[发明专利]基于密度调控的高通量液滴生成和收集装置

说明书

本发明公开了一种基于密度调控的高通量液滴生成和收集装置，包括箱体以及设置在箱体内的液滴高通量生成模块、浮力调节模块和液滴快速收集模块；所述液滴生成模块、浮力调节模块和所液滴收集模块由下而上位于所述箱体。液滴高通量生成部分模块下层的具有流体均匀分散结构的微通道底板可以实现分散相液体的均匀注入，上层的具有两级压力梯度的阵列通孔的盖片层可以实现液滴的大量生成，稳定生产液滴时的压力，避免相互间的扰动，控制生成液滴的大小，避免液滴碰撞而产生损伤。浮力调节模块通过对连续相液体密度的调节来改变分散相液体受到的浮力和表面张力，实现基于密度调控的液滴生成，控制生成液滴的大小以及调节液滴生成的速率。

技术领域

本发明涉及一种液滴生成和收集装置，具体涉及的是一种为实现液滴量产和控制液滴生成速率而设计的基于密度调控的高通量的液滴生成和收集装置。

背景技术

微液滴是近年来在微流控芯片上发展起来的一种操控微小体积液体的技术，其原理为：将两种互不相溶的液体，其中一种作为连续相，另一种作为分散相，连续相和分散相同时进入微通道后，在微通道的作用下，分散相以微小体积单元的形式分布于连续相中，形成一系列离散的微液滴，每个微液滴可以作为一个微反应器，完成一组化学或生物反应。

目前，在微流控芯片中制备微液滴主要是依靠设计不同的微通道来连续生成。但是现有的微流控芯片中的液滴生成方式还难以实现不仅单分散性好，而且能够高通量生产的微液滴，因此在将液滴应用于较大通量的液滴筛选和合成的场合时，难以满足大量液滴生产的需求。同时在微通道中很难保证各通道中流体的量相对一致，液滴流经管道时会发生碰撞，严重影响液滴的形状。现有的调节液滴生成速度的方式有改变分散相或连续相的注入速度，但其实现方式是一次一滴乳化的形式，影响液滴的大量生成，而如果将高密度液体直接注入生成装置中，液体很难混合均匀，导致各处液体密度分布不均，影响液滴的生成。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供了一种基于密度调控的高通量液滴生成和收集装置，该装置能够实现大量生产均匀液滴、控制液滴生成和上升速度以及有效快速收集液滴。

为解决液滴生成装置上存在的技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于密度调控的高通量液滴生成和收集装置，其特征在于：包括箱体以及设置在箱体内的液滴高通量生成模块、浮力调节模块和液滴快速收集模块；所述液滴生成模块、浮力调节模块和所液滴收集模块由下而上位于所述箱体；

所述液滴高通量生成模块由微通道底层和盖片层组成；所述微通道底层具有流体均匀分散结构的微通道，该微通道包括主管路微通道及与主管路微通道相连接的多个H型分叉微通道，分散相液体通过主管路微通道流入至H型分叉微通道末端；所述盖片层具有两级压力梯度阵列通孔，每个通孔的下级与上级截面比值为6-21，所述两级压力梯度阵列通孔的底部与H型分叉微通道的末端重合；

所述浮力调节模块由流体进口通道、流体出口通道、连续相通道和密度计组成；所述连续相通道为由分布管在平面内折绕形成的窗格结构，在分布管上设置有分布小孔，高密度连续相液体通过位于分布管上分布小孔注入所述箱体中，所述密度计从所述的液滴快速收集模块的顶部置入所述的箱体中的连续相液体中，用来测量所述箱体中连续相液体的密度。

通过所述液体进口通道和所述的出口通道分别注入高密度液体和排出低密度液体，控制通过液体进、出口通道中液体的流量来调整连续相的密度，从而调节分散相液体受到的浮力和表面张力，达到控制液滴的生成速度、液滴的生成大小和液滴上升速度的目的。

所述液滴快速收集模块由液滴上升通道、液滴储存室和出口组成；液滴在所述箱体内连续相液体的浮力作用下通过所述液滴上升通道进入所述液滴储存室。

所述液滴高通量生成模块在所述箱体的截面内分成多个区域，每个区域上方设置一个所述液滴上升通道。

所述液滴上升通道呈喇叭形。