本發(fā)明涉及微流控技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種微流控芯片及其微滴生成裝置。

背景技術(shù)：

微滴生成技術(shù)是基于微流控技術(shù)生成微小體積液滴，該技術(shù)最小可生成用于微流控芯片的皮升級(jí)液滴。微流控芯片己經(jīng)廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)結(jié)晶、細(xì)胞分析、快速酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究、數(shù)字pcr及基因測(cè)序等技術(shù)領(lǐng)域。微流控芯片包括用于生產(chǎn)樣品微滴的微滴生成裝置。但是傳統(tǒng)技術(shù)的微滴生成裝置結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，生成的微滴均勻性低、生成過程不易觀察且制造成本高。此外，傳統(tǒng)技術(shù)的微流控芯片不能夠進(jìn)行多種類型的樣品微滴的生成和檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、微滴均勻性高、微滴生成過程易觀察控制且能夠生成多種樣品微滴的微流控芯片及其微滴生成裝置。

一種微滴生成裝置包括樣品傳送機(jī)構(gòu)、微滴檢測(cè)機(jī)構(gòu)及微滴傳輸機(jī)構(gòu)，用于將連續(xù)相樣品和分散相樣品生成微滴；

所述樣品傳送機(jī)構(gòu)包括第一連續(xù)相傳送微通道、第二連續(xù)相傳送微通道及分散相傳送微通道，所述第一連續(xù)相傳送微通道的末端、所述第二連續(xù)相傳送微通道的末端與所述分散相傳送微通道的末端交叉連通形成微滴生成區(qū)域，所述第一連續(xù)相傳送微通道前端與所述第二連續(xù)相傳送微通道的前端均用于連接連續(xù)相進(jìn)樣裝置，所述分散相傳送微通道的前端用于連接分散相進(jìn)樣裝置；

所述微滴檢測(cè)機(jī)構(gòu)具有能夠供單排樣品微滴通過的檢測(cè)微通道，所述檢測(cè)微通道位于液滴生成區(qū)域后，且所述檢測(cè)微通道與所述分散相傳送微通道相連通；

所述微滴傳輸機(jī)構(gòu)具有緩沖微通道，所述緩沖微通道具有圓滑的彎曲通道結(jié)構(gòu)，所述緩沖微通道的一端與所述檢測(cè)微通道連通，所述緩沖微通道的另一端用于連接微滴收集裝置，所述緩沖微通道中設(shè)有腔室結(jié)構(gòu)，所述腔室結(jié)構(gòu)能夠容納多個(gè)所述樣品微滴。

該微滴生成裝置包括樣品傳送機(jī)構(gòu)、微滴檢測(cè)機(jī)構(gòu)及微滴傳輸機(jī)構(gòu)。通過在樣品傳送機(jī)構(gòu)中設(shè)置第一連續(xù)相傳送微通道、第二連續(xù)相傳送微通道及分散相傳送微通道的位置關(guān)系，可以較好的傳輸連續(xù)相樣品和分散相樣品，并使其在交叉連通處的微滴生成區(qū)域生成均勻性好的樣品微滴。通過在微滴檢測(cè)機(jī)構(gòu)中設(shè)置供單排樣品微滴通過的檢測(cè)微通道，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)樣品液滴的大小、間隔、生成頻率等參數(shù)，可以較好的控制微滴的生成過程。通過微滴傳輸機(jī)構(gòu)中設(shè)置具有圓滑的彎曲通道結(jié)構(gòu)的緩沖微通道，減緩了前端流體的沖擊力，避免樣品微滴因碰撞擠壓發(fā)生融合或分裂。此外，還在緩沖微通道中設(shè)有可容納多個(gè)樣品微滴的腔室結(jié)構(gòu)，該腔室結(jié)構(gòu)不僅能夠進(jìn)一步減緩樣品微滴融合或破裂，而且在樣品微滴生成頻率較高時(shí)，能夠降低樣品微滴的速度，便于觀察樣品微滴，從而降低了對(duì)觀察設(shè)備的性能要求。

因此，該微滴生成裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，生成的樣品微滴均勻性高，且樣品微滴生成過程易觀察控制。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一連續(xù)相傳送微通道和所述第二連續(xù)相傳送微通道的內(nèi)徑隨著所述連續(xù)相樣品的流動(dòng)方向逐漸變小，所述分散相傳送微通道的內(nèi)徑隨著所述分散相樣品的流動(dòng)方向逐漸變小。通過設(shè)置第一連續(xù)相傳送微通道、第二連續(xù)相傳送微通道及分散相傳送微通道的內(nèi)徑漸變，有效增加兩相樣品的剪切力，減小外部進(jìn)樣壓力，便于控制樣品微滴生成。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測(cè)微通道的內(nèi)徑小于2倍液滴直徑。通過控制檢測(cè)微通道的內(nèi)徑尺寸，確保檢測(cè)微通道內(nèi)只通過單排樣品微滴，更精確的監(jiān)測(cè)每個(gè)樣品微滴的大小、間隔、生成頻率等相關(guān)參數(shù)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述緩沖微通道的內(nèi)徑大于所述檢測(cè)微通道的內(nèi)徑。通過控制緩沖微通道的內(nèi)徑，避免樣品微滴在檢測(cè)微通道內(nèi)堆積，以免影響監(jiān)測(cè)樣品微滴相關(guān)參數(shù)的精確度。

在其中一個(gè)實(shí)施例中所述第一連續(xù)相傳送微通道、所述第二連續(xù)相傳送微通道及所述分散相傳送微通道交叉連通的結(jié)構(gòu)為t型通道結(jié)構(gòu)、十字型通道結(jié)構(gòu)或流動(dòng)聚焦型結(jié)構(gòu)。通過設(shè)置樣品微滴形成區(qū)域的結(jié)構(gòu)為t型通道結(jié)構(gòu)、十字型通道結(jié)構(gòu)或流動(dòng)聚焦型結(jié)，提高生成樣品微滴的均勻性。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括樣品過濾機(jī)構(gòu)，所述樣品過濾機(jī)構(gòu)為設(shè)在所述分散相傳送微通道、所述第一連續(xù)相傳送微通道和/或所述第二連續(xù)相傳送微通道內(nèi)壁上的凸起結(jié)構(gòu)。通過在分散相傳送微通道、所述第一連續(xù)相傳送微通道和/或所述第二連續(xù)相傳送微通道內(nèi)壁上設(shè)有凸起結(jié)構(gòu)，能夠過濾掉分散相和連續(xù)相中的雜質(zhì)，也可以過濾芯片制作過程中殘余的渣滓等，有效的提高生成樣品微滴的均勻性。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述凸起結(jié)構(gòu)的形狀為圓柱體、長(zhǎng)方體和正方體的一種或多種。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述凸起結(jié)構(gòu)有多個(gè)，多個(gè)所述凸起結(jié)構(gòu)沿樣品微滴流動(dòng)的方向在微通道的內(nèi)壁上呈陣列排布。通過設(shè)置凸起結(jié)構(gòu)的位置，可以更好過濾掉樣品中各種雜質(zhì)，進(jìn)一步提高生成樣品微滴的均勻性。

此外，還有必要提供一種微流控芯片。

一種微流控芯片包括上述任一項(xiàng)實(shí)施例所述的微滴生成裝置。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，該微流控芯片還包括所述連續(xù)相進(jìn)樣裝置、所述分散相進(jìn)樣裝置及所述微滴收集裝置。

該微流控芯片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，生成的樣品微滴均勻性高，且樣品微滴生成過程易觀察控制。此外，當(dāng)該微流控芯片包括多個(gè)微滴生成裝置時(shí)，能夠生成多種類型的樣品微滴，其適用范圍較廣。

附圖說明

圖1為一實(shí)施方式的微滴生成裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為一實(shí)施方式的微滴生成裝置中微滴檢測(cè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為一實(shí)施方式的微滴生成裝置中過濾機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為一實(shí)施方式中包括多個(gè)微滴生成裝置的微流控芯片結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明如下：

1.微流控芯片；10.微滴生成裝置，20.連續(xù)相進(jìn)樣裝置，30.分散相進(jìn)樣裝置，40.微滴收集裝置，50樣品微滴；100.樣品傳送機(jī)構(gòu)，110.第一連續(xù)相傳送微通道，120.第二連續(xù)相傳送微通道，130.分散相傳送微通道；200.微滴檢測(cè)機(jī)構(gòu)，210.微滴檢測(cè)微通道；300.微滴傳輸機(jī)構(gòu)，310.緩沖微通道，311，腔室結(jié)構(gòu)；400.過濾機(jī)構(gòu)，401凸起結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

如圖1所示，一實(shí)施方式中的微滴生成裝置10包括樣品傳送機(jī)構(gòu)100、微滴檢測(cè)機(jī)構(gòu)200及微滴傳輸機(jī)構(gòu)300，用于將連續(xù)相樣品和分散相樣品生成樣品微滴50。

該樣品傳送機(jī)構(gòu)100包括第一連續(xù)相傳送微通道110、第二連續(xù)相傳送微通道120及分散相傳送微通道130。該第一連續(xù)相傳送微通道110的末端、該第二連續(xù)相傳送微通道120的末端與該分散相傳送微通道130的末端交叉連通形成微滴生成區(qū)域，該分散相傳送微通道130的前端用于連接分散相進(jìn)樣裝置30，該第一連續(xù)相傳送微通道110前端與該第二連續(xù)相傳送微通道120的前端均用于連接連續(xù)相進(jìn)樣裝置20?？蛇x地，該第一連續(xù)相傳送微通道110前端與該第二連續(xù)相傳送微通道120的前端共通道設(shè)置?？蛇x地，該第一連續(xù)相傳送微通道110、該第二連續(xù)相傳送微通道120及該分散相傳送微通道130的內(nèi)徑均在1μm-1000μm范圍內(nèi)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該第一連續(xù)相傳送微通道110和該第二連續(xù)相傳送微通道120的內(nèi)徑隨著該連續(xù)相樣品的流動(dòng)方向逐漸變小，該分散相傳送微通道130的內(nèi)徑隨著該分散相樣品的流動(dòng)方向逐漸變小。通過設(shè)置第一連續(xù)相傳送微通道110、第二連續(xù)相傳送微通道120及分散相傳送微通道130的內(nèi)徑由大變小的漸變，可有效增加分散相樣品和連續(xù)相樣品的剪切力，減小外部進(jìn)樣壓力，便于控制液滴生成。

該微滴檢測(cè)機(jī)構(gòu)200具有能夠供單排樣品微滴50通過的檢測(cè)微通道210，該檢測(cè)微通道210位于該微滴生成區(qū)域之后，該檢測(cè)微通道210的一端與該分散相傳送微通道130的末端連通。檢測(cè)微通道210也與第一連續(xù)相傳送微通道110的末端及該第二連續(xù)相傳送微通道120的末端相連通。

如圖2所示的實(shí)施方式中，該檢測(cè)微通道210的內(nèi)徑小于該第一連續(xù)相傳送微通道110、該第二連續(xù)相傳送微通道120及該分散相傳送微通道130的內(nèi)徑。通過微通道間的內(nèi)徑變化，可調(diào)節(jié)生成樣品微滴的50直徑的大小。通過控制檢測(cè)微通道210的內(nèi)徑尺寸，確保樣品微滴50單排逐個(gè)通過檢測(cè)微通道210，保證每個(gè)樣品微滴50之間的間隔，精確的監(jiān)測(cè)每個(gè)樣品微滴50的大小、間隔、生成頻率等相關(guān)參數(shù)。

可選地，該檢測(cè)微通道210的長(zhǎng)度至少大于一個(gè)樣品微滴50的直徑。進(jìn)一步可選地，該檢測(cè)微通道210的寬度小于二倍樣品微滴50的直徑。確保每個(gè)樣品微滴50按一定的間隔通過檢測(cè)微通道210，精確監(jiān)測(cè)樣品微滴50的大小、間隔及生成頻率等參數(shù)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該第一連續(xù)相傳送微通道110、該第二連續(xù)相傳送微通道120與該分散相傳送微通130交叉連通形成微滴生成區(qū)域的結(jié)構(gòu)為t型通道結(jié)構(gòu)、十字型通道結(jié)構(gòu)或流動(dòng)聚焦型結(jié)構(gòu)。通過設(shè)置樣品微滴50形成區(qū)域的結(jié)構(gòu)為t型通道結(jié)構(gòu)、十字型通道結(jié)構(gòu)或流動(dòng)聚焦型結(jié)，提高生成樣品微滴50的均勻性。

該微滴傳輸機(jī)構(gòu)300具有緩沖微通道310，該緩沖微通道310具有圓滑的彎曲通道結(jié)構(gòu)。該緩沖微通道310的一端與該檢測(cè)微通道210相連通，該緩沖微通道310的另一端用于連接微滴收集裝置40。該緩沖微通道310中設(shè)有腔室結(jié)構(gòu)311，該腔室結(jié)構(gòu)能夠容納多個(gè)該樣品微滴50。通過設(shè)有腔室結(jié)構(gòu)可以減緩樣品微滴50的流動(dòng)速度，便于觀察單個(gè)樣品微滴50的生成狀況?？蛇x地，該緩沖微通道310可以為s形彎曲通道結(jié)構(gòu)。該s形彎曲通道結(jié)構(gòu)減緩了前端流體的沖擊力，以免樣品微滴50碰撞擠壓發(fā)生融合或分裂。進(jìn)一步可選地，該緩沖微通道310可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)有多個(gè)腔室結(jié)構(gòu)311。再一步可選地，腔室結(jié)構(gòu)311中的可設(shè)有至少一個(gè)柱體，柱體的具體數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置。柱體結(jié)構(gòu)用于減緩和分流該腔室結(jié)構(gòu)中的該樣品微滴。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該緩沖微通道310的內(nèi)徑大于該檢測(cè)微通道210的內(nèi)徑?？蛇x地，該緩沖微通道310的內(nèi)徑為1μm-1000μm。通過控制緩沖微通道310的內(nèi)徑，避免樣品微滴50在檢測(cè)微通道210內(nèi)堆積，以免影響監(jiān)測(cè)樣品微滴50相關(guān)參數(shù)的精確度。

該微滴生成裝置10還包括樣品過濾機(jī)構(gòu)400，該樣品過濾機(jī)構(gòu)400為設(shè)在該第一連續(xù)相傳送微通道110、該第二連續(xù)相傳送微通道120和/或該分散相傳送微通道130內(nèi)壁上的凸起結(jié)構(gòu)401?？蛇x地，該凸起結(jié)構(gòu)401的形狀為圓柱體、長(zhǎng)方體和正方體的一種或多種。進(jìn)一步可選地，該凸起結(jié)構(gòu)401的尺寸為1μm-100μm。

在如圖3所示實(shí)施方式中，該凸起結(jié)構(gòu)401有多個(gè)。多個(gè)該凸起結(jié)構(gòu)401在微通道的內(nèi)壁上呈陣列排布，如圖3中的a、b、c或d等形式進(jìn)行排布?？蛇x地，其排數(shù)為1-30排，每一排凸起結(jié)構(gòu)401的數(shù)量可以相等也可以不相等，根據(jù)微通道的實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置。進(jìn)一步可選地，多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)401之間距離也可以根據(jù)微通道的實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置，以達(dá)到較好的過濾效果。

通過在該第一連續(xù)相傳送微通道110、該第二連續(xù)相傳送微通道120和/或分散相傳送微通道130內(nèi)壁上設(shè)有凸起結(jié)構(gòu)401，能夠過濾掉分散相和連續(xù)相中的雜質(zhì)，也可以過濾芯片制作過程中殘余的渣滓等，有效的提高生成樣品微滴50的均勻性。

該微滴生成裝置10包括樣品傳送機(jī)構(gòu)100、微滴檢測(cè)機(jī)構(gòu)200及微滴傳輸機(jī)構(gòu)300。通過在樣品傳送機(jī)構(gòu)100中設(shè)置第一連續(xù)相傳送微通道110、第二連續(xù)相傳送微通道120及分散相傳送微通道130的位置關(guān)系，可以較好的傳輸連續(xù)相樣品和分散相樣品，并使其在交叉連通處混合后生成均勻性好的樣品微滴50。通過在微滴檢測(cè)機(jī)構(gòu)200中設(shè)置供單排樣品微滴50通過的檢測(cè)微通道210，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)樣品液滴50的大小、間隔、生成頻率等參數(shù)，可以較好的控制微滴50的生成過程。通過微滴傳輸機(jī)構(gòu)300中設(shè)置具有圓滑的彎曲通道結(jié)構(gòu)的緩沖微通道310，減緩了前端流體的沖擊力，避免樣品微滴50因碰撞擠壓發(fā)生融合或分裂；并在緩沖微通道310中設(shè)有可容納多個(gè)樣品微滴50的腔室結(jié)構(gòu)311，該腔室結(jié)構(gòu)311不僅能夠進(jìn)一步減緩樣品微滴50融合或破裂，而且當(dāng)樣品微滴50的生成頻率較快時(shí)，能夠觀測(cè)其單個(gè)樣品微滴50的生成狀況。因此，該微滴生成裝置10結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，生成的樣品微滴50均勻性高，且樣品微滴50生成過程易觀察控制。

一種微流控芯片1包括上述微滴生成裝置10?？蛇x地，微流控芯片1包括多個(gè)上述微滴生成裝置10。微流控芯片1中可以由多個(gè)完全相同微滴生成裝置10組成，也可以由多個(gè)不完全相同的微滴生成裝置10組成。如圖4所示的實(shí)施方式中，微流控芯片1由多個(gè)完全相同微滴生成裝置10組成，其能夠同批次生成相同直徑的多種樣品微滴50。當(dāng)微流控芯片1由多個(gè)不完全相同的微滴生成裝置10組成時(shí)，其能夠同批次生成不同直徑的多種樣品微滴50。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該微流控芯片1還包括該連續(xù)相進(jìn)樣裝置20、該分散相進(jìn)樣裝置30及該微滴收集裝置40。

該微滴生成裝置10可采用聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、coc塑料、光學(xué)材料cop、聚碳酸酯等材料通過橫塑模法、注塑法、熱壓法等方法制備。該連續(xù)相進(jìn)樣裝置20和該分散相進(jìn)樣裝置30可以為壓力泵或注射泵。該連續(xù)相進(jìn)樣裝置20、該分散相進(jìn)樣裝置30與樣品傳送機(jī)構(gòu)100間可通過設(shè)置外接硅膠、聚四氟乙烯等材質(zhì)管道壓入樣品，也可以采用注塑法制作空腔柱，使用移液槍壓入樣品。該微滴收集裝置40與微滴傳輸機(jī)構(gòu)300間可通過設(shè)置外接硅膠、聚四氟乙烯等材質(zhì)管道收集樣品微滴50，也可以采用注塑法制作空腔柱，使用移液槍收集樣品微滴50。

該微流控芯片1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，生成的樣品微滴50均勻性高，且樣品微滴50生成過程易觀察控制。此外，當(dāng)該微流控芯片1包括多個(gè)微滴生成裝置10時(shí)，能夠生成多種類型的樣品微滴50，其適用范圍較廣。

以上該實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上該實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。