[发明专利]基于准二维协同流动的多种液滴制备装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于准二维协同流动的多种液滴制备装置及其控制方法，包括两相输入系统和微液滴制备单元，所述两相输入系统和液滴制备单元相连；所述两相输入系统包括连续相注射泵、离散相注射泵和芯片接头，芯片接头上设有连续相输入口和离散相输入口；所述的液滴制备单元包括芯片主体，芯片主体内设有与连续相输入口和离散相输入口相连接的集成微通道；通过配置连续相和离散相在集成微通道内的多种流通组合，实现单组分液滴、多组分液滴或包裹液滴的尺寸和生成频率的调节。本发明简化液滴制备工艺，降低液滴制备成本，实现微液滴的高通量可控制备，从而为化工和生物制药等领域的发展提供技术支持。

技术领域

本发明涉及化工、生物医学、制药、食品、化妆品等涉及微流控技术的领域，特别涉及基于准二维协同流动的多种液滴制备装置及控制方法。

背景技术

微米及以下尺度的液滴广泛应用于医学分析、药物制备、精细化工，食品化妆品乳液制备等领域，目前微液滴的制备方法主要有混合搅拌法、膜乳化法、喷雾法以及微流控制备法等；其中，微流控制备法是利用微纳尺度下流体在特殊结构中的流动机制制备液滴，此方法产生的液滴单分散性高，可控性强，与其他方法相比具有显著的优越性。利用微流控技术制备液滴的方法主要包括T型通道法、台阶乳化法和协同流动法等；其中，协同流动法具有可控性好、剪切力小、生产频率高等特点，在实际应用中优势明显；然而，通过制备同轴套管等加工方法制造协同流所需设备的生产工艺复杂，成本较高，不易集成，不利于实际工业化生产。此外，大批量制备多组份液滴也是国内外一项技术难题。实现单组份或多组份液滴的低成本高通量可控生产，对于各相关领域具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于准二维协同流动的多种液滴制备装置及其控制方法；本发明简化液滴制备工艺，降低液滴制备成本，实现微液滴的高通量可控制备，从而为化工和生物制药等领域的发展提供技术支持。

本发明的技术方案：基于准二维协同流动的单组分液滴制备装置，包括两相输入系统和微液滴制备单元，所述两相输入系统和液滴制备单元相连；

所述两相输入系统包括连续相注射泵、离散相注射泵和芯片接头；所述的芯片接头包括芯片接头主体，芯片接头主体上部设有1个连续相输入口和1个离散相输入口；连续相输入口与连续相注射泵相连，离散相输入口与离散相注射泵相连；芯片接头主体的底部设有与芯片接头主体的连续相输入口和离散相输入口对应相连的输出针头；

所述的微液滴制备单元包括芯片主体，芯片主体的上部设有数量大于等于3的奇数条集成微通道，集成微通道与芯片接头主体的输出针头相连接；芯片主体的下部设有与集成微通道相连的矩形微通道，矩形微通道的底部为液滴出口，液滴出口进行远距离传输、连接微通道传输或者浸入装有连续相的容器中；

所述的连续相输入口与奇数道的集成微通道相连，所述的离散相输入口与偶数道的集成微通道相连。

上述的基于准二维协同流动的单组分液滴制备装置中，所述矩形微通道与离散相之间的接触角大于90度。

基于准二维协同流动的多组分液滴制备装置，包括两相输入系统和微液滴制备单元，所述两相输入系统和液滴制备单元相连；

所述两相输入系统包括连续相注射泵、离散相注射泵和芯片接头；所述的芯片接头包括芯片接头主体，芯片接头主体上部设有1个连续相输入口和N个离散相输入口；连续相输入口与连续相注射泵相连，离散相输入口与离散相注射泵相连；芯片接头主体的底部设有与芯片接头主体的连续相输入口和离散相输入口对应相连的输出针头；

所述的微液滴制备单元包括芯片主体，芯片主体的上部设有N+2条集成微通道，集成微通道与芯片接头主体的输出针头相连接；芯片主体的下部设有与集成微通道相连的矩形微通道，矩形微通道的底部为液滴出口，液滴出口进行远距离传输、连接微通道传输或者浸入装有连续相的容器中；