基于t型通道实现液滴同步融合的微流控芯片的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于T型通道实现液滴同步融合的微流控芯片，属于微流控芯片
技术领域。
【背景技术】
[0002] 对微流体进行有效的控制是发展微流动系统的关键技术，将液体分离成微小液滴 或塞流来输运液体样本是当前研宄的热点。液滴融合技术可以实现向液滴内引入目标样 品，完成液滴内反应物的充分混合以及分析检测液滴所含物质等操作。
[0003] 微液滴融合技术可应用于：试剂混合，粒子合成，DNA与血液分析等领域。化学反 应往往涉及多种物料，向液滴内增添试剂用来引发、加速、减缓或终止化学反应等一系列操 作都需要通过微液滴融合技术来实现。液滴融合分为主动融合与被动融合方式。被动融合 方式不需额外能耗，不会破坏试剂的成分，通过通道的几何构型直接控制液滴行为。
[0004] 运用T型交叉的微通道实现微液滴融合的基本原理是使两相向运动的微液滴在 通道交叉处相遇，相互挤压使液膜破裂从而实现融合。微液滴碰撞时的接触时间很短，而实 现融合的前提是接触的液滴中间的连续相液体要有足够的时间排出，因此使液滴同时到达 在交汇处，延长接触时间是促进微液滴融合的必要条件。
【发明内容】
[0005] 本发明是基于常用的微液滴融合结构一一T型微通道，通过改变两液滴相遇位置 处的通道结构，减缓相向流动的两液滴流动速度，从而使液滴同时到达指定位置发生融合。 本发明在常用T型微通道的交叉处添加圆弧腔结构，圆弧腔结构可以改变内部流体流动状 态，并减小流动速度，从而使液滴在腔体内有充分时间完成融合过程。
[0006] 本发明所述微通道在常规微尺度通道的基础之上进行了结构上的改进，详见如 下，弹性底面T形微通道芯片包括主体固体结构1、出口 2、下游通道3、左连续相入口 4、左 离散相入口 5、左侧通道6、左上游通道7、圆弧腔结构8、右上游通道9、右离散相入口 10、右 侧通道11、右连续相入口 12、底板13 ;其中出口 2、下游通道3、左连续相入口 4、左离散相 入口 5、左侧通道6、左上游通道7、圆弧腔结构8、右上游通道9、右离散相入口 10、右侧通道 11、右连续相入口 12为在主体固体结构1上的凹槽或洞孔结构，是芯片工作时液体流动的 区域；主体固体结构1和底板13由PDMS(polydimethylsiloxane)材料制成。
[0007] 主体固体结构1与底板13上下键合在一起，底板13置于主体固体结构1之下，用 以支撑芯片主体结构并提供液体流动的空间。
[0008] 其中左连续相入口 4、左离散相入口 5、右连续相入口 12、右离散相入口 10、出口 2 是主体固体结构1上的洞孔结构，下游通道3、左侧通道6、左上游通道7、圆弧腔结构8、右 上游通道9、右侧通道11为主体固体结构1上的凹槽。
[0009] 左离散相入口 5与左侧通道6连接，形成提供左侧离散相液体流动的空间。左连 续相入口 4与左上游通道7连接，形成提供左侧连续相液体流动的空间。左侧通道6垂直 连接于左上游通道7。左离散相入口 5、左侧通道6、左连续相入口 4、左上游通道7形成左 流动区域。
[0010] 右离散相入口 10与右侧通道11连接，形成提供右侧离散相液体流动的空间。右 连续相入口 12与右上游通道9连接，形成提供右侧连续相液体流动的空间。右侧通道11 垂直连接于右上游通道9。右离散相入口 10、右侧通道11、右连续相入口 12、右上游通道9 形成右流动区域。
[0011] 左上游通道7与右上游通道9与圆弧腔结构8相互连接，左、右流动区域的凹槽孔 洞结构形状、大小与位置完全对称且以圆弧腔结构8为中心相互对称。下游通道3垂直于 左上游通道7与右上游通道9。左上游通道7、右上游通道9与下游通道3交叉处的圆弧腔 结构8相连。圆弧腔结构为两四分之一圆组成，局部扩大了基于T型通道的交汇处。
[0012] 常规T形微尺度通道不包含圆弧腔结构8,本发明中圆弧腔结构8的作用是为减缓 液滴在此处的流动速度，为液滴融合提供足够的时间。
[0013] 本装置的工作过程如下：离散相液体分别从左离散相入口 5和右离散相入口 10流 入，经过左侧通道6和右侧通道11，与从左连续相入口 4和右连续相入口 12流入的连续相 液体在左上游通道7和右上游通道9交汇，形成相向流动的离散相液滴，在连续相液体的带 动下，向左上游通道7,右上游通道9与下游通道3交叉处的圆弧腔结构8流去。两液滴在 圆弧腔结构8经过减速，碰撞，融合过程后流入下游通道3并从出口 2流出。
[0014] 本发明可以在不增加额外驱动或者控制装置的基础上，利用简单的圆弧腔结构使 上游生成的相向流动的两液滴减速，并在进入下游通道前完成融合过程，确保液滴融合的 完成。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明基于T形微通道实现液滴融合的微流控芯片的三维总体轮廓示意 图。
[0016] 图2是本发明基于T形微通道实现液滴融合的微流控芯片的工作过程示意图。
[0017] 图中：1、主体固体结构，2、出口，3、下游通道，4、左连续相入口，5、左离散相入口， 6、左侧通道，7、左上游通道，8、圆弧腔结构，9、右上游通道，10、右离散相入口，11、右侧通 道，12、右连续相入口，13、底板。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合结构附图对发明的工作过程和效果进行进一步详细说明和验证。
[0019] 图1为基于T形微通道的实现液滴融合的微流控芯片的三维总体轮廓示意图。
[0020] 该T形微通道芯片包括主体固体结构1、出口 2、下游通道3、左连续相入口 4、左离 散相入口 5、左侧通道6、左上游通道7、圆弧腔结构8、右上游通道9、右离散相入口 10、右侧 通道11、右连续相入口 12、底板13。
[0021] 其中左连续相入口 4、左离散相入口 5、右连续相入口 12、右离散相入口 10、出口 2 是主体固体