[发明专利]一种液滴阵列生成装置及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种液滴阵列生成装置，包括基底、设置在所述基底上的滚筒以及设置在所述滚筒外周面的微槽芯片，所述基底靠近所述滚筒的一侧表面设置有密封胶；所述微槽芯片包括与所述滚筒贴合设置的芯片基体以及设置在所述芯片基体上的微槽阵列结构，所述微槽阵列结构由间隔排布在所述芯片基体上的多个微槽形成，当液体置于所述基底与所述滚筒之间并滚动所述滚筒，所述液体进入多个所述微槽以形成多个液滴，同时所述微槽芯片与所述密封胶结合并与所述滚筒脱离，所述密封胶密封多个所述微槽，形成液滴阵列。本发明提供的液滴生成装置制得的液滴阵列中各个液滴大小均一，且重复性好，制备过程简单、效率高，在医药生物领域有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及微流控芯片技术领域，特别涉及一种液滴阵列生成装置及其制备方法和应用。

背景技术

目前，微液滴的捕集广泛应用于医学诊断、制药和生物学等研究领域中，例如：数字PCR技术等；但是，基于注射泵的微通道的微流控芯片的捕集率低和时间密集的程序低，并且需要使用大量的机械泵和附件来处理液体，主要表现在：

微流体在流动过程中粘度阻力很大，使机械泵驱动细长管道内的流体困难，并且机械微泵在处理液体的过程中会破坏流体中的生物分子或使生物分子变性；此外，机械泵包含微型可控部件，价格昂贵。

微流体易受微流体管道中气泡的影响，使机械泵中的液压很难控制。

利用微流道注射的方法实现微珠捕获，不仅需要大型的注射泵和辅助程序来处理液体，而且这种化学修饰的过程不可逆转，过程复杂，且生成的液滴均一性差。

因此，传统的技术方案中存在的微流控芯片存在液滴生成效率低和液滴大小难以控制、尺寸不均一等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种液滴阵列生成装置，通过滚动滚筒，利用微槽与液体接触时产生的剪切力，产生液滴并使液滴进行微槽中；与此同时，微槽芯片与密封胶结合并与滚筒脱离，密封胶密封微槽，形成液滴阵列，其中制得的液滴大小均一，且重复性好，制备过程简单、效率高，在医药生物领域有广泛的应用前景。

第一方面，本发明提供了一种液滴阵列生成装置，包括基底、设置在所述基底上的滚筒以及设置在所述滚筒外周面的微槽芯片，所述基底靠近所述滚筒的一侧表面设置有密封胶；所述微槽芯片包括与所述滚筒贴合设置的芯片基体以及设置在所述芯片基体上的微槽阵列结构，所述微槽阵列结构由间隔排布在所述芯片基体上的多个微槽形成，当液体置于所述基底与所述滚筒之间并滚动所述滚筒，所述液体进入多个所述微槽以形成多个液滴，同时所述微槽芯片与所述密封胶结合并与所述滚筒脱离，所述密封胶密封多个所述微槽，形成液滴阵列。

在本发明中，当所述微槽与所述液体接触时，微槽开口处会对液体产生剪切力，从而形成单个液滴并进入微槽中；与此同时，微槽芯片与密封胶结合并脱离滚筒，密封胶将容置有单个液滴的微槽密封，从而形成液滴阵列。

可选的，所述微槽的横截面为半椭圆形、三角形或四边形。进一步的，所述微槽的横截面为半椭圆形。

可选的，所述微槽的纵截面为三角形或四边形。进一步的，所述微槽的纵截面为平行四边形。在本发明中，平行四边形包括了正方形、长方形和一般的平行四边形。更进一步的，所述微槽为斜槽。所述微槽的侧壁倾斜设置在所述芯片基体内。也就是说，所述微槽的纵截面与所述芯片基体的夹角为锐角，即所述微槽的纵截面为一般的平行四边形。

在本发明中，微槽横截面为半椭圆形且为斜槽时，更容易产生剪切力，对液体产生剪切，从而产生液滴进入微槽中，且斜槽比垂直槽更不易产生气泡和死区，并且能够利用三维表面能梯度及拉普拉斯压差实现液体的自发流动，使液体在微槽截面的毛细力的作用下填充微槽，无需复杂的机械注射泵装置，具有操作过程简单和可重复性高的特点。进一步的，所述平行四边形中锐角为45°。

可选的，所述液滴与所述斜槽的倾斜角度的关系为：