[发明专利]一种用于快速制备液滴的离心微流控装置及液滴制备方法

说明书

本发明公开了一种用于快速制备液滴的离心微流控装置及液滴制备方法，属于生物医用材料技术领域，包括：具有中空内腔的内储液器与外储液器，内储液器中注入内相液，外储液器的内腔底端设有收集槽，收集槽中注入外相液，内储液器同中心线设置于外储液器的内腔中；安装于内储液器上的毛细管，毛细管的一端与内储液器的内腔相连通并且其另一端位于收集槽的上方；与内储液器相连的离心传动机构，离心传动机构能够带动内储液器高速转动并使得内相液在内储液器中做离心运动；内相液做离心运动时所受到的离心力能够挤压内相液从毛细管的一端进入管内并在毛细管的另一端生成液滴；本发明具有能够实现液滴的高通量生产同时液滴尺寸、形状灵活可控的优点。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，尤其涉及一种用于快速制备液滴的离心微流控装置及液滴制备方法。

背景技术

液滴具有良好的多样性和可设计性，在化学工程、食品工业、能源利用、生物医学工程、电子冷却和药物给药等领域具有巨大的应用潜力；液滴经过处理可转化为多种形态比如凝胶、微球等，这些微球或凝胶等具有有良好的机械特性、输运特性和释放特性；传统乳化法利用高速搅拌等方式使一种溶液分散在另一种溶液中以形成多种液滴，也可以将中间乳液进一步乳化而形成更高阶的多乳液滴，但是上述方法在制备过程中存在无法精确控制液滴尺寸、单分散性低等诸多问题；作为一种替代方法，具有流体可控性和精确乳化能力(即一次产生一个液滴)的微流控方法已被用于制备高度单分散的乳液液滴。

利用微流控技术制备微液滴的原理是通过将液体分别注入到微通道中，基于多相流体之间的剪切力，形成特定形貌的微液滴，制备的微液滴具有粒径均匀、形态结构可控等诸多优点。但由于微通道的浸润性以及高流阻等因素，传统的基于剪切力的微流控技术通常产率较低，难以满足高通量制备的要求；基于此，当下正在开展一种离心微流控技术的研究以期能解决上述技术问题，目前具体的实现方法通常是基于芯片的离心微流控方法，即利用光刻等方法制成具有复杂微通道的芯片，通过将前体溶液注入相应的微通道内反应生成液滴；虽然这种方法能够制备高度单分散的液滴，但是这种方法成本和技术要求较高，并且只能存储少量的前体溶液，极大限制了液滴的产率。

因此，目前亟需一种能够储存前体溶液并且能够控制液滴尺寸、制备效率高的液滴制备的微流控装置。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中提及的问题，提供一种用于快速制备液滴的离心微流控装置及液滴制备方法，该装置及方法具有能够控制液滴尺寸、制备效率高的优点。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

本发明首先公开了一种用于快速制备液滴的离心微流控装置，包括：具有中空内腔的内储液器与外储液器，所述内储液器中注入内相液，所述外储液器的内腔底端设有一收集槽，所述收集槽中注入外相液，所述内储液器同中心线设置于外储液器的内腔中并且所述内储液器与外储液器之间预留出间隙；安装于内储液器上的毛细管，所述毛细管的一端与内储液器的内腔相连通并且其另一端位于收集槽的上方；与内储液器相连接的离心传动机构，所述离心传动机构能够带动内储液器高速转动并进一步使得内相液在内储液器中做离心运动；内相液在做离心运动时所受到的离心力能够挤压内相液从毛细管的一端进入管内并在毛细管的另一端生成液滴；生成的液滴在惯性作用下经过内储液器与外储液器之间的间隙落入收集槽中的外相液中。

对于上述装置而言，所述离心传动机构包括同步电机轴套，所述同步电机轴套与内储液器相连接，所述同步电机轴套上设有轴套孔；调速电机A通过将电机轴固定于所述轴套孔中进而连接到同步电机轴套上；从而所述调速电机A能够通过同步电机轴套带动内储液器高速转动并进一步使得内相液在内储液器中做离心运动。

进一步地，还包括联合传动机构，所述联合传动机构包括驱动电机轴套，所述驱动电机轴套与外储液器相连接，所述驱动电机轴套上设有异形孔；调速电机B通过将电机轴固定于异形孔中进而连接到驱动电机轴套上，从而所述调速电机B能够通过驱动电机轴套带动外储液器高速转动。