[发明专利]一种制备单分散非牛顿微液滴的微流控装置及方法

权利要求书

1.一种制备单分散非牛顿微液滴的微流控装置，其特征在于，所述的微流控装置主要由微流控芯片(3)、声波控制系统及储液池(7)组成；

所述的微流控芯片(3)由连续相入口(3-1)、离散相入口(3-2)、交叉通道(3-3)、直通道(3-4)和样品出口(3-6)组成流动聚焦通道；连续相入口(3-1)、离散相入口(3-2)分别用于引入连续相和具有非牛顿性质的离散相，与连续相入口(3-1)相连的微通道分成两条分支，两条分支分别对称位于与离散相入口(3-2)相连的微通道的两侧，三路微通道汇聚在交叉通道(3-3)处，离散相在直通道(3-4)内形成稳定的射流柱(3-5)；直通道(3-4)的出口端为样品出口(3-6)，样品出口(3-6)连接储液池(7)用作收集形成的微液滴；

所述的声波控制系统包括压电基底(5)、压电基底(5)上设有两组对称的弧形叉指换能器(4)以及信号发生器(6)；所述压电基底(5)与微流控芯片(3)贴合，所述压电基底(5)上设有两组对称的弧形叉指换能器(4)，在水平方向上远离交叉通道(3-3)，垂直方向上关于直通道(3-4)对称；所述信号发生器(6)的正负两极与弧形叉指换能器(4)连接，用于调节输出的表面声波的振幅及频率。

2.根据权利要求1所述的一种制备单分散非牛顿微液滴的微流控装置，其特征在于，所述的微通道的主体是长度为厘米级的直通道，直通道截面的宽度与高度均为百微米级；直通道宽高比为1。

3.根据权利要求1所述的一种制备单分散非牛顿微液滴的微流控装置，其特征在于，弧形叉指换能器(4)的中心点距离直通道的边界要求：在确保封闭微流控通道无泄漏的情况下，使弧形叉指换能器(4)与直通道(3-4)边缘的距离缩小至10μm。

4.根据权利要求1所述的一种制备单分散非牛顿微液滴的微流控装置，其特征在于，注射器(1)、导管(2)及储液池(7)构成流路；其中，注射器(1)通过导管(2)与微流控芯片(3)的连续相入口(3-1)、离散相入口(3-2)连接，用于将离散相和连续相引入微流控通道。

5.根据权利要求1所述的一种制备单分散非牛顿微液滴的微流控装置，其特征在于，微流控芯片(3)使用PDMS材料，经过配胶、匀胶、倒胶、干燥、切胶、打孔、清洗的微加工方法，通过与洁净的载玻片键合而成。

6.根据权利要求1所述的一种制备单分散非牛顿微液滴的微流控装置，其特征在于，所述的弧形叉指换能器(4)弧度呈60°，包括10对叉指，指条宽度为25μm。

7.根据权利要求1所述的一种制备单分散非牛顿微液滴的微流控装置，其特征在于，所述压电基底(5)为双面抛光的128°Y切铌酸锂(128°Y-cut LiNbO3)与微流控芯片(3)贴合。

8.采用权利要求1-7任一所述的微流控装置制备单分散非牛顿微液滴的方法，其特征在于，具体过程为：将离散相和连续相同时注入通道中，二者在交叉通道(3-3)相遇，两侧连续相对离散相的挤压以及拉伸主导的流场将离散相驱动成一个稳定的射流柱(3-5)，然后开启声波控制系统，装置即开始工作；在声场作用下射流柱(3-5)不稳定界面段被截断丢弃，构建均匀的液柱，之后通过信号发生器(6)调节表面声波的频率及振幅，生成稳定单分散的非牛顿微液滴，生成的液滴由储液池(7)收集；微流控芯片(3)中直通道(3-4)是射流柱(3-5)及液滴生成的物理空间，液滴生成是在表面声波效应作用下实现的，通过控制声场强度及频率，实现尺寸不同、生成频率不同的液滴生成。