一種微流控芯片液滴生成裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微流體控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種微流控芯片液滴生成裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微流控芯片系統(tǒng)(Microfluidic chip)又稱芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab on chip)，它借助微機(jī)電加工技術(shù)，將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的功能集成在一塊幾平方厘米的芯片上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)采樣、分離、反應(yīng)、分析檢測等功能。微流控芯片具有消耗試劑少、檢測精度高、方便攜帶等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的適用性及應(yīng)用前景。液滴微流控(droplet-based microfluidics)是在微尺度的通道內(nèi)，對兩種不相容的液體(一種為連續(xù)相，另外一種為離散相)，利用流動剪切力與表面張力之間的相互作用將流體分割分離成離散的納升級至皮升級體積的液滴的一種技術(shù)。微液滴主要有氣-液相液滴和液-液相液滴兩種類型，其中液-液相液滴又包括水包油，油包水，油包水包油以及水包油包水等，與連續(xù)流動的微流控系統(tǒng)相比，液滴微流控系統(tǒng)可以在短時(shí)間內(nèi)可以生成大量的微反應(yīng)器，液滴內(nèi)反應(yīng)條件穩(wěn)定并且每個液滴均可作為獨(dú)立的微反應(yīng)器。具有混合速度快、反應(yīng)時(shí)間少、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被用于化學(xué)和生命科學(xué)等領(lǐng)域。
[0003]申請?zhí)枮?01410373307.6的發(fā)明申請公開了一種用于微流控芯片的液滴生成裝置，通過上位機(jī)發(fā)送的控制指令使驅(qū)動器控制柱塞栗的活塞上下移動來完成進(jìn)氣和出氣。將儲水瓶和儲油瓶中的液體擠入微流控芯片的水通道和油通道中，并在油包水液滴形成區(qū)中形成油包水的液滴。該申請中的設(shè)備，需要上位機(jī)通過串口發(fā)出控制指令，并控制四個電磁閥和柱塞栗來實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣、出氣從而實(shí)現(xiàn)油和水的注入，整個控制液滴生成裝置多，控制過程比較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種微流控芯片液滴生成裝置。該裝置利用反應(yīng)產(chǎn)生氣體作為驅(qū)動力，具有體積小，便于攜帶，成本低，操作簡單，可以實(shí)現(xiàn)反饋控制的特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種微流控芯片液滴生成裝置，其特征在于所述裝置包括第一電極、第一反應(yīng)積液瓶、第一壓力閥、儲油積液瓶、儲水積液瓶、第二反應(yīng)積液瓶、第二電極、第二壓力閥、微流控芯片、CCD相機(jī)、檢測單元、阻抗儀和脈沖計(jì)數(shù)器；
[0006]所述第一電極接外部直流電源的正極，安裝在第一反應(yīng)積液瓶中；所述第二電極接外部直流電源的負(fù)極，安裝在第二反應(yīng)積液瓶中；所述第一反應(yīng)積液瓶和第二反應(yīng)積液瓶的底部連通；所述第一反應(yīng)積液瓶通過安裝有第一壓力閥的導(dǎo)管與儲油積液瓶連接；所述第二反應(yīng)積液瓶通過安裝有第二壓力閥的導(dǎo)管與儲油積液瓶連接；所述安裝有第一壓力閥的導(dǎo)管和安裝有第二壓力閥的導(dǎo)管的全部導(dǎo)管端部均在全部積液瓶中液體的液面之上；所述微流控芯片的入口通道由水通道和油通道構(gòu)成；所述儲水積液瓶與微流控芯片的水通道通過導(dǎo)管相連，導(dǎo)管一端伸入到儲水積液瓶的底部；所述儲油積液瓶與微流控芯片的油通道通過導(dǎo)管相連，導(dǎo)管一端伸入到儲油積液瓶的底部；所述CCD相機(jī)用于觀察液滴生成的大小和形狀；所述檢測單元一端連接阻抗儀，另一端連接微流控芯片；所述阻抗儀與脈沖計(jì)數(shù)器連接。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0008](I)裝置尺寸小:傳統(tǒng)微栗的長、寬、高尺寸可分別達(dá)到260mm、181mm、198mm，而本裝置實(shí)施例的整體長、寬分別為60mm、60mm，100mm、25mm，或40mm、40mm，高度在30mm以內(nèi)，尺寸較小，從而便于攜帶。
[0009](2)本發(fā)明利用電解反應(yīng)產(chǎn)生的氣體將油和水注入微流控芯片中，液滴生成條件簡單，操作方便、氣體進(jìn)入儲水積液瓶或儲油積液瓶的速率可以由壓力閥調(diào)節(jié)，成本低。液滴生成過程中可以通過調(diào)節(jié)輸出電壓大小、壓力閥以及控制積液池反應(yīng)溶液的存有量來實(shí)現(xiàn)對液滴生成速度的控制。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明微流控芯片液滴生成裝置實(shí)施例1的整體結(jié)構(gòu)示意圖(圖中:1、第一電極；2、第一反應(yīng)積液瓶；3、第一壓力閥；4、儲油積液瓶；5、儲水積液瓶；6、第二反應(yīng)積液瓶；7、第二電極；8、第二壓力閥；9、微流控芯片；10、C⑶相機(jī)；11、檢測單元；12、阻抗儀；13、脈沖計(jì)數(shù)器)；
[0011]圖2為本發(fā)明微流控芯片液滴生成裝置實(shí)施例2的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明微流控芯片液滴生成裝置實(shí)施例3的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖進(jìn)一步介紹本發(fā)明。
[0014]本發(fā)明設(shè)計(jì)的微流控芯片液滴生成裝置(簡稱裝置，參見圖1-3)，包括第一電極1、第一反應(yīng)積液瓶2、第一壓力閥3、儲油積液瓶4、儲水積液瓶5、第二反應(yīng)積液瓶6、第二電極7、第二壓力閥8、微流控芯片9、CXD相機(jī)10、檢測單元11、阻抗儀12和脈沖計(jì)數(shù)器13 ;
[0015]所述第一電極I接外部直流電源的正極，安裝在第一反應(yīng)積液瓶2中；所述第二電極7接外部直流電源的負(fù)極，安裝在第二反應(yīng)積液瓶6中；所述外部直流電源電壓范圍為O?40V，型號為APS3005Dm ;所述第一反應(yīng)積液瓶2、第二反應(yīng)積液瓶6、儲油積液瓶4和儲水積液瓶5為圓柱體或長方體結(jié)構(gòu)，長方體的尺寸范圍均是長5mm?500mm、寬5mm?500mm、高5mm?500mm ;所述第一反應(yīng)積液瓶2和第二反應(yīng)積液瓶6的底部連通；所述第一反應(yīng)積液瓶2通過安裝有第一壓力閥3的導(dǎo)管與儲油積液瓶4連接；所述第二反應(yīng)積液瓶6通過安裝有第二壓力閥8的導(dǎo)管與儲油積液瓶4連接；所述安裝有第一壓力閥3的導(dǎo)管和安裝有第二壓力閥8的導(dǎo)管的全部導(dǎo)管端部均在全部積液瓶中液體的液面之上；所述微流控芯片的入口通道由水通道和油通道構(gòu)成，水通道和油通道形成Y型結(jié)構(gòu)的通道或T型結(jié)構(gòu)的通道，水通道和油通道高度為100 μ???200 μm，水通道和油通道直徑為20?200 μπι ;所述Y型結(jié)構(gòu)的通道中水通道和油通道之間夾角為40° -60° ;所述儲水積液瓶5與微流控芯片9的水通道通過導(dǎo)管相連，導(dǎo)管一端伸入到儲水積液瓶5的底部；所述儲油積液瓶4與微流控芯片9的油通道通過導(dǎo)管相連，導(dǎo)管一端伸入到儲油積液瓶4的底部；所述CCD相機(jī)10與外部計(jì)算機(jī)相連，用于觀察液滴生成的大小和形狀，并將采集到的液滴經(jīng)過時(shí)的信息傳送到外接計(jì)算機(jī)；
[0016]所述檢測單元11由叉指電極構(gòu)成，檢測單元11 一端連接阻抗儀12，另一端連接微流控芯片9 ;所述阻抗儀12與脈沖計(jì)數(shù)器13連接，并外接計(jì)算機(jī)；
[0017]液滴的生成速率是至少500滴/秒，直徑在40 μ m?200 μ m之間；
[0018]所述第一電極I和第二電極7為石墨電極、鉛筆芯或者三維電極。
[0019]所述三維電極是在傳統(tǒng)二維電極的基礎(chǔ)上加上第三電極，即填充電極(粒子電極)。三維電極組成可以是陽極-石墨板、陰極-不銹鋼板、粉末狀活性炭作為填充電極；也可以是陽極-石墨棒、陰極-石墨棒、顆?；钚蕴孔鳛樘畛潆姌O；也可以是陽極-不銹鋼板、陰極-石墨棒、顆粒活性炭作為填充電極等等。
[0020]所述第一反應(yīng)積液瓶2和第二反應(yīng)積液瓶6裝有飽和食鹽水，所述儲水積液瓶5中裝有蒸餾水，儲油積液瓶4中裝有二甲基硅油。
[0021]所述阻抗儀12型號為安捷倫4294A ;所述脈沖計(jì)數(shù)器13型號為GW636。
[0022]實(shí)施例1 (參見圖1)
[0023]全部積液瓶為底面內(nèi)徑16臟，外徑為20臟，高30mm的圓柱瓶，分別獨(dú)立放置，所加直流電壓為O?30V，第一電極I和第二電極7均為石墨電極，第一電極I接直流電源正極，第