[发明专利]一种旋转式液滴生成器

说明书

本发明公开了一种旋转式液滴生成器，主要由步进电机、曲柄连杆结构、连有玻璃毛细管或金属针头的微流控芯片、收集器皿组成；连有玻璃毛细管或金属针头的微流控芯片固定在曲柄连杆结构上，通过步进电机的驱动使玻璃毛细管或金属针头的尖端在外相液体表面做圆周运动，通过对转速的控制来制备不同尺寸的微液滴；通过加装不同的微流控芯片生成不同组分的液滴。本发明区别于传统液滴制备的方式，无外相的流体注入，不仅可以实现油包水，水包油这类单液滴的制备，同时也可用于复杂多组分液滴的制备。

技术领域

本发明涉及微流控技术，特别是一种旋转式液滴生成器。

背景技术

液滴微流控系统是近年来微流控芯片技术的一个重要分支，是一种新的操控微小体积液体的技术，液滴微流控技术即微流控芯片中具有两种及以上互不相溶的液体，比如水相和油相，通过液滴生成手段，被赋予分散相和连续相的流体，分散相以微小体积单元的液滴形式分散于连续相之中，是一种结构简单、高通量的微纳流体操控方式。

微流控芯片作为一类制备微液滴的平台，生成的液滴尺寸可控、扩散性低、生成速度快、不易交叉污染，适合进行高通量分析。根据是否借助外力驱动，基于微流控芯片的液滴生成方法一般可分为主动法和被动法两类。主动法常用方式包括电湿润法、气动法、热驱动法等，其原理是借助外力作用在液体两端产生压差，并利用液体在微流道交叉口处的剪切力和表面张力差形成液滴。被动法利用流体流动的剪切力和界面张力，通过微管道结构及调节连续相和分散相的流速值及比例来生成液滴，主要包括T型通道法、流动聚焦法和共轴聚焦法等芯片结构形式。其中,T型通道法芯片只有两个入口，是液滴微流控芯片中最简单的结构。流动聚焦法的十字交叉结构可视为是两个T型结构的结合，中间通道为连续相流体，两侧通道为分散相流体。虽然主动法可根据需要对单个液滴进行控制，在液滴的可操控性方面存在很大优势，但主动法系统相对复杂，对芯片加工的要求较高，增加了实验的难度及成本。被动法系统相对简单，操作方便，适合单纯需要大量快速生成液滴的场合，但被动法对液滴的可控性很差，无法对液滴进行主动控制。

当生成复杂多组分微液滴时，外相流量往往要达到内相的几十倍或者上百倍才能生成液滴，且外相只能在固定流量下才能生成合适的液滴尺寸。这也造成了连续相流体的巨大耗损。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本，快速稳定的旋转式液滴生成装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种旋转式液滴生成器，主要由步进电机、曲柄连杆结构、连有玻璃毛细管或金属针头的微流控芯片、收集器皿组成；连有玻璃毛细管或金属针头的微流控芯片固定在曲柄连杆结构上，通过步进电机的驱动使玻璃毛细管或金属针头的尖端在外相液体表面做圆周运动，通过对转速的控制来制备不同尺寸的微液滴；通过加装不同的微流控芯片生成不同组分的液滴。

进一步的，所述的曲柄连杆结构带动微流控芯片整体做匀速圆周运动。

进一步的，所述的步进电机为两个相同规格的步进电机，两个步进电机分别与两个曲柄相连。

进一步的，所述的两个步进电机连接在同一个驱动控制器上，保证两个电机的转动的同步性。

进一步的，连续相流体由玻璃毛细管或金属针头中流出，外相液体盛放在收集器皿中，玻璃毛细管或金属针头在连杆结构的带动下在外相液体中做圆周运动，在外相液体的剪切作用下生成液滴。

进一步的，所述的微流控芯片采用PDMS材料。

进一步的，所述的曲柄连杆结构采用铝合金材料加工而成。

进一步的，玻璃毛细管尖端刚好浸入收集器皿表面油相。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：

(1)本发明旋转式液滴生成器设计合理、结构简单、成本低廉。