一种基于自供能真空微泵的便携式微液滴发生器的制造方法
【专利摘要】木发明涉及制备微液滴的设备，具体地说是一种基于自供能真空微泵的便携式微液滴发生器。包括上下设置的具有微结构的盖片和平板基片，所述具有微结构的盖片与平板基片密封连接，在具有微结构的盖片与平板基片之间形成吸引室、控制室、液体微通道及气体微通道，所述液体微通道的一端设有水相溶液入口和油相溶液入口，另一端与吸引室连接，所述控制室通过气体微通道与吸引室连接;所述微液滴发生器经过真空脱气，在液体微通道或吸引室内形成真空负压环境为微液滴的产生提供驱动力，通过控制室切换微液滴发生器的密闭和开放状态，实现微液滴的产生和停止。木发明具有组装简单、易于操作、便携的特点，显示了其在现场即时分析中巨大的应用潜力。
【专利说明】—种基于自供能真空微泵的便携式微液滴发生器
【技术领域】
[0001]木发明涉及制备微液滴的设备，具体地说是一种基于自供能真空微泵的便携式微液滴发生器。
[0002]利用脱气的聚二甲基硅氧烷在封闭的微通道内形成的真空微环境作为驱动力，构建自供能、便携式的微液滴发生器。
【背景技术】
[0003]微液滴是利用水、油两相不混溶的特性，在外力和界面张力驱使下形成的。传统微液滴制备方法是依靠强力搅拌、振荡、或将预先形成液滴的反复压过膜孔。这些方法存在液滴大小不受控制，单分散性差等缺陷。近几年，提出了采用微流控系统制备微液滴的新方法。其不仅可以制备高单分散的液滴(液滴大小的变异一般小于3%)，而且可以灵活地操控液滴的融合、分裂、捕获和分选等。由于微流控微液滴芯片具有样品消耗少、混合速度快、不易造成交叉污染和易于操控等优势，在新材料的合成、细胞的培养及筛选、蛋白质结晶，生物标记物的检测等领域中有着重要的应用。
[0004]目前，在微流控芯片上制备微液滴的方法主要包括:光场、电场和机械泵。这些方法可以高通量地、可控地产生高度单分散的液滴，然而局限于需要外部供能设备，不适宜用于便携式分析和检测。依靠液柱的静压力驱动微液滴的产生，虽然解决了外部供能的问题，但是复杂的管路连接显著地增加了体系的死体积。Weitz研究小组报道了一种可便携的微液滴发生器，其利用注射器抽真空提供负压。但是这种微液滴发生器需要借助单层膜阀实时地调控液滴的尺寸。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，木发明的目的在于提供一种基于自供能真空微泵的便携式微液滴发生器。该便携式微液滴发生器具有组装简单、易于操作、便携的特点。
[0006]为了实现上述目的，木发明采用以下技术方案:
[0007]—种基于自供能真空微泵的便携式微液滴发生器，包括上下设置的具有微结构的盖片和平板基片，所述具有微结构的盖片与平板基片密封连接，在具有微结构的盖片与平板基片之间形成吸引室、控制室、液体微通道及气体微通道，所述液体微通道的一端设有水相溶液入口和油相溶液入口，另一端与吸引室连接，所述控制室通过气体微通道与吸引室连接；所述微液滴发生器经过真空脱气，在液体微通道或吸引室内形成真空负压环境为微液滴的产生提供驱动力，通过控制室切换微液滴发生器的密闭和开放状态，实现微液滴的产生和停止。
[0008]所述具有微结构的盖片为聚二甲基硅氧烷。所述平板基片为玻璃、多聚物、硅材料或金属。所述微液滴发生器真空脱气时间为5分钟至12小时。
[0009]所述微液滴的大小通过流体阻力或液压来调节。所述流体阻力通过改变液体微通道的宽度、高度或长度来调节，所述液体微通道的宽度为10-500 μ m，高度为10-500 μ m，长度为1-100_。所述液压通过加入的水相溶液或油相溶液的液柱高度来调节，所述水相溶液或油相溶液的液柱高度为l-100mm。
[0010]所述控制室上设有薄膜，通过覆盖或揭开薄膜实现所述微液滴发生器的密闭或开放状态的切换。
[0011]木发明的优点及有益效果是:
[0012]1.木发明是利用脱气的PDMS (聚二甲基硅氧烷)在封闭的微通道内形成的真空负压环境作为液滴产生的驱动力，避免了外部供能和复杂的流路连接，实现高度可控的单分散液滴的制备。
[0013]2.木发明具有组装简单、易于操作、便携的特点，显示了其在现场即时分析中巨大的应用潜力。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为木发明的结构示意图；
[0015]图2为木发明产生的微液滴图像。
[0016]其中:I为具有微结构的盖片,2为平板基片,3为水相溶液入口，4为油相溶液入口，5为吸引室，6为控制室，7为薄膜，8为液体微通道，9为气体微通道。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图及实施例对木发明作进一步的描述。
[0018]如图1所示，木发明包括上下设置的具有微结构的盖片I和平板基片2，所述具有微结构的盖片I与平板基片2密封连接，在具有微结构的盖片I与平板基片2之间形成吸引室5、控制室6、液体微通道8及气体微通道9，所述液体微通道8的一端设有水相溶液入口 3和油相溶液入口 4，另一端与吸引室5连接，所述控制室6通过多个气体微通道9与吸引室5连接。所述微液滴发生器经过真空脱气，在液体微通道8或吸引室5内形成真空负压环境为微液滴的产生提供驱动力，避免了外部供能和复杂的流路连接。微液滴的产生和停止通过所述微液滴发生器的密闭或开放状态来实现。所述控制室6上设有薄膜7，所述微液滴发生器的密闭和开放状态的切换通过覆盖或揭开薄膜7来实现，从而实现高度可控的单分散液滴的制备。
[0019]所述具有微结构的盖片I为聚二甲基硅氧烷。所述平板基片2为玻璃、多聚物、硅材料或金属。所述微液滴发生器真空脱气时间为5分钟至12小时。
[0020]所述微液滴的大小通过流体阻力或液压来调节。所述流体阻力通过改变液体微通道8的宽度、高度或长度来调节，所述液体微通道8的宽度为10-500 μ m，高度为10-500 μ m,长度为l-100mm。所述液压通过加入的水相溶液或油相溶液的液柱高度来调节，所述水相溶液或油相溶液的液柱高度为l-100mm。
[0021]实施例
[0022]所述具有微结构的盖片I上的微结构的制作是:先利用光蚀刻技术制作SU-8模板，然后将聚二甲基硅氧烷浇注于模板上，80°C烘箱聚合2小时，最后将印记有微结构的多聚物从模具上剥离。平板基片2是平板玻璃，具有微结构的盖片I和平板基片2用氧等离子体处理，封接在一起形成微流体通道。将封接的芯片置于80°C烘箱中过夜，使聚二甲基硅氧烷恢复其疏水性。在使用前将微液滴发生器置于真空干燥器中脱气，之后快速将水相溶液和油相溶液滴分别从水相溶液入口 3和油相溶液入口 4滴加于微液滴发生器内。在液体微通道8和吸引室5内负压的作用下，微液滴形成。结果显示产生的微液滴的大小均一，其变异系数为2.2%，如图2所示。
【权利要求】
1.一种基于自供能真空微泵的便携式微液滴发生器，其特征在于:包括上下设置的具有微结构的盖片(I)和平板基片(2)，所述具有微结构的盖片(I)与平板基片(2)密封连接，在具有微结构的盖片(I)与平板基片(2)之间形成吸引室(5)、控制室(6)、液体微通道(8)及气体微通道(9)，所述液体微通道(8)的一端设有水相溶液入口(3)和油相溶液入口(4)，另一端与吸引室(5)连接，所述控制室(6)通过气体微通道(9)与吸引室(5)连接；所述微液滴发生器经过真空脱气，在液体微通道(8)或吸引室(5)内形成真空负压环境为微液滴的产生提供驱动力，通过控制室(6)切换微液滴发生器的密闭和开放状态，实现微液滴的产生和停止。
2.按权利要求1所述的基于自供能真空微泵的便携式微液滴发生器，其特征在于:所述具有微结构的盖片(I)为聚二甲基硅氧烷。
3.按权利要求1所述的基于自供能真空微泵的便携式微液滴发生器，其特征在于:所述平板基片(2)为玻璃、多聚物、硅材料或金属。
4.按权利要求1所述的基于自供能真空微泵的便携式微液滴发生器，其特征在于:所述微液滴发生器真空脱气时间为5分钟至12小时。
5.按权利要求1所述的基于自供能真空微泵的便携式微液滴发生器，其特征在于:所述微液滴的大小通过流体阻力或液压来调节。
6.按权利要求5所述的基于自供能真空微泵的便携式微液滴发生器，其特征在于:所述流体阻力通过改变液体微通道(8)的宽度、高度或长度来调节。
7.按权利要求6所述的基于自供能真空微泵的便携式微液滴发生器，其特征在于:所述液体微通道⑶的宽度为10-500 μ m，高度为10-500 μ m，长度为l-lOOmm。
8.按权利要求5所述的基于自供能真空微泵的便携式微液滴发生器，其特征在于:所述液压通过加入的水相溶液或油相溶液的液柱高度来调节。
9.按权利要求8所述的基于自供能真空微泵的便携式微液滴发生器，其特征在于:所述水相溶液或油相溶液的液柱高度为l-100mm。
10.按权利要求1所述的基于自供能真空微泵的便携式微液滴发生器，其特征在于:所述控制室(6)上设有薄膜(7)，通过覆盖或揭开薄膜(7)实现所述微液滴发生器的密闭或开放状态的切换。
【文档编号】B01L3/00GK104415801SQ201310382774
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】李春宇, 马波, 徐健 申请人:中国科学院青岛生物能源与过程研究所