[发明专利]一种双重微乳液快速制备装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于微流控技术的双重乳液快速制备装置，具体涉及的是一种为提高双重乳液制备效率而设计的具有网状结构微通道的双重乳液快速制备装置。

背景技术

双重乳液是一种高度结构化的特殊乳液，其中中间流体包裹着内流体分散于外流体中。双重乳液液滴特殊的壳-核结构使得其在在医药、食品、化工等行业有着广泛的应用。传统的双重乳液制备方法如搅拌、喷雾干燥以及膜乳化等通常伴随强烈振荡过程，存在试剂消耗大、工艺复杂、工艺耗时长、制得的双重乳液液滴形度不高、液滴大小不均一、单分散性差等诸多问题。故迫切需求开发高度单分散双重乳液的制备方法与可控性更好、原料利用率更高的制造设备，目前高品质双重乳液制备工艺中最具发展前景的当推微流控装置。基于微流控的双重乳液制备技术具有高度的可控性和原料利用率，所制备的双重乳液单分散性好、均一度高、球形度好，可用于多种流体的乳化，在生物医学、化学化工等领域有着广阔的应用前景。

微流控装置的核心组成部分为微流控芯片，微流控芯片中微通道的结构、形状和尺寸对微通道中流体的流动以及所制备的双重乳液尺寸有着决定性的影响。通常的双重乳液制备芯片结构多为单通道，一次只能产生一个双重乳液液滴，具有生产率低、制备耗时长等缺点，阻碍了微流控技术在双重乳液实际生产中的应用。提高双重乳液的生产率可以采用多个制备通道并联的方式，然而并联的制备通道需要达到很高的均一度才能保证所制得的乳液的均一性，对生产条件要求较高。另一个提高生产率的方式是采用直通道将流体分配到双重乳液生成单元中，这个方法对通道的制作要求较低，但是流体的沿程压降使得每一个双重乳液制备单元中的流体流量并非完全一致，可能会导致各单元中的流动情况有差异，进而影响到双重乳液的单分散性。

受人体呼吸循环系统网状结构的思想启迪，本发明将网状结构应用于乳液流体分配通道设计，实现外流体、中间流体和内流体均匀分配到各个双重液滴生成单元中去，进而达到充分利用微流控芯片空间、实现乳液快速生成、保证乳液液滴的均一度和单分散性等目的。

发明内容

要解决的技术问题：

本发明所要解决的技术问题是针对现有的微流控芯片乳液生成速度慢以及为提高生成速度而带来的液滴单分散性降低的缺点，提出了一种网状结构微通道的双重乳液快速生制备装置，基于该装置能实现流体均匀分配、保证双重乳液液滴球形度与单分散性并大幅度提高双重乳液制备效率。

本发明的目的是设计一种基于微流控技术的双重乳液快速制备装置，采用网状通道结构将多个双重乳液生成单元集成到一个装置中，大大减小了微流控装置体积，并且，网状流体分配通道结构实现了连续相、分散相流体的均匀分配，可实现模块化、连续化、高效的双重乳液快速生成及制备。

技术方案：为解决当前的双重乳液制备装置设计上存在的生成速度慢、流体分配不均匀的问题，本发明采用的技术方案是：

一种双重微乳液快速制备装置，其特征在于：包括液滴生成单元阵列、网状流体分配通道以及网状乳液收集通道，所述的液滴生成单元阵列由呈阵列分布的液滴生成单元组成，所述的液滴生成单元包括外流体通道、中间流体通道、内流体通道以及液滴生成单元出口，在所述的外流体通道上设置有液滴生成单元外流体入口，在所述的中间流体通道上设置有液滴生成单元中间流体入口，在所述的内流体通道设置有液滴生成单元内流体入口，在所述中间流体通道的中间流体出口与内流体通道的内流体出口之间设置有第一次流动聚焦，在所述的外流体通道出口与所述的第一次流动聚焦后设置有第二次流动聚焦，所述的网状流体分配通道由外流体网状流体分配通道、中间流体网状流体分配通道和内流体网状流体分配通道组成，所述的液滴生成单元外流体入口连接在所述的外流体网状流体分配通道出口，所述的液滴生成单元中间流体入口连接在所述的中间流体网状流体分配通道出口，所述的液滴生成单元内流体入口连接在所述的内流体网状流体分配通道出口，所述网状乳液收集通道的入口与所述的液滴生成单元出口连接。

所述的液滴生成单元阵列、网状流体分配通道以及网状乳液收集通道在空间呈上下平行布置；所述的网状流体分配通道皆由母通道和子通道组成，所述的母通道为网状结构流体通道的与流体入口连接的第0级通道，所述的母通道通过分叉生成2个子通道，其中，同级两子通道之间的夹角θ=180度，上下级通道之间的夹角α=90度。