高通量离心式液滴生成芯片设计

• 作者: 周武平 唐玉国 黎海文 蒋克明 刘聪 张涛 张志强
• 来源期刊: 光学精密工程
• 关键词: 微流控芯片 液滴 离心 微喷嘴 高通量
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械|Micro/Nano Technology and Fine Mechanics
• 页码范围: 2636-2645
• 页数: 10页
• 分类号: O652.7|O359
• 语种: 中文
• DOI: 10.37188/OPE.20202812.2636

摘要

高通量单分散纳升/皮升液滴的制备在数字PCR、质谱分析、细胞筛选等生物医学领域至关重要,而现有的技术制备速率只能达到1000/s.本文提出了一种离心力与微喷嘴阵列相结合的微流控芯片,实现了超高通量液滴的制备.首先,对离心液滴微流控芯片进行设计,通过有限元仿真详细分析了微喷嘴尺寸、离心加速度和流量等参数对液滴尺寸的影响,获得了纳升级液滴芯片的设计参数,使用微纳加工方法制作离心式液滴生成芯片,并进行了液滴的高通量生成实验.实验与仿真结果表明:液滴尺寸与离心加速度成反向关系,与微喷嘴尺寸成正向关系,并在很大的流量范围内液滴尺寸基本不变,表现出优异的鲁棒性.本液滴生成芯片在离心加速度250g～500g下,可制备液滴直径为105～145μm,制备速率达27 000个/s,且直径一致性良好(CV＜3％),证明本液滴生成芯片具有超高通量的特点.