微流控芯片的制作方法

1.本技术涉及微流控技术领域，尤其涉及一种微流控芯片。


背景技术：

2.近年来，微流控系统作为一种能够集合多种功能模块的平台，已被广泛应用于生物和化学领域。微流控芯片又称芯片实验室，可以将常规的生物化学反应集成到几平方厘米的芯片内。其中，基于微液滴的微流控芯片通过微米级的通道，将单细胞及反应物包裹在皮升级容量的微液滴中，得到多个互相之间不受干扰的微小反应体系，完成对单细胞的分析。由于微流控制备的微液滴只需要很少的反应试剂就能够达到超高通量，因此在细胞的研究中越来越受到关注。
3.在生成微液滴后，还需要捕获所述微液滴并对微液滴进行孵育，使包裹于微液滴中的单细胞与反应物充分结合。现有技术中使用的微液滴捕获和孵育器件通常分为阵列式、分支式、高度差式和串联狭缝式等。其中，阵列式器件和分支式器件分别在微通道中设计特殊的立柱或分支结构，利用微通道中的流速压力变化捕获液滴，使液滴静止于器件中进行孵育，然而阵列式器件中立柱的尺寸需要匹配相应大小的微液滴，没有普适性，而分支式器件捕获的微液滴也会受到器件结构的限制。高度差式器件需要在器件中设计复杂的高度变化，减缓微液滴的流速以达到孵育的目的，然而这导致器件本身结构复杂，且无法应用于尺寸较小的微液滴中。串联狭缝式器件通过与微液滴形状相匹配的通道捕获液滴，达到孵育观察的目的，然而通道的设计需要匹配相应大小的微液滴，同样没有普适性。


技术实现要素：

4.为解决现有技术以上至少一不足之处，有必要提供一种微流控芯片。
5.本技术提供一种微流控芯片，包括液滴入口、液滴出口、液滴孵育通道、连续相通道和汇流通道。所述液滴孵育通道连接所述液滴入口，用于供连续相及由所述连续相携带的多个液滴流入所述液滴孵育通道。所述连续相通道位于所述液滴孵育通道至少一侧，且通过开口与所述液滴孵育通道连通，使得所述连续相与所述液滴分离后通过所述开口进入所述连续相通道，且所述液滴在所述液滴孵育通道中进行孵育。所述连续相通道和所述液滴孵育通道交汇于汇流通道，使所述连续相和孵育后的所述液滴于所述汇流通道处重新汇聚。所述液滴出口连接所述汇流通道。
6.在一些可能的实现方式中，所述连续相通道的数量为两个，两个所述连续相通道位于所述液滴孵育通道相对的两侧。
7.在一些可能的实现方式中，定义沿所述液滴入口至所述液滴出口的方向为第一方向，一所述连续相通道至另一所述连续相通道的方向为第二方向，所述连续相通道沿所述第一方向分为连续相主体通道和连续相汇聚通道，沿所述第二方向上，所述连续相汇聚通道的宽度小于所述连续相主体通道的宽度。所述液滴孵育通道沿所述第一方向分为液滴主体通道和液滴汇聚通道，沿所述第二方向上，所述液滴汇聚通道的宽度小于所述液滴主体
通道的宽度。所述连续相汇聚通道和所述液滴汇聚通道交汇于所述汇流通道。
8.在一些可能的实现方式中，沿所述第二方向上，所述液滴汇聚通道的宽度沿所述第一方向逐渐减小。
9.在一些可能的实现方式中，每一所述连续相通道临近所述液滴出口的一端部设有挡块，所述挡块用于阻挡所述连续相通道的部分所述端部，所述连续相通道未被阻挡的另一部分所述端部形成所述连续相汇聚通道。
10.在一些可能的实现方式中，所述液滴主体通道远离所述液滴汇聚通道的端部的宽度沿所述第一方向逐渐增大。
11.在一些可能的实现方式中，所述连续相通道和所述液滴孵育通道之间设有多个第一立柱，相邻两个所述第一立柱之间设置有所述开口。
12.在一些可能的实现方式中，所述第一立柱为多排，相邻两排的所述第一立柱交错设置，使相邻两排的所述第一立柱之间的所述开口交错设置。
13.在一些可能的实现方式中，所述微流控芯片还包括设置于所述连续相主体通道中的多个第二立柱。
14.在一些可能的实现方式中，所述微流控芯片还包括设置于所述液滴入口远离所述液滴孵育通道的一侧的混匀通道，所述混匀通道包括多个弯曲部和多个平直部，每一所述平直部的至少一端部连接有一个所述弯曲部。
15.本技术将液滴孵育通道中的连续相与液滴分离，从而降低液滴孵育通道中液滴的流速，实现液滴孵育和观察的目的，孵育时间准确可控，避免连续相流量过大导致液滴孵育通道中液滴流速过大、孵育时间不足的问题。本技术不需要在器件中设计复杂的高度变化来减缓液滴的流速，也不需要增加液滴孵育通道的横向长度来延长孵育时间，有利于简化芯片结构。再者，本技术也不需要设计与液滴形状匹配的通道来捕获液滴而达到孵育观察的目的，本技术的孵育过程对液滴大小没有严格的要求，具有普适性。
附图说明
16.图1为本技术一实施方式提供的微流控芯片的整体结构示意图。
17.图2为图1所示的微流控芯片中液滴生成模块、液滴孵育模块和液滴分选模块的连接示意图。
18.图3为图2所示的液滴孵育模块于一实施例中的示意图。
19.图4为图3所示的液滴孵育模块沿a-a处的剖面示意图。
20.图5为图3所示的液滴孵育模块沿b-b处的剖面示意图。
21.图6为图3所示的液滴孵育模块沿c-c处的剖面示意图。
22.图7为图2所示的液滴孵育模块的第一混匀通道的示意图。
23.图8为本技术的液滴孵育模块于另一实施例中的示意图。
24.图9为图8所示的液滴孵育模块于第一立柱和开口处的局部示意图。
25.主要元件符号说明
26.芯片本体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ127.基底
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1a
28.盖板
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1b
29.液滴生成模块
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10
30.第一连续相入口
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11
31.第一分散相入口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
12
32.第二分散相入口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
13
33.第一汇流通道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
14
34.第一液滴出口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
15
35.第一电极灌制口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
16
36.第二电极灌制口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
17
37.液滴孵育模块
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20
38.第一液滴入口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
21
39.第二液滴出口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
22
40.液滴孵育通道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
23
41.第二连续相通道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
24
42.第一立柱
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
25
43.第二汇流通道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
26
44.第二立柱
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
27
45.第一混匀通道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
28
46.液滴分选模块
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30
47.第二液滴入口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
31
48.第二连续相入口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
32
49.第三汇流通道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
33
50.液滴收集出口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
34
51.废弃液滴出口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
35
52.第二混匀通道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
36
53.第三电极灌制口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
37
54.第四电极灌制口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
38
55.第五电极灌制口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
39
56.第六电极灌制口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
39’57.第三混匀通道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40
58.微流控芯片
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
100
59.第一连续相通道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
110
60.第一分散相通道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
120
61.第二分散相通道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
130
62.第一电极流道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
160
63.第二电极流道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
170
64.液滴主体通道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
231
65.液滴汇聚通道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
232
66.连续相主体通道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
241
67.连续相汇聚通道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
242
68.挡块
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
243
69.开口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
250
70.弯曲部
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
281
71.平直部
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
282
72.液滴通道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
310
73.第三连续相通道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
320
74.第三电极流道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
370
75.第四电极流道
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
380
76.第一段
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2311
77.第二段
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2312
78.第三段
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2313
79.第四段
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2314
80.第五段
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2321
81.第六段
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2322
82.夹角
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
θ1、θ2、θ3、θ483.角度
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ω
84.长度
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l、l1、l
1a
、l
1b
、l
1c
、l2、l3、l4、l5、l6、l785.宽度
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
w1、w2、w3、w4、w5、w6、w7、w8、w986.间距
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
d1、d2、d3、d487.倒圆半径
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀr88.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本技术。
具体实施方式
89.为能进一步阐述本技术达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施方式，对本技术具体实施方式、结构、特征及其功效，作出如下详细说明。
90.请参阅图1和图2，本技术一实施方式提供一种微流控芯片100，包括芯片本体1。芯片本体1包括基底1a和设置于基底1a上的盖板1b。基底1a上设有液滴生成模块10、液滴孵育模块20和液滴分选模块30。液滴孵育模块20连接于液滴生成模块10与液滴分选模块30之间。在一实施例中，液滴生成模块10、液滴孵育模块20和液滴分选模块30沿同一方向排列。
91.如图2所示，液滴生成模块10用于生成液滴。在本实施方式中，液滴生成模块10包括第一连续相入口11、第一连续相通道110、第一分散相入口12、第一分散相通道120、第二分散相入口13、第二分散相通道130、第一汇流通道14和第一液滴出口15。其中，第一连续相入口11连接第一连续相通道110，第一分散相入口12连接第一分散相通道120，第二分散相入口13连接第二分散相通道130。第一连续相通道110、第一分散相通道120和第二分散相通道130汇聚于第一汇流通道14，且第一汇流通道14连接第一液滴出口15。
92.第一连续相入口11作为连续相(如油相)进入液滴生成模块10的入口，连续相经第一连续相入口11进入第一连续相通道110。第一分散相入口12作为第一分散相(如反应液，水相)进入液滴生成模块10的入口，第一分散相经第一分散相入口12进入第一分散相通道120。第二分散相入口13作为第二分散相(如生物样本，水相)进入液滴生成模块10的入口，
生物第二分散相经第二分散相入口13进入第二分散相通道130。第一分散相和生物第二分散相于交汇处形成层流，再与第一连续相通道110汇流于第一汇流通道14。此时，上述层流在连续相的剪切力作用下被截成多个液滴，并在两相之间界面张力的作用下被连续相包覆，例如，当连续相为油相，分散相为水相时，则形成多个油包水的微液滴。第一液滴出口15作为液滴流出液滴生成模块10的出口。
93.其中，生物样本为生物液体样本，例如，可以是人或者其它动物的血液、血浆、血清、组织液、淋巴液、尿液等，或是培养微生物或者细胞的培养液。生物样本含有目标待检物(内含物)。目标待检物可以是但不限于蛋白质、核酸、脂质体、肽段、核苷酸、氨基酸、病毒、细菌、寄生虫、细胞以及其它一些单分子或者复合体等。
94.裂解是获取生物样本内目标检测物的关键步骤。本技术的微流控芯片100采用电裂解法进行裂解。如图2所示，一实施例中，液滴生成模块10还包括两个第一电极灌制口16和两个第二电极灌制口17。每一第一电极灌制口16和其中一第二电极灌制口17对应。第一电极灌制口16和第二电极灌制口17分别连接第一电极流道160和第二电极流道170，而第一电极流道160和第二电极流道170分别位于第二分散相通道130相对的两侧。
95.其中一第一电极灌制口16用于插入第一电极金属条，第一电极金属条可以是低熔点的金属，其在加热后流入第一电极流道160，从而在第一电极流道160中形成第一电极(图未示)。对应的第二电极灌制口17用于插入第二电极金属条，第二电极金属条可以是低熔点的金属，其在加热后流入第二电极流道170，从而在第二电极流道170中形成第二电极(图未示)。另一第一电极灌制口16和对应的第二电极灌制口17作为大气连通口用于连通大气，从而保证第一电极和第二电极可以顺利成型。第一电极和第二电极中的其中一个为正极，另一个为负极。第一电极和第二电极之间用于产生电场，当生物样本流经第二分散相通道130时，所述电场用于使目标待测物裂解。从而，后续反应液可以与生物样本内的目标待测物反应，形成携带可检测标记物的检测产物。例如，反应液可以含有裂解液(如溶菌酶)和反应底液，溶菌酶有利于细胞裂解，导致细胞内含物(如核酸)释放，后续反应底液可与裂解后的细胞内含物发生反应。
96.在一实施例中，连续相的流量为0.5～20μl/min，第一分散相的流量为0.05～1μl/min，第二分散相的流量为0.05～1μl/min。液滴的粒径为15～100μm。
97.请一并参照图3，液滴孵育模块20包括第一液滴入口21、第二液滴出口22、液滴孵育通道23、两个第二连续相通道24、以及第二汇流通道26。液滴孵育通道23位于第一液滴入口21和第二液滴出口22之间。两个第二连续相通道24位于液滴孵育通道23的两侧。液滴孵育通道23通过开口250分别与两个第二连续相通道24连通。在一实施例中，每一第二连续相通道24和液滴孵育通道23之间可设有多个第一立柱25，相邻两个第一立柱25之间设置有所述开口250。
98.其中，第一液滴入口21连接第一液滴出口15。经第一液滴出口15流出的液滴由第一液滴入口21流入，并流经液滴孵育通道23。在流动阻力的作用下，分散相和连续相分离，具体为：流速较快的连续相会通过开口250流出液滴孵育通道23并进入两侧的第二连续相通道24；同时，流速较慢的分散相(即包括第一分散相和第二分散相在内的液滴)未能通过开口250而留在液滴孵育通道23内，并在剩余的流体压力作用下沿着液滴孵育通道23流动。因此，液滴孵育通道23内的液滴流速降低，便于液滴孵育和观察。其中，所述孵育指在一定
孵育时间内使液滴内的目标检测物和反应底液混合均匀并连接。在一实施例中，所述孵育时间为1～60秒。
99.其中，预先定义液滴孵育模块20具有两两垂直的第一方向、第二方向和第三方向。第一方向为沿第一液滴入口21至第二液滴出口22的方向，即芯片本体1的长度方向。第二方向为沿一第二连续相通道24至另一第二连续相通道24的方向，即芯片本体1的宽度方向。第三方向为芯片本体1的厚度方向，即垂直于纸面的方向，图2中未标注。可以理解，以下提及的各部分的“长度”为沿第一方向上的长度，各部分的“宽度”为沿第二方向上的宽度，各部分的“高度”为沿第三方向上的高度。
100.在一实施例中，沿第一方向，第一液滴入口21的宽度逐渐增大，第一液滴入口21每一侧与第一方向之间的夹角θ1为5～30度。每一开口250的长度l2(即相邻两个第一立柱25之间的距离)和宽度均为5～50μm，使得开口250能够在允许连续相通过的同时阻止液滴通过。多个第一立柱25的长度l1均相同，为20～100μm。
101.在一实施例中，每一第二连续相通道24沿第一方向分为连续相主体通道241和连续相汇聚通道242。连续相主体通道241沿第一方向和第二方向所定义的横截面可以设置为矩形，连续相汇聚通道242的宽度小于连续相主体通道241的宽度。液滴孵育通道23沿第一方向分为液滴主体通道231和液滴汇聚通道232。液滴主体通道231沿第一方向和第二方向所定义的横截面可以设置为矩形，液滴汇聚通道232的宽度小于液滴主体通道231的宽度。连续相汇聚通道242和液滴汇聚通道232交汇于第二汇流通道26，第二汇流通道26连接第二液滴出口22。在一实施例中，每一第二连续相通道24临近第二液滴出口22的一端部设有挡块243。挡块243用于阻挡所述第二连续相通道24的部分所述端部，所述第二连续相通道24未被阻挡对的另一部分所述端部则形成连续相汇聚通道242。
102.在一实施例中，液滴汇聚通道232的宽度沿第一方向逐渐减小，液滴汇聚通道232自身的角度ω为15～60度。连续相汇聚通道242和液滴汇聚通道232相邻两侧之间的夹角θ2(即挡块243自身所呈角度)为35～80度。第二汇流通道26的外侧与每一第二连续相通道24的外侧连接处圆滑过渡，且所述连接处的倒圆半径r为50～200μm。
103.请一并参照图4至图6，在一实施例中，第一液滴入口21的宽度w1为100～200μm，连续相主体通道241的宽度w2为400～1200μm，连续相汇聚通道242的宽度w3为50～200μm，第一立柱25的宽度w4为5～50μm。液滴主体通道231的宽度w5为100～400μm，液滴主体通道231的长度l(参图3)为6000～10000μm，液滴主体通道231的高度为5～50μm。连续相汇聚通道242和液滴汇聚通道232之间的间距d1为200～400μm。液滴汇聚通道232宽度w6为100～200μm。
104.如此，液滴主体通道231中的液滴流动至液滴汇聚通道232时可以按一定的顺序排列(单排排列)而不至于扎堆。连续相和孵育后的液滴于交汇处重新汇聚。第二液滴出口22作为液滴流出液滴孵育模块20的出口。
105.由于液滴主体通道231沿第一方向和第二方向所定义的横截面为矩形，因此液滴主体通道231的宽度沿第一方向大致相同。在另一实施例中，连续相主体通道241和液滴主体通道231的横截面并不限于矩形，也可以根据实际需要进行变更。如图8和图9所示，液滴主体通道231远离液滴汇聚通道232的端部的宽度沿第一方向逐渐增大，具体地，定义液滴主体通道231沿第一方向依次划分为第一段2311、第二段2312、第三段2313和第四段2314，第一段2311的宽度沿第一方向逐渐增大。因此，当液滴由第一液滴入口21流入液滴主体通
道231时，连续相能更快地与液滴分离并经开口250进入两侧的第二连续相通道24，避免液滴堆积。在本实施例中，第一段2311与第一方向之间的夹角θ3小于等于45度。进一步地，沿第一方向，第一液滴入口21的宽度也可以逐渐减小，此时，第一液滴入口21每一侧与第一方向之间的夹角θ1为0～20度，从而避免液滴刚进入液滴主体通道231流速几乎保持不变而堆积于两侧死角位置。
106.更进一步地，为了减小开口250中连续相的流速，避免连续相流速过大时携带部分液滴通过开口250并发生堵塞的情况，本实施例还设置第一立柱25为多排结构，从而增加液滴主体通道231和连续相主体通道241之间供连续相流动的流道数量，即分散连续相流量。即，每一排的多个第一立柱25沿第一方向排列，多排第一立柱25沿第二方向层叠。图8和图9中示例出第一段2311、第二段2312和第三段2313的第一立柱25均设有三排，第四段2314的第一立柱25设有两排，然而本技术对第一立柱25的排数并不作限制。其中，相邻两排的第一立柱25交错设置，使得相邻两排的开口250也交错设置。如此，连通连续相主体通道241内的连续相经临近液滴主体通道231的第一排第一立柱25的开口250流出时会受到第二排第一立柱25的阻挡，进而向该第一立柱25两侧的开口250分别流出，由第二排第一立柱25的开口250流出时情况类似，因此起到了分散连续相流量的作用。
107.在本实施例中，对于第一段2311、第二段2312、第三段2313和第四段2314中的任一者，相邻两排的第一立柱25沿第二方向的距离d3与每一排相邻两个第一立柱25之间的距离d4相同，均为5～50μm。第一段2311中多个第一立柱25的长度l1相同，均为20～100μm，第一段2311的长度l3为200～1000μm。第二段2312中多个第一立柱25的长度l1相同，均为20～100μm，第二段2312的长度l4为800～1600μm。第三段2313中，第一排中每一第一立柱25的长度l
1a
为40～200μm，大于其它排第一立柱25的长度l1，第三段2313的长度l5为600～2000μm。第四段2314第一排的第一立柱25的长度l
1b
为200～1000μm，大于第二排第一立柱25的长度l
1c
和l1，第四段2314的长度为连续相主体通道241的总长度l与第一段2311的长度l3、第二段2312的长度l4和第三段2313的长度l5之差。其中，长度l
1b
与长度l
1c
的差值为l1。在第四段2314的第二排中，长度为l
1c
和长度为l1的第一立柱25交替排列，l
1c
》l1。
108.也就是说，第一段2311和第二段2312的第一排第一立柱25的长度最小。因此，当液滴由第一液滴入口21流入前段的液滴主体通道231时，连续相得以更快地与液滴分离并经开口250进入两侧的第二连续相通道24。随着液滴在液滴主体通道231流动，液滴主体通道231连续相含量变少，因此可设置第三段2313和第四段2314的第一排第一立柱25的长度相对增加。
109.另外，为了对孵育后的液滴进行分散，使相邻液滴之间的间距控制在使得后续液滴分选模块30能够进行独立分选的范围，液滴汇聚通道232的结构也可以作变更。如图9所示，液滴汇聚通道232的宽度沿第一方向逐渐减小后保持一致，即，液滴汇聚通道232沿第一方向分为第五段2321和第六段2322。第五段2321的宽度沿第一方向逐渐减小，第五段2321的长度l6为100～200μm。第六段2322的宽度沿第一方向保持不变，第六段2322的长度l7为100～200μm，第六段2322的宽度w8与孵育后的液滴尺寸匹配，为20-60μm。第五段2321的每一侧与第六段2322的每一侧之间的夹角为θ4，连续相汇聚通道242末端的每一侧与第一方向之间的夹角也为θ4，θ4为110～150度。连续相汇聚通道242的宽度w9为100～200μm。本技术的液滴孵育模块20将液滴孵育通道23中的连续相与液滴分离，从而降低液滴孵育通道23中
液滴的流速，实现液滴孵育和观察的目的，其中由于液滴孵育通道23长度一定且液滴流速降低，因此孵育时间准确可控，避免连续相流量过大导致液滴孵育通道23中液滴流速过大、孵育时间不足的问题。本技术不需要在器件中设计复杂的高度变化来减缓液滴的流速，也不需要增加液滴孵育通道23的横向长度来延长孵育时间，有利于简化芯片结构。在一实施例中，芯片本体1的高度为10～50μm。再者，本技术也不需要设计与液滴形状匹配的通道来捕获液滴而达到孵育观察的目的，本技术的孵育过程对液滴大小没有严格的要求，具有普适性。此外，分离出来的连续相在孵育结束后，能够与孵育后的液滴重新汇聚，避免了物料的浪费，节约制备成本。
110.请再次参阅图1和图3，在一实施例中，液滴孵育模块20还包括设置于连续相主体通道241中的多个第二立柱27。第二立柱27固定于连续相主体通道241的底部与盖板1b的下表面之间，用于在连续相主体通道241中起支撑作用。进一步地，每一连续相主体通道241中的多个第二立柱27可以沿第一方向间隔排列，相邻两个第二立柱27的间距d2为200～400μm。每一第二立柱27沿芯片本体1的延伸平面的横截面形状可以设置为正多边形或圆形。如图5所示，每一第二立柱27的宽度w7为50～200μm。
111.请一并参照图2和图7，在一实施例中，液滴孵育模块20还包括设置于第一液滴出口15和第一液滴入口21之间的第一混匀通道28。第一混匀通道28包括多个弯曲部281和多个平直部282，每个平直部282的至少一端部连接有一个弯曲部281。例如，第一混匀通道28可为蛇形弯道。如此，第一混匀通道28能够连续改变经第一液滴出口15流出的液滴的流动方向，使液滴在惯性的作用下整齐单排流动以减少聚集成团扎堆。具体地，当液滴从左侧流入第一混匀通道28，遇到第一个弯曲部281时会紧贴最大半径一侧流动，到第二个弯曲部281时沿最小半径一侧流动，到第三个弯曲部281时沿最大半径一侧流动，依次类推。其中，平直部282的作用在于拉开前后液滴之间的距离，加强液滴整齐单排流动的效果。
112.请再次参阅图2，液滴分选模块30包括第二液滴入口31、液滴通道310、第二连续相入口32、第三连续相通道320、第三汇流通道33、液滴收集出口34和废弃液滴出口35。其中，第二液滴入口31连接液滴通道310，第二连续相入口32连接第三连续相通道320。液滴通道310和第三连续相通道320汇聚于第三汇流通道33。液滴收集出口34和废弃液滴出口35连接第三汇流通道33。
113.其中，第二液滴入口31连接第二液滴出口22。经第二液滴出口22流出的液滴由第二液滴入口31流入。第二连续相入口32作为连续相(如油相)进入液滴分选模块30的入口，连续相经第二连续相入口32进入第三连续相通道320，与液滴交汇后带动液滴在第三汇流通道33中运输。在一实施例中，第二连续相入口32与动力产生装置(图未示)连通。动力产生装置用于产生动力，使连续相在所述动力作用下引入第三连续相通道320并带动液滴运输。动力产生装置可以为负压产生器或正压产生器。
114.在一实施例中，液滴分选模块30还包括设置于第二液滴入口31和第二液滴出口22之间的第二混匀通道36。第二混匀通道36可具有与第一混匀通道28相似的结构，用于使经第二液滴出口22流出的液滴整齐单排流动以减少聚集成团扎堆。
115.其中，分选为获得液滴后的关键步骤，用于从所有液滴中提取具有期望性状目标检测物的液滴(以下称为：待测液滴)。而含有不期望产物或缺少靶向目标检测物的液滴(以下称为：废弃液滴)需通过分选去除。在一实施例中，液滴分选模块30还包括第三电极灌制
口37和第四电极灌制口38。第三电极灌制口37和第四电极灌制口38分别连接第三电极流道370和第四电极流道380，而第三电极流道370和第四电极流道380分别位于第三汇流通道33相对的两侧。
116.第三电极灌制口37用于插入第三电极金属条，第三电极金属条在加热后流入第三电极流道370，从而在第三电极流道370中形成第三电极(图未示)。第四电极灌制口38用于插入第四电极金属条，第四电极金属条在加热后流入第四电极流道380，从而在第四电极流道380中形成第四电极(图未示)。第三电极和第四电极中的其中一个为正极，另一个为负极。第三电极和第四电极之间用于产生电场，当液滴流经第三汇流通道33时，所述电场用于使微液滴发生偏转，液滴中的待测液滴在偏转后进入液滴收集出口34，而液滴中的废弃液滴在偏转后进入废弃液滴出口35，从而实现分选的目的。
117.具体地，可通过液滴信号采集装置(如高速相机、荧光检测器和拉曼光谱检测器，图未示)采集液滴中的液滴信号，并根据所采集的液滴信号判断所述液滴为待测液滴或是废弃微液滴。当判断为待测液滴时，第三电极和第四电极之间的电场用于使液滴偏转至液滴收集出口34；当判断为废弃液滴时，第三电极和第四电极之间的电场用于使液滴偏转至废弃液滴出口35。在一实施方式中，第二连续相的流量为1～20μl/min，使得第二连续相带动液滴运输时，相邻两个液滴之间的距离大于分选所需的最小距离200μm。
118.在一实施例中，液滴分选模块30还包括第五电极灌制口39和第六电极灌制口39’。第五电极灌制口39和第六电极灌制口39’分别连接第五电极流道(图未示)和第六电极流道(图未示)，而第五电极流道和第六电极流道分别位于第三汇流通道33相对的两侧。第五电极流道和第六电极流道可位于第三电极流道370和第四电极流道380之前或之后。
119.第五电极灌制口用于插入第五电极金属条，第五电极金属条在加热后流入第五电极流道，从而在第五电极流道中形成第五电极。第六电极灌制口用于插入第六电极金属条，第六电极金属条在加热后流入第六电极流道，从而在第六电极流道中形成第六电极。第五电极和第六电极中的其中一个为正极，另一个为负极。第五电极和第六电极作为屏蔽电极，用于避免液滴在偏转电场的影响下在前端聚集。
120.如图2所示，在一实施例中，液滴分选模块30还包括设置于液滴收集出口34和废弃液滴出口35之前的第三混匀通道40。第三混匀通道40可具有与第一混匀通道28相似的结构，用于使偏转后的液滴整齐单排流动以减少聚集成团扎堆。
121.需要说明的是，本技术中的各种入口和出口设置于芯片本体1的表面。各种通道均位于芯片本体1的内部。在一实施例中，各种入口和出口可均位于芯片本体1的同一表面，即均位于基底1a表面或盖板1b表面。
122.本技术将液滴生成模块10、液滴孵育模块20和液滴分选模块30整合至同一芯片上形成一体化芯片，避免了多个芯片整合可能会造成的生物样本间交叉污染问题以及流体的不稳定问题。
123.以上，仅是本技术的较佳实施方式而已，并非对本技术任何形式上的限制，虽然本技术已是较佳实施方式揭露如上，并非用以限定本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本技术技术方案内容，依据本技术的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本技术技术方案的范围内。