[实用新型]一种基于大孔灌流微球的多通道液滴生成装置

说明书

一种基于大孔灌流微球的多通道液滴生成装置，涉及微流控液滴生成领域。液滴生成装置设有毛细管、大孔灌流微球、液体输送装置和液滴收集装置；大孔灌流微球固定于毛细管端口，大孔灌流微球具有多个贯穿孔道；所述毛细管为分散相通道；所述液体输送装置用于输送分散相；所述液滴收集装置用于盛装连续相并用于收集液滴。克服了现有液滴制备的缺点，利用大孔灌流微球内部丰富均匀的孔隙，显著提高了液滴制备通道的密度，大幅提高了液滴生成通量，能够在短时间内实现液滴的大量制备，同时也能控制液滴尺寸的高度均一性，且易于实现批量平行液滴制备，具有巨大的应用潜力。

技术领域

本实用新型涉及微流控液滴生成领域，特别是涉及基于大孔灌流微球的多通道液滴生成装置。

背景技术

微流控液滴制备技术是近年发展起来的一项全新的微小液滴制备和操作技术，利用两种不相溶的液相，利用剪切力、表面张力等将流体分割为一定体积的液滴。由于微小液滴在传质、传热、物质交换、定量控制等方面的优势，近年来微流控液滴技术引起来广泛的关注和研究。

目前，液滴的制备主要是通过连续相和分散相之间交叉和相对运动，从而形成液滴，如利用压力泵将分散相和连续相通过T型通道法、流式聚焦法和共轴流法，是分散相液体在连续相的作用下来生成液滴，以上三种方法在芯片法和毛细管通道法中都有广泛应用。但在实际应用中，分散相和连续相的动力源(压力泵、注射泵等)在长时间的操作过程中，容易出现不稳定进而影响液滴生成大小的均匀性和一致性；另一个缺点是不能实现高密度的多通道并行，液滴体积均为纳升级别，或者更小，如何实现大规模制备也是一个重要挑战。

发明内容

本实用新型的目的是提供液滴生成装置简单、次间重现性好、易于实现批量平行液滴制备，使液滴制备通量和精准度获得显著提高的一种基于大孔灌流微球的多通道液滴生成装置。

本实用新型设有毛细管、大孔灌流微球、液体输送装置和液滴收集装置；所述大孔灌流微球固定于毛细管端口，大孔灌流微球具有多个贯穿孔道；所述毛细管为分散相通道；所述液体输送装置用于输送分散相；所述液滴收集装置用于盛装连续相并用于收集液滴。

所述分散相被液体输送装置以一定流速输送入毛细管内，经过大孔灌流微球内部的孔道后，被切割成一定尺寸的液滴，并被收集于盛装连续相的容器中。

所述液体输送装置可采用注射泵、注射器针筒、蠕动泵、高压泵等可以以精确流速输送液体的装置。

本实用新型中基于大孔灌流微球内部具有丰富的微米级孔道，用于实现多通道液滴生成的目的。

本实用新型中所用毛细管的材质可采用有机聚合物材料或无机材料，所述有机聚合物材料可采用聚醚醚酮(PEEK)等，所述无机材料可采用石英、金属等。所述毛细管的内径可为10～500μm。

本实用新型中大孔灌流微球的材质可以是二氧化硅无机材料、有机聚合物材料、有机无机杂化材料，大孔灌流微球含有丰富的内径1μm左右的大孔。

本实用新型中大孔灌流微球固定于毛细管端口的方法可以是基于基石效应(KeyStone Effect)、热变形机械挤压等物理方法，也可以是利用化学反应方法黏合在喷口处。

本实用新型中分散相通过大孔灌流微球制备出液滴后，基于连续相和分散相密度的差异，液滴可以上浮至连续相液面，也可以下沉至连续相底部，或均匀分散于连续相内部。

本实用新型中单次液滴制备过程中，可以平行使用多根装有大孔灌流微球的毛细管，实现多道平行多通道液滴制备。

以下给出本实用新型的制备方法：

基于基石效应，将灌流硅球固定于毛细管的端口，再将毛细管有大孔灌流微球的一端放入盛有氟碳-40连续相的容器内，毛细管有大孔灌流微球的另一端利用PEEK软管与注射器相连，以水/甲醇(1/1，v/v)为分散相，将连续相压入毛细管内，即快速生成大量液滴。