一种用于定量非均相反应的微流道结构和微流控芯片制造技术

本实用新型专利技术属于微流控技术领域，尤其涉及一种用于定量非均相反应的微流道结构和微流控芯片。本实用新型专利技术微流道结构中，微球聚焦单元将微球聚焦形成直线微球队列并保持等间距排布，主动阀定量控制单元对聚焦成等间距排列的微球进行定量分散，同轴流非均相反应单元的第二液相流道和第三液相流道中的反应液对定量分散的微球充分包裹并进行非均相反应，实现微球的定量非均相反应，解决微球数量无法精准控制导致的非均相反应不充分、不均匀的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于定量非均相反应的微流道结构和微流控芯片
本技术属于微流控
，尤其涉及一种用于定量非均相反应的微流道结构和微流控芯片。
技术介绍
近年来，生物、化学、能源、环保等多个领域越来越多地使用微型化反应手段进行微量精准的操作，微流控技术便是其中最重要的技术手段之一。微流控技术利用微尺度通道和装置对微量液体(或样品)进行操控，可以将样品制备、化学反应以及检测等集成到微小的芯片上进行系统化、程序化、规范化的操作。常规的微液滴制备，目前主要是通过机械搅拌法，这种方法并不能准确的对粒径尺寸进行控制且由于不能对反应物量进行精准控制而不能确保反应的有效充分进行。微流控技术进样量极小，且反应快速准确易自动化控制，尤其是微尺寸通道带来的比表面积大、操作距离缩短且全程可控以及可对精确的复杂液流进行控制等特点，使之成为某些领域替代常规反应的热门技术。使用微流控生成微液滴的方法主要可分为主动式和被动式两大类。主动式方法是指通过施加气压、电场等外力改变液体的流动从而得到微液滴。被动式方法通过对微通道的流道形状改变与流体的流动特性控制液相流动产生微液滴，操作简单方便且制作成本低廉。采用被动迪恩流是目前微流控聚焦微球最有效的方式之一，通过被动迪恩流能够将在微流道中紊乱散布的微球聚焦成等间距排布的微球队列，其原理是利用流体在螺旋聚焦弯微流道中的离心力引发二次涡流，对液相中的微球施加迪恩拖曳力，同时微球还受到惯性流的惯性升力，微球在同时受二种力的共同作用下，最终在流道截面上的固定位置保持不变。虽然通过被动迪恩流聚焦后的等间距排布的微球队列在一定程度上实现分散，但是如何实现精准定量控制微球的数量再与反应液充分混合进行非均相精确高效反应，成为本领域技术亟待解决的问题之一。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供了一种用于定量非均相反应的微流道结构和微流控芯片，用于解决现有技术在进行非均相反应时，无法精准定量控制微球的数量的问题。本技术的具体技术方案如下：一种微流道结构，包括：微球聚焦单元、主动阀定量控制单元和同轴流非均相反应单元；所述微球聚焦单元包括第一液相进样口和涡旋聚焦弯道，所述第一液相进样口和所述涡旋聚焦弯道的第一端连通；所述主动阀定量控制单元包括第一液相流道、气相进样口和气相流道，所述第一液相流道和所述涡旋聚焦弯道的第二端连通，所述第一液相流道的内壁设置有阀块，所述气相进样口与所述气相流道的第一端连通，所述气相流道与所述第一液相流道非连通设置，所述气相流道用于调节设置有所述阀块的所述第一液相流道处的开闭；所述同轴流非均相反应单元包括第一液相流道、第二液相流道、第三液相流道和第四液相流道，所述第二液相流道的出口和所述第三液相流道的出口连通所述第四液相流道并位于所述第一液相流道的外侧，所述第一液相流道和所述第四液相流道同轴且所述第一液相流道的出口设置于所述第四液相流道的中心处。优选的，所述阀块和所述气相流道的数量相同；所述阀块的数量为两个以上。优选的，所述主动阀定量控制单元还包括气体缓冲室；所述气体缓冲室与所述气相流道的第二端连通，所述气相流道可通过所述气体缓冲室调节设置有所述阀块的所述第一液相流道处的开闭。优选的，所述阀块为长方体阀块；所述气体缓冲室在工作状态时与所述第一液相流道的接触面为曲面。优选的，所述涡旋聚焦弯道、所述第一液相流道和所述气相流道的横截面形状相同；所述涡旋聚焦弯道、所述第一液相流道和所述气相流道的高度相同且为100μm～200μm。优选的，所述涡旋聚焦弯道的总长度为100mm～1000mm；所述涡旋聚焦弯道的宽度为100μm～200μm；所述涡旋聚焦弯道的相邻两流道的间距为100μm～300μm；所述涡旋聚焦弯道的最内侧流道的曲率半径为20mm～30mm。本技术还提供了一种微流控芯片，包括：芯片本体和上述技术方案所述微流道结构；所述微流道结构设置于所述芯片本体内；所述第一液相进样口、所述气相进样口、所述第二液相流道的进口、所述第三液相流道的进口和所述第四液相流道的出口均开设于所述芯片本体的上表面。优选的，还包括：输送装置和提取装置；所述输送装置包括与所述第一液相进样口连通的第一输送泵、与所述气相进样口连通的第二输送泵、与所述第二液相流道的进口连通的第三输送泵以及与所述第三液相流道的进口连通的第四输送泵；所述提取装置与所述第四液相流道的出口连通。优选的，所述芯片本体包括基板和盖板；所述基板上表面设置有所述微流道结构；所述盖板覆盖在所述基板的上表面，且所述第一液相进样口、所述气相进样口、所述第二液相流道的进口、所述第三液相流道的进口和所述第四液相流道的出口开设于所述盖板上。综上所述，本技术提供了一种微流道结构，包括：微球聚焦单元、主动阀定量控制单元和同轴流非均相反应单元；所述微球聚焦单元包括第一液相进样口和涡旋聚焦弯道，所述第一液相进样口和所述涡旋聚焦弯道的第一端连通；所述主动阀定量控制单元包括第一液相流道、气相进样口和气相流道，所述第一液相流道和所述涡旋聚焦弯道的第二端连通，所述第一液相流道的内壁设置有阀块，所述气相进样口与所述气相流道的第一端连通，所述气相流道与所述第一液相流道非连通设置，所述气相流道用于调节设置有所述阀块的所述第一液相流道处的开闭；所述同轴流非均相反应单元包括第一液相流道、第二液相流道、第三液相流道和第四液相流道，所述第二液相流道和所述第三液相流道的出口连通所述第四液相流道并位于所述第一液相流道的外侧，所述第一液相流道和所述第四液相流道同轴且所述第一液相流道的出口设置于所述第四液相流道的中心处。本技术微流道结构包括微球聚焦单元、主动阀定量控制单元和同轴流非均相反应单元，微球聚焦单元包括涡旋聚焦弯道，微球聚焦单元将微球聚焦形成直线微球队列并保持等间距排布，主动阀定量控制单元包括第一液相流道、气相进样口和气相流道，第一液相流道的内壁设置有阀块，气相流道用于调节设置有阀块的第一液相流道处的开闭，主动阀定量控制单元对聚焦成等间距排列的微球进行定量分散，第二液相流道和第三液相流道的出口连通第四液相流道并位于第一液相流道的外侧，第一液相流道和第四液相流道同轴且第一液相流道的出口设置于第四液相流道的中心处，再通过第二液相流道和第三液相流道中的反应液对定量分散的微球进行充分包裹，实现微球的定量非均相反应，且该微流道结构密闭，气相流道和第一液相流道未连通，对微液滴内含物的理化学性质不会产生任何影响。本技术微流道结构可打破传统方法固液非均相反应中，微球数量无法精准控制导致的反应不充分、不均匀等限制，可快速大量生成精准调控的微液滴，实现定量非均相反应。常温常压条件下，通过调节主动阀定量控制单元中第一液相流道的微球就可以快速准确控制，并且该微流道结构的结构简单，易于大批量制作，可推广应用于生物医药和轻工化工等众多领域。附图说明为了更清楚地说明本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于定量非均相反应的微流道结构，其特征在于，包括：微球聚焦单元、主动阀定量控制单元和同轴流非均相反应单元；/n所述微球聚焦单元包括第一液相进样口和涡旋聚焦弯道，所述第一液相进样口和所述涡旋聚焦弯道的第一端连通；/n所述主动阀定量控制单元包括第一液相流道、气相进样口和气相流道，所述第一液相流道和所述涡旋聚焦弯道的第二端连通，所述第一液相流道的内壁设置有阀块，所述气相进样口与所述气相流道的第一端连通，所述气相流道与所述第一液相流道非连通设置，所述气相流道用于调节设置有所述阀块的所述第一液相流道处的开闭；/n所述同轴流非均相反应单元包括第一液相流道、第二液相流道、第三液相流道和第四液相流道，所述第二液相流道的出口和所述第三液相流道的出口连通所述第四液相流道并位于所述第一液相流道的外侧，所述第一液相流道和所述第四液相流道同轴且所述第一液相流道的出口设置于所述第四液相流道的中心处。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于定量非均相反应的微流道结构，其特征在于，包括：微球聚焦单元、主动阀定量控制单元和同轴流非均相反应单元；
所述微球聚焦单元包括第一液相进样口和涡旋聚焦弯道，所述第一液相进样口和所述涡旋聚焦弯道的第一端连通；
所述主动阀定量控制单元包括第一液相流道、气相进样口和气相流道，所述第一液相流道和所述涡旋聚焦弯道的第二端连通，所述第一液相流道的内壁设置有阀块，所述气相进样口与所述气相流道的第一端连通，所述气相流道与所述第一液相流道非连通设置，所述气相流道用于调节设置有所述阀块的所述第一液相流道处的开闭；
所述同轴流非均相反应单元包括第一液相流道、第二液相流道、第三液相流道和第四液相流道，所述第二液相流道的出口和所述第三液相流道的出口连通所述第四液相流道并位于所述第一液相流道的外侧，所述第一液相流道和所述第四液相流道同轴且所述第一液相流道的出口设置于所述第四液相流道的中心处。


2.根据权利要求1所述的用于定量非均相反应的微流道结构，其特征在于，所述阀块和所述气相流道的数量相同；
所述阀块的数量为两个以上。


3.根据权利要求1所述的用于定量非均相反应的微流道结构，其特征在于，所述主动阀定量控制单元还包括气体缓冲室；
所述气体缓冲室与所述气相流道的第二端连通，所述气相流道可通过所述气体缓冲室调节设置有所述阀块的所述第一液相流道处的开闭。


4.根据权利要求3所述的用于定量非均相反应的微流道结构，其特征在于，所述阀块为长方体阀块；
所述气体缓冲室在工作状态时与所述第一液相流道的接触面为曲面。


5.根据权利要求1所述的用于定量非均相...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋志强，王超，邓展华，卜恩奇，廖明正，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东;44