèi)問(wèn)題。5、利用本發(fā)明產(chǎn)生的液滴，其中各物質(zhì)的濃度比例無(wú)需通過(guò)繁瑣的計(jì)算，僅僅根據(jù)芯片的構(gòu)造設(shè)計(jì)即可確定，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了微流控液滴形成技術(shù)的快速化和簡(jiǎn)易化。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明的基于微流控芯片的多物質(zhì)梯度混合液滴形成裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中上層微流控芯片的微通道網(wǎng)絡(luò)的同心圓環(huán)形通道和輻射狀支通道的排布示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例2中上層微流控芯片的微通道網(wǎng)絡(luò)的同心圓環(huán)形通道和輻射狀支通道的排布示意圖；其中1是上層微流控芯片的微通道網(wǎng)絡(luò)，2是上層微流控芯片，3是中層微流控芯片，4是下層平板芯片，5是上層微流控芯片的溶液入口，6是上層微流控芯片的溶液出口，7是上層微流控芯片的同心圓環(huán)形通道，8是上層微流控芯片的輻射狀支通道，9是上層微流控芯片及中層微流控芯片的溶液出口連接管，10-上層微流控芯片的通孔，71-上層微流控芯片的第一條同心圓環(huán)形通道。具體實(shí)施方式本發(fā)明實(shí)施采用的微量驅(qū)動(dòng)泵型號(hào)為PHD-20型。在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)‘上’、‘中’、‘下’等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。另外，各個(gè)實(shí)施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。以下通過(guò)具體實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施過(guò)程進(jìn)行敘述，但實(shí)施例的內(nèi)容并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1一種基于微流控芯片的多物質(zhì)梯度混合液滴形成裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括上層微流控芯片2、中層微流控芯片3和下層平板芯片4，各層芯片的材質(zhì)為聚二甲基硅氧烷，其中上層微流控芯片2和中層微流控芯片3上分別設(shè)有數(shù)量相等的4個(gè)溶液入口、3條同心圓環(huán)形通道和3組輻射狀支通道、以及溶液出口；所述上層微流控芯片2上還設(shè)有與中層微流控芯片的溶液入口連通并一一對(duì)應(yīng)的4個(gè)通孔10，并且所述上層微流控芯片的4個(gè)溶液入口5和4個(gè)通孔10都位于芯片中心位置的第一條同心圓環(huán)形通道71和第一組輻射狀支通道之間，并各自沿第一條同心圓環(huán)形通道71呈中心對(duì)稱式分布，其中每個(gè)通孔和第一條同心圓環(huán)形通道圓心的連線與最靠近該通孔的溶液入口和第一條同心圓環(huán)形通道圓心的連線的夾角為22.5°；所述上層微流控芯片和中層微流控芯片的溶液出口連通并一一對(duì)應(yīng)；上層微流控芯片上的同心圓環(huán)形通道7和輻射狀支通道8自第一條同心圓環(huán)形通道71開(kāi)始向外交替排布連接形成微通道網(wǎng)絡(luò)1，如圖2所示，每組輻射狀支通道的獨(dú)立支通道數(shù)量2倍于前一組的獨(dú)立支通道數(shù)量，并且每一組輻射狀支通道中的所有獨(dú)立支通道以所述第一條同心圓環(huán)形通道71的圓心為對(duì)稱中心均勻分布在與其相鄰的每?jī)蓷l同心圓環(huán)形通道之間，其中第一組輻射狀支通道中獨(dú)立支通道的數(shù)量為8個(gè)，第二組中的為16個(gè)，第三組中的為32個(gè)；第三組輻射狀支通道中每個(gè)獨(dú)立支通道的末端分別與一個(gè)溶液出口6連通，溶液出口的數(shù)量也為32個(gè)；中層微流控芯片上的微通道網(wǎng)絡(luò)排布方式與上層微流控芯片的相同，不同之處在于中層微流控芯片的溶液入口與上層微流控芯片的通孔連通，并一一對(duì)應(yīng)。上述裝置中，所述上層微流控芯片2和中層微流控芯片3的微通道網(wǎng)絡(luò)分布于芯片的下側(cè)面上。上述裝置中，所述上層微流控芯片和中層微流控芯片的3條同心圓環(huán)形通道由圓心方向向外依次排列的同心圓環(huán)形通道的半徑依次為：0.3mm、6mm、7mm。上述裝置中，所述上層微流控芯片和中層微流控芯片上的溶液入口、溶液出口及其同層微通道網(wǎng)絡(luò)的連通方式為：第一組輻射狀支通道中，與4個(gè)溶液入口處于相對(duì)位置的4個(gè)獨(dú)立支通道前端分別與溶液入口相連，并經(jīng)該溶液入口與第一條同心圓環(huán)形通道連通，剩余4個(gè)獨(dú)立支通道的前端直接與第一條同心圓環(huán)形通道連通，每個(gè)獨(dú)立支通道的末端連通第二條同心圓環(huán)形通道；第二組輻射狀支通道中每個(gè)獨(dú)立支通道的前端連通第二條同心圓環(huán)形通道，末端連通第三條同心圓環(huán)形通道；第三組輻射狀支通道中每個(gè)獨(dú)立支通道的前端連通第三條同心圓環(huán)形通道，末端連通溶液出口，并且前一組輻射狀支通道中每個(gè)獨(dú)立支通道的末端都與后一組輻射狀支通道中與其相對(duì)應(yīng)位置的每個(gè)獨(dú)立支通道的前端經(jīng)后一組同心圓環(huán)形通道對(duì)準(zhǔn)并連通。上述裝置中，所述第一組輻射狀支通道，其每個(gè)獨(dú)立支通道的長(zhǎng)度與芯片外部驅(qū)動(dòng)泵提供的水相溶液的速度和水相溶液中各種物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)之間的關(guān)系式為：L≥Q/2(πD)，其中L表示第一組輻射狀支通道中獨(dú)立通道的長(zhǎng)度，為45mm；Q表示芯片外部驅(qū)動(dòng)泵提供的液流速度，為2μL/min；D表示液滴內(nèi)物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)，本裝置允許的最小D值約為1.2×10-6cm2/s。第二組和第三組輻射狀支通道中的獨(dú)立支通道長(zhǎng)度分別為25mm和13mm。進(jìn)一步地，所述裝置還包括材質(zhì)為聚四氟乙烯的上層微流控芯片的溶液入口及通孔連接管、上層微流控芯片及中層微流控芯片的溶液出口連接管9，其中上層微流控芯片的溶液入口及通孔連接管與所述上層微流控芯片和中層微流控芯片的溶液入口及驅(qū)動(dòng)泵上的注射器出口相匹配，用于連接上層微流控芯片的各個(gè)溶液入口、通孔以及驅(qū)動(dòng)泵，數(shù)量為8根；上層微流控芯片及中層微流控芯片的溶液出口連接管與所述上層微流控芯片和中層微流控芯片的溶液出口相匹配，用于導(dǎo)出混合溶液最終產(chǎn)生的液滴，數(shù)量為32根。使用時(shí)，將兩種連接管分別插入上層微流控芯片的溶液入口、通孔和溶液出口，通過(guò)驅(qū)動(dòng)泵從溶液入口和通孔中注入樣品液并分別充滿上層微流控芯片和下層微流控芯片，然后將裝置倒置，每種混合溶液在驅(qū)動(dòng)泵和自身重力的作用下經(jīng)上層微流控芯片及中層微流控芯片的溶液出口連接管末端流出并逐滴滴落形成液滴。本實(shí)施例的基于微流控芯片的多物質(zhì)梯度混合液滴形成裝置，按照SU-8光刻膠陽(yáng)模的標(biāo)準(zhǔn)制作工藝，其中陽(yáng)模厚度為50μm，分別在兩個(gè)聚二甲基硅氧烷片上形成微通道網(wǎng)絡(luò)的陽(yáng)模，再于其上澆鑄聚二甲基硅氧烷預(yù)聚物，經(jīng)過(guò)加熱聚合過(guò)程，固化成型，脫模后形成具有微通道網(wǎng)絡(luò)的上層微流控芯片和中層微流控芯片；在上層微流控芯片和中層微流控芯片上用打孔器加工通孔，分別形成通孔、溶液入口和溶液出口；在第三個(gè)硅片上澆鑄一層無(wú)構(gòu)型的芯片，固化成型脫模后，作為下層芯片；將上層微流控芯片、中層微流控芯片和下層平板芯片經(jīng)等離子體清洗，按照要求上下對(duì)齊后進(jìn)行不可逆封接，便形成了封閉的通道網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)裝置為圓盤形。采用本實(shí)施例的微流控液滴的多物質(zhì)逐級(jí)式混合裝置對(duì)8種化合物形成液滴的工藝過(guò)程如下：采用微量驅(qū)動(dòng)泵，以2μL/min的流速，同時(shí)經(jīng)8個(gè)溶液入口向微通道網(wǎng)絡(luò)中注入兩組溶液，上層一組分別為：A.氯化鎂，50mg/mL；B.硫酸鎂，50mg/mL；C.氯化鉀，50mg/mL；D.硫酸鉀，50mg/mL；下層一組分別為a.溶菌酶200mg/mL和0.2mol/L的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液的混合溶液；b.0.1mol/L的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液；c.溶菌酶50mg/mL和0.2mol/L的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液的混合溶液；d.0.1mol/L的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液。最終在上層芯片的32個(gè)溶液出口滴出32路液滴，液滴的平均直徑為0.5mm，其中各種物質(zhì)成分含量（濃度的百分比，%，以各物質(zhì)初始濃度為100%計(jì)）如表1所示：表1溶液出口滴出的32路液滴中各種物質(zhì)的濃度百分比通道序號(hào)上層A上層B上層C上層D下層a下層b下層c下層d1100.000.000.000.0075.000.000.0025.00287.5012.500.000.0087.500.000.0012.50375.0025.000.000.00100.000.000.000.00462.5037.500.000.0087.5012.500.000.00550.0050.000.000.0075.0025.000.000.00637.5062.500.000.0062.5037.500.000.00725.0075.000.000.0050.0050.000.000.00812.5087.500.000.0037.5062.500.000.0090.00100.000.000.0025.0075.000.000.00100.0087.5012.500.0012.5087.500.000.00110.0075.0025.000.000.00100.000.000.00120.0062.5037.500.000.0087.5012.500.00130.0050.0050.000.000.0075.0025.000.00140.0037.5062.500.000.0062.5037.500.00150.0025.0075.000.000.0050.0050.000.00160.0012.5087.500.000.0037.5062.500.00170.000.00100.000.000.0025.0075.000.00180.000.0087.5012.500.0012.5087.500.00190.000.0075.0025.000.000.00100.000.00200.000.0062.5037.500.000.0087.5012.50210.000.0050.0050.000.000.0075.0025.00220.000.0037.5062.500.000.0062.5037.50230.000.0025.0075.000.000.0050.0050.00240.000.0012.5087.500.000.0037.5062.50250.000.000.00100.000.000.0025.0075.002612.500.000.0087.500.000.0012.5087.502725.000.000.0075.000.000.000.00100.002837.500.000.0062.5012.500.000.0087.502950.000.000.0050.0025.000.000.0075.003062.500.000.0037.5037.500.000.0062.503175.000.000.0025.0050.000.000.0050.003287.500.000.0012.5062.500.000.0037.50通過(guò)以上操作，實(shí)現(xiàn)了溶菌酶的多種結(jié)晶條件的篩選，包括同時(shí)考察4種沉淀劑（A.氯化鎂，B.硫酸鎂，C.氯化鉀，D.硫酸鉀）各8種濃度對(duì)溶菌酶的沉淀效果，以及不同沉淀劑混合后對(duì)溶菌酶的沉淀效果。另外，還考察了14種溶菌酶濃度的沉淀效果以及8種不同醋酸-醋酸鈉緩沖溶液pH值的對(duì)沉淀的影響效果。實(shí)施例2本實(shí)施例的基于微流控芯片的多物質(zhì)梯度混合液滴形成裝置同實(shí)施例1，區(qū)別點(diǎn)在于：上層微流控芯片和中層微流控芯片上的溶液入口數(shù)量分別為2，上層微流控芯片的通孔數(shù)量為2，兩層微流控芯片上的同心圓環(huán)形通道和輻射狀支通道的數(shù)量為4；第一組輻射狀支通道中獨(dú)立支通道的數(shù)量為4個(gè)，第二組中的為8個(gè)，第三組中的為16個(gè)，第四組為32個(gè)；4條同心圓環(huán)形通道由圓心方向向外依次排列的同心圓環(huán)形通道的半徑依次為：0.4mm、4.0mm、6mm、8.0mm；第一組到第四組輻射狀支通道中的獨(dú)立支通道長(zhǎng)度分別為40mm、25mm、14mm、8mm。其上層微通道芯片的微通道結(jié)構(gòu)如圖3所示。還有一個(gè)區(qū)別點(diǎn)在于本實(shí)施例的上層微流控芯片及中層微流控芯片的溶液出口連接管為玻璃毛細(xì)管。該裝置的制備方法同實(shí)施例1。采用海藻酸鈉作為粒子材料，將4種不同顏色的染料分別混合四份海藻酸鈉溶液，通過(guò)驅(qū)動(dòng)泵同時(shí)從上層微流控芯片和中層微流控芯片的4個(gè)溶液入口分別充滿微通道網(wǎng)絡(luò)。采用內(nèi)徑為0.33mm的玻璃毛細(xì)管作為溶液出口的連接管，毛細(xì)管管徑與溶液出口大小相匹配。將裝置倒置，并置于氯化鈣溶液上方，毛細(xì)管末端不接觸氯化鈣液面，4路液體在驅(qū)動(dòng)泵和自身重力的作用下，從32條毛細(xì)管末端同時(shí)滴出不同染料混合的海藻酸鈉溶液小液滴。待小液滴滴落入氯化鈣溶液時(shí)，在下沉過(guò)程中即可固化為海藻酸鈣粒子，粒子粒徑平均值為2mm。這樣，就完成了4種染料不同配比的32路混合溶液的粒子合成。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3