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]本實(shí)用新型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(cè)等功能。微流控芯片具有消耗試劑少、檢測(cè)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(duì)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(dòng)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(jí)至皮升級(jí)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(dòng)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(gè)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(qǐng)?zhí)枮?01410373307.6的發(fā)明申請(qǐng)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(dòng)器控制柱塞栗的活塞上下移動(dòng)來完成進(jìn)氣和出氣。將儲(chǔ)水瓶和儲(chǔ)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(qǐng)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(gè)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(gè)控制液滴生成裝置多，控制過程比較復(fù)雜。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型要解決的技術(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(dòng)力，具有體積小，便于攜帶，成本低，操作簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)反饋控制的特點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型解決所述技術(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(chǔ)油積液瓶、儲(chǔ)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(cè)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)水積液瓶的底部；所述儲(chǔ)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(chǔ)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(cè)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，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0008](I)裝置尺寸小:傳統(tǒng)微栗的長(zhǎng)、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(zhǎng)、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)本實(shí)用新型利用電解反應(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(jiǎn)單，操作方便、氣體進(jìn)入儲(chǔ)水積液瓶或儲(chǔ)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(duì)液滴生成速度的控制。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型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(chǔ)油積液瓶；5、儲(chǔ)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(cè)單元；12、阻抗儀；13、脈沖計(jì)數(shù)器)；
[0011]圖2為本實(shí)用新型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為本實(shí)用新型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)一步介紹本實(shí)用新型。
[0014]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的微流控芯片液滴生成裝置(簡(jiǎn)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(chǔ)油積液瓶4、儲(chǔ)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(cè)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；所述直流電源電壓范圍為O?40V，型號(hào)為APS3005Dm ;所述第一反應(yīng)積液瓶2、第二反應(yīng)積液瓶6、儲(chǔ)油積液瓶4和儲(chǔ)水積液瓶5為圓柱體或長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)方體的尺寸范圍均是長(zhǎng)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(chǔ)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(chǔ)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 μm ;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(chǔ)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(chǔ)水積液瓶5的底部；所述儲(chǔ)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(chǔ)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(cè)單元11由叉指電極構(gòu)成，檢測(cè)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?；钚蕴孔鳛樘畛潆姌O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(chǔ)水積液瓶5中裝有蒸餾水，儲(chǔ)油積液瓶4中裝有二甲基硅油。
[0021]所述阻抗儀12型號(hào)為安捷倫4294A ;所述脈沖計(jì)數(shù)器13型號(hào)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