本發明專利技術公開了一種氣體間隔式防液滴蒸發的微流控芯片裝置，包括：操縱探針；用于承載微液滴的液滴板；密閉罩蓋在液滴板液滴承載面上的防蒸發蓋板，該防蒸發蓋板正對所述液滴區的位置設有在生成液滴時用于避讓操縱探針的通孔結構；所述防蒸發蓋板與液滴板之間形成密閉空間，密閉空間內充注有氣體；且保證微液滴生成后，所述防蒸發相與微液滴之間留有隔離間隙；所述通孔結構內或者通孔結構頂面密封有防蒸發相。本發明專利技術采用防蒸發相不直接接觸微液滴，在形成的局部密閉空間內利用氣體將兩者間隔的方法，可完全避免微液滴與防蒸發相、微液滴與微液滴之間的交叉污染問題，同時，又能解決微液滴的防蒸發和間隔問題。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及的領域為微流控分析領域，具體是涉及一種氣體間隔式防液滴蒸發的微流控芯片裝置及方法。
技術介紹
液滴微流控技術是近年來微流控領域中出現的一種具有很大發展潛力的新技術和研究方向。簡單的講，液滴微流控是一種在微通道網絡中生成和操控微小液滴的技術。區別于均相的連續流體系，液滴是指一相液體被與其不互溶的另一相或者多相隔離形成的非連續流體。與連續流微流控系統相比，在液滴微流控系統中，被不互溶相隔離的液滴可以作為單獨的微反應器，在長時間反應和傳輸中沒有稀釋和交叉污染，液滴內部試樣混合和熱傳遞大大加速，反應時間明顯減小。液滴微流控作為目前微流控技術的一個重要發展方向，其應用領域包括納米粒子，納米分子自組裝，蛋白質結晶，酶、DNA分析，細胞和亞細胞結構分析，高通量藥物篩選等。目前，在液滴微流控系統中，都是以油相作為液滴之間的間隔相或包裹相以防止微液滴的蒸發，以及不同液滴間的交叉污染(Brouzes E,Medkova M,Savenelli N,PNAS,2009,106:14195-14200；Mazutis L,Gilbert J,Ung W L,Nat.Protoc.,2013,8:870-891；Joensson H N,Svahn H A,Angew.Chem.Int.Edit,2012,51:12176-12192)。但是，油相與液滴直接接觸，也會存在一些問題：液滴內部部分脂溶性物質有可能溶于間隔水相液滴的油相中，這樣就會出現不同液滴間的交叉污染問題。因此，如何在防止微液滴蒸發的前提下盡量避免液滴間的交叉污染是目前亟待解決的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供了一種利用氣體間隔微量液滴和防蒸發相，進而防止微量液滴蒸發、同時減少液滴之間交叉污染的微流控芯片裝置。本專利技術的裝置結合了微流控芯片和液滴技術的優勢，利用氣體將液滴和防蒸發相分離，既避免了常規液滴和防蒸發相接觸時液滴之間的物質交流，又能夠防止液滴因蒸發而體積減小，而且整個液滴處理操作都可以快速完成，有助于實現原位處理與檢測。適于應用于微量體積液體的生化分析、高通量藥物篩選、蛋白質結晶條件篩選、細胞分析，甚至是單細胞分析、單分子分析等需要進行微量液體操縱和反應的場合。一種氣體間隔式防液滴蒸發的微流控芯片裝置，包括：用于生成和操縱微液滴的操縱探針；用于承載微液滴的液滴板，該液滴板的液滴承載面上設有用于形成微液滴的一個或多個液滴區；一個液滴對應一個液滴區，或者一個液滴區對應于若干液滴，可根據實際實驗需要確定；密閉罩蓋在液滴板液滴承載面上的防蒸發蓋板，該防蒸發蓋板正對所述液滴區的位置設有在生成或操縱液滴時用于供操縱探針穿過的通孔結構；所述防蒸發蓋板與液滴板之間形成密閉空間，密閉空間內充注有氣體；且保證微液滴生成后，所述防蒸發相與微液滴之間留有隔離間隙；所述通孔結構內或者通孔結構頂面密封有防蒸發相。當液滴區為多個時，多個微液滴可以共享一個密閉空間，作為優選，所述防蒸發蓋板與液滴板通過間隔板實現密封固定。此方案中，間隔板起到將防蒸發蓋板與液滴板分隔的作用，與防蒸發蓋板與液滴板共同構成一個整體的密閉空間?；蛘?，每個液滴區也可相互獨立，都有自己的密封空間，作為另一種優選，單個液滴區外圍設有間隔板，間隔板頂部和底部分別與防蒸發蓋板和液滴板密封連接，相鄰兩個液滴區通過所述間隔板相互隔離。此技術方案中，間隔板起到間隔作用，對其內部的液滴進行密封，對每個液滴區提供密閉空間。本專利技術中，所述的密閉空間含有起到間隔防蒸發相和微液滴作用的氣體。該密閉空間是多個微液滴共用的整體空間，或者每個微液滴獨自專用的個體空間，或者以上兩類氣體空間的不同組合。密閉空間的體積范圍為1皮升至100升。或者，作為優選，所述密閉空間內充注有特定組成的保護氣體。本專利技術中，三層結構的相互位置關系是防蒸發蓋板、間隔板、液滴板；三層結構之間緊密結合，并保證氣體不能從不同層結構的結合部發生滲漏；微液滴位于由防蒸發蓋板(包括防蒸發相)、間隔板、液滴板圍成的密閉空間內，該密閉空間內充滿起到間隔防蒸發相和微液滴作用的氣體；操縱探針能夠穿過防蒸發相進入密閉空間內，對密閉空間內的微液滴進行操縱。作為優選，所述液滴區為凹槽結構。采用該技術方案時，可以省去間隔板，直接將防蒸發蓋板與液滴板密封固定即可，通過調節凹槽結構的深度保證微液滴與防蒸發相相互分離。本專利技術中，微液滴位于液滴板的表面，或者位于液滴板表面的凹槽內，或者位于液滴板上由不同親疏水性質表面限定的區域內。微液滴在液滴層的位置能夠準確定位和尋址。本專利技術所述的一種利用氣體間隔微液滴與防蒸發相的微流控液滴裝置，所述微液滴可以為任何形式、種類的液體，主要根據實際需要確定。這些液體包括樣品液、或反應液、或緩沖液、或稀釋液、或其他功能性溶液中的一種或多種、或水相液體，或油相液體。微液滴的體積范圍是1阿升至1毫升。所述防蒸發相為任何形式、種類的能夠避免或減小來自微液滴的氣體蒸發的液體。具體種類根據實際需要確定。防蒸發相被容納于防蒸發層中，不與微液滴直接接觸。防蒸發相的組成可以是含有機成分或無機成分的油相，如礦物油、二甲基硅油、氟油等，或者是水相，如純水或者水溶液。作為優選，通常選擇均一、穩定、透明、無熒光的淺色液體作為防蒸發相，這樣可以避免直接觀察時發生誤判，也不會出現采用顯微鏡觀察時光路受阻或影響到觀測結果。根據本專利技術，所述防蒸發蓋板、間隔板、液滴板的材料為能有效防止氣體透過的固體材料，可為玻璃、石英、硅、金屬、高分子聚合物，無機或有機材料，以及經壓制的纖維材料等。所述的防蒸發蓋板內設有承載防蒸發相的空間(即通孔結構)，密閉空間內設有容納氣體的空間。上述防蒸發蓋板和間隔板的厚度可以薄至1微米，厚至20厘米。防蒸發板承載防蒸發相的空間的水平截面的形狀為圓形、橢圓、矩形或其它任意多邊形形狀。該水平截面的最小處長度范圍可以大至1厘米，小至10微米，能夠允許探針進出防蒸發相，不受阻礙，且不破壞防蒸發相的密閉性。作為優選，所述通孔結構為設置在防蒸發蓋板的相互獨立的單孔結構，每個單孔結構與所述液滴區上下對正。本技術方案中，所述的防蒸發蓋板內承載防蒸發相的空間的形狀為通孔形結構，利用表面張力將防蒸發相承載于通孔內。在防蒸發蓋板上加工多個通孔，以進行多個微液滴的操縱。作為另一種優選，所述的防蒸發蓋板上承載防蒸發相的通孔結構為網狀孔結構或梳形孔結構，利用表面張力將防蒸發相承載于網眼內或梳形結構的縫隙處。根據本專利技術，所述的液滴板的厚度可以薄至1微米，厚至20厘米。液滴板表面可以為帶小坑的平面(凹槽結構)，坑的截面形狀可以為圓形、橢圓、矩形或任意其它多邊形形狀。還可在液滴層表面進行選擇性親疏水處理。小坑和選擇性親疏水處理方法的使用是為了控制并固定微液滴的位置，以避免不同微液滴之間，及微液滴與防蒸發相之間的接觸，產生交叉污染。所述的微液滴位于液滴板的表面，或者位于液滴板表面的小坑內，或者位于液滴板上由不同親疏水性質表面限定的區域內。微液滴在液滴板的位置能夠準確定位和尋址。微液滴的體積范圍是1阿升至1000微升。作為優選，用于生成和操縱微液滴的操縱探針為具有通道的毛細管狀結構，或者為固體針狀結構，或者表面具有特定功能的、或固定有功能材料的探針狀結構；一個系統中操縱探針的數目可不止一個；本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種氣體間隔式防液滴蒸發的微流控芯片裝置，其特征在于，包括：用于生成和操縱微液滴(1)的操縱探針(7)；用于承載微液滴(1)的液滴板(6)，該液滴板(6)的液滴承載面上設有用于形成微液滴的一個或多個液滴區；密閉罩蓋在液滴板(6)液滴承載面上的防蒸發蓋板(3)，該防蒸發蓋板(3)正對所述液滴區的位置設有在生成或操縱液滴時用于供操縱探針(7)穿過的通孔結構；所述防蒸發蓋板(3)與液滴板(6)之間形成密閉空間，密閉空間內充注有氣體；且保證微液滴生成后，所述防蒸發相(2)與微液滴(1)之間留有隔離間隙；所述通孔結構內或者通孔結構頂面密封有防蒸發相(2)。
【技術特征摘要】
1.一種氣體間隔式防液滴蒸發的微流控芯片裝置，其特征在于，包括：用于生成和操縱微液滴(1)的操縱探針(7)；用于承載微液滴(1)的液滴板(6)，該液滴板(6)的液滴承載面上設有用于形成微液滴的一個或多個液滴區；密閉罩蓋在液滴板(6)液滴承載面上的防蒸發蓋板(3)，該防蒸發蓋板(3)正對所述液滴區的位置設有在生成或操縱液滴時用于供操縱探針(7)穿過的通孔結構；所述防蒸發蓋板(3)與液滴板(6)之間形成密閉空間，密閉空間內充注有氣體；且保證微液滴生成后，所述防蒸發相(2)與微液滴(1)之間留有隔離間隙；所述通孔結構內或者通孔結構頂面密封有防蒸發相(2)。2.根據權利要求1所述的氣體間隔式防液滴蒸發的微流控芯片裝置，其特征在于，所述防蒸發蓋板(3)與液滴板(6)通過間隔板(5)實現密封固定。3.根據權利要求1所述的氣體間隔式防液滴蒸發的微流控芯片裝置，其特征在于，所述液滴區為凹槽結構。4.根據權利要求1所述的氣體間隔式防液滴蒸發的微流控芯片裝置，其特征在于，所述通孔結構為設置在防蒸發蓋板(3)的相互獨立的單孔結構，每個單孔結構與所述液滴區上下對正；或者所述通孔結構為條形孔結構，或者梳形孔結構。5.根據權利要...
【專利技術屬性】
技術研發人員：方群，婁琦，李紫藝，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33
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