[发明专利]一种液滴流微反应器的集成装置

说明书

本发明涉及一种液滴流微反应器的集成装置，属于微流控领域。本发明包括玻璃基片、芯片、液体入口Ⅰ、液体入口Ⅱ、液体出口Ⅰ、液体出口Ⅱ、液体通道；所述芯片设置在玻璃基片上，液体出口、液体进口设置在芯片上，液体通道在芯片内，且芯片主要分为三部分：入口部分、夹流部分和扩张部分。本发明集液滴生成、液滴融合反应以及液滴收集于一体，通过调节液体出口流量可以使不同大小的微液滴进入不同的通道，且可以使指定大小的微液滴进入指定的通道，实现特定大小液滴流出位置的控制。通过对液滴的独立操控，可以高效可控地实现液滴运动、内部混合和反应以及液滴收集，可靠性高且易于实现。

技术领域

本发明涉及一种液滴流微反应器的集成装置，属于微流控领域。

背景技术

微反应器将反应空间受限在尺寸范围为数十到数百微米的通道内部。该尺度下反应体系具有高的比表面积和高的传质性能，不仅可以通过精确的过程控制大幅度地缩短反应时间和降低样品消耗，更重要的是以微反应器为基本单元直接进行数量的增加便可实现模块的集成，进而实现高通量的产品可控制备，从而避免了传统反应器直接几何放大导致的难于预期的非理想行为。不同于传统反应器，液滴流微反应器不是固定的容器，而是一系列运动着的体积可调节的液滴，每个独立微液滴都可以看作是一个流动的微小间歇反应釜。液滴流微反应器的另一大突出优势在于可以在短时间内产生大量特异性的微小反应单元，这使得高效快速的平行检测和试验成为可能，可以在短时间内获取大量的数据。

夹流分离法是一种结构非常简单，且适用范围广的分离方法。在成本上，夹流分离法芯片仅需按照相应的参数制作出通道，且不用在通道内增添任何其他结构，可谓是将成本降至了最低，而相对来说，磁分离法、光声波分离等主动分离法都需要借助外部手段，从而增加了分离的成本，而微柱结构、把状结构等分离法相对来说也比夹流分离法成本高(需要制作复杂结构)。在适用范围上，只要微液滴的大小不一样，就可以用夹流法分离，可以说适用范围广泛。本发明结构的设计通过使用COMSOL多物理场耦合软件进行仿真模拟，采用PDMS材料制作微通道结构，能够在一定的变形条件下恢复到原来的状态而结构没有发生永久性破坏。本发明集液滴生成、液滴融合反应以及液滴收集于一体，有重要的应用价值。

发明内容

本发明提供一种液滴流微反应器的集成装置，用于解决现有的液滴流微反应器液滴生成慢、装置繁琐、反应速度慢、效率低的问题。

本发明技术方案是：一种液滴流微反应器的集成装置，包括玻璃基片1，芯片2和液体通道11，所述芯片2设置在玻璃基片1上，液体通道11设置在芯片2上，液体通道11的起始端设有液体入口Ⅰ3，液体通道11的一侧的垂直方向上设有三个平行排列的液体入口Ⅱ4、液体入口Ⅲ5和液体入口Ⅳ6，液体通道11的末端设有扩张部分12，所述扩张部分12包括位于液体通道11末端两侧对称的圆弧段，两侧圆弧段之间的开口分成四个相邻分支，分支的末端设有液体出口Ⅰ7、液体出口Ⅱ8、液体出口Ⅲ9和液体出口Ⅳ10。

所述芯片2和液体通道11均采用PDMS（聚二甲基硅氧烷）材料制成。

所述圆弧段的末端到两段圆弧段连接后的中点形成的两边与四个相邻分支开口处的四边组成一个等边六边形。

所述芯片2长度为25mm，宽度为10mm，厚度为5mm；所述液体通道11高度为0.1mm，宽度为0.1mm；所述液体入口Ⅰ3、液体入口Ⅱ4、液体入口Ⅲ5、液体入口Ⅳ6、液体出口Ⅰ7、液体出口Ⅱ8、液体出口Ⅲ9和液体出口Ⅳ10的直径均为0.1mm；所述液体入口Ⅱ4、液体入口Ⅲ5和液体入口Ⅳ6相邻两者之间距离为3mm，液体入口Ⅱ6与其同方向的液体出口Ⅰ7之间的水平距离为9mm；所述扩张部分12的圆弧段半径为0.15mm。