[发明专利]一种压电式毛细管液滴制备装置及其使用方法

说明书

本发明提供了一种压电式毛细管液滴制备装置及其使用方法，包括毛细针管、储液容器和压电陶瓷片，所述储液容器的前端设有所述毛细针管，所述储液容器的侧壁上固定有所述压电陶瓷片。本发明结构简单，将压电陶瓷片粘贴在储液容器上，施加激励电压后，储液容器端部的毛细针管会产生振动，针尖的液滴会由于振动产生旋转运动，当液滴达到一定大小时，会被离心力甩出，通过控制所施加激励信号的大小，液滴会产生不同转速，产生尺寸不一的液滴。

技术领域

本发明涉及液滴制备技术领域，尤其是涉及一种压电式毛细管液滴制备装置及其使用方法。

背景技术

液滴制备技术是一个快速发展的领域，广泛应用于生化、医学、材料等领域，如数字液滴PCR、药物筛选、单细胞RNA测序、细胞3D培养技术、纳米材料化学。液滴的制备技术经历了传统的乳化等方法、微流控微流控技术和近几年的芯片外新方法。传统的乳化法和逐层组装等液滴制备方法，由于其过程简单、效率高，至今仍然在被广泛使用，但随着生化、医学等领域的发展，越来越难以满足对液滴尺寸均匀、精确可控的需求。

微流控技术尺寸微小，响应速度快，对液滴尺寸控制精确，但存在芯片制作成本高、不利于高通量制备液滴的不足，因此，近年来，许多学者提出了多种许多芯片外的液滴制备、操控技术。

离心力制备液滴技术通过使用微型离心机平台，旋转液滴容器，利用离心力推动水溶液通过微喷口阵列，然后将微滴挤压下来，飞到油相中收集。离心力法可以生产和收集单分散液滴，以供进一步应用。然而，由于设备不能连续加载水相，所产生液滴的量较少，限制了它的应用范围。剪切力制备液滴技术是使用剪切力来切割流体。将毛细管竖直插入油(连续相)中，通过旋转毛细管并同时使用注射泵将水溶液(分散相)泵入毛细管中，由于毛细管口附近的水溶液液滴会与油相互运动，从而产恒＝生剪切力，随着液滴体积增大，剪切力克服了液滴的表面力等阻力时，便产生了液滴。然而，为了避免液滴尺寸的高多分散性，液滴生成的吞吐量相对较低(2mol/min)。

综上所述，微流控技术需要制备微通道芯片，工艺成本极高，其他芯片外技术还需使用电机等设备，结构较复杂，而结构简单的如针基系统液滴制备技术则无法制备不同尺寸的液滴，需要更换不同内径注射针。因此，目前亟需一种新型的液滴制备技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压电式毛细管液滴制备装置及其使用方法，矩形压电陶瓷片施加激励电压后毛细针管产生弯曲振动，毛细针管针尖部的液滴由于振动产生旋转运动，当液滴达到一定大小时会被离心力甩出，通过控制所施加激励信号的大小，液滴会产生不同转速产生尺寸不一的液滴。

根据本发明的一个目的，本发明提供一种压电式毛细管液滴制备装置，包括毛细针管、储液容器和压电陶瓷片，所述储液容器的前端设有所述毛细针管，所述储液容器的侧壁上固定有所述压电陶瓷片。

进一步地，所述压电陶瓷片的数量为两个，两个所述压电陶瓷片分别设置在所述储液容器相对的两个侧壁上。

进一步地，所述压电陶瓷片的极化方向为厚度方向，两个所述压电陶瓷片胶结于所述储液容器上时保持极化方向一致。

进一步地，所述压电陶瓷片和所述毛细针管采用AB胶粘接在所述储液容器上。

进一步地，所述压电陶瓷片与激励信号发生装置连接，所述激励信号发生装置的激励电压可调。

进一步地，所述储液容器的上下两端通过夹具固定，所述夹具包括两个压板，两个所述压板分别位于所述储液容器的上下两端，所述压板与所述储液容器之间设有软质材料制成的支撑垫，两个所述压板之间通过螺栓连接。

进一步地，所述储液容器的共振频率为1.4kHz。

进一步地，所述毛细针管为不锈钢毛细针管，所述储液容器为金属储液容器，所述支撑垫采用树脂材料制成。