基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置，属于微流控技术领域，该装置主要由振动的压电悬臂梁带动探针干扰未破碎的射流柱，所述探针粘接在压电悬臂梁的自由端附近；所述射流柱通过基于液驱流动聚焦形成，驱动液从驱动液入口流经圆孔，对由针管通入的微液滴相提供剪切力形成稳定的锥形，微液滴相进而穿过圆孔形成射流柱，容器里面的液体通过出口流出。当加压电悬臂梁的扰动时，压电悬臂梁的振动带动探针干扰射流柱，本实用新型专利技术技术方案通过控制压电悬臂梁的驱动电压、驱动频率或驱动波形来控制射流柱破碎产生的微液滴尺寸、生成频率。

Micro droplet active preparation device based on fluid driven flow focused jet disturbance

The utility model discloses a hydraulic flow focusing jet disturbance micro droplet preparation device based on active, which belongs to the field of microfluidic technology, the device is mainly composed of the vibration of the piezoelectric cantilever driven jet column probe is no interference broken, the probe in the piezoelectric cantilever beam from the near end; the jet through the hydraulic flow focusing form based on the driving fluid from the driving fluid flowing through the entrance hole, forming a stable cone of a needle tube into the micro droplet phase with shear stress, micro droplet phase and then passes through the holes to form a jet column inside the container through the liquid outlet. When the perturbation pressure electric cantilever beam, vibration piezoelectric cantilever probe driven by jet interference, the technical proposal of the utility model by controlling the piezoelectric cantilever driving voltage, the driving frequency or driving waveform to control the jet due to breaking the micro droplet size and frequency generation.

【技术实现步骤摘要】
基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置
本技术涉及微流控
，尤其涉及一种基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置。
技术介绍
微滴的形成过程很直观地说明了微流体处理的复杂性。与表面张力有关的相对小的力在微滴形成过程中产生高度的非线性且对外部干扰异常敏感。从连续液相形成液滴，需要引入能量进而转换成微滴形成后的表面能量。当此能量仅来源于流体压力，并无外界能量输入时，为被动控制；相反，在微滴生成过程中，有外界能量输入时为主动控制。被动控制的经典结构为：T型和流动聚焦型。这两种结构的被动控制主要是通过改变流量或压力来实现。被动控制的最大问题是：响应时间太长，通常为几秒钟甚至几分钟。较长的响应时间主要受制于相对较大的流体阻力。在预先设置好的流量与压力下，此时若想得到一个特定尺寸的微滴，唯一的办法就是调节液体属性和通道的形状。根据外部输入能量类型的不同，微滴主动控制生成主要分为：热控制、磁控制、气驱/液驱控制和压电控制等。由于压电驱动具有很快的响应，一般可达到200μs，所以对于压电主动激励制备微液滴的研究受到越来越多的关注，目前压电扰动的引入主要针对微流控芯片，且均在射流形成之前，如在进口管道上引入压电圆片、压电双晶片或压电叠堆的振动来控制微液滴形成的体积或频率。相比于微流控芯片的微液滴制备，利用液驱流动聚焦的微液滴制备具有很多优势，如低成本，高包封率，高产量等。二维平面的微流控芯片技术所生成的微液滴经常与腔壁接触而变形。目前对基于液驱的流动聚焦，通常是改变流量来改变生成微液滴的尺寸和生成频率，但是改变的幅度有限，流量太大和太小都不易行程稳定的锥形，而且生成的微液滴尺寸均匀度差，常伴有卫星液滴的出现，因此如何对外部的扰动的影响也小，浸润性问题也得到进一步改善的进行主动制备微液滴是需要解决的问题。
技术实现思路
基于现有技术所存在的问题，本技术的目的是提供一种基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置，通过主动控制制备微液滴。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：本技术实施方式提供一种基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置，包括:压电装置和探针；其中，所述压电装置设在射流柱容器的上方，所述探针设置在所述压电装置上，所述探针的前端伸入所述射流柱容器的液体内并处于所述射流柱容器内射流柱上方，所述压电装置能振动带动所述探针振动干扰未破碎的射流柱形成微滴。由上述本技术提供的技术方案可以看出，本技术实施例提供的基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置，其有益效果为：能准确的控制扰动过程，方便的通过主动控制制备所需尺寸、生成频率的微液滴。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1是本技术实施例提供的微液滴主动制备装置结构示意图；图2是本技术实施例提供的扰动射流的针管为同轴包裹管体的结构示意图；图3是本技术实施例提供的带圆形开口的探针的结构示意图；图4是本技术实施例提供的压电装置采用压电简支梁的结构示意图；图中：1-射流柱，2-针管，3-微滴相入口，31-核相，32-壳相，4-锥形体，5-驱动液入口，6-圆孔，7-探针，71-圆形开口，8-压电悬臂梁，9-出口，10-容器本体，11-压电简支梁。具体实施方式下面结合本技术的具体内容，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术的保护范围。如图1所示，本技术实施例一种基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置，能主动控制制备微液滴，包括:压电装置和探针；其中，所述压电装置设在射流柱容器的上方，所述探针设置在所述压电装置上，所述探针的前端伸入所述射流柱容器的液体内并处于所述射流柱容器内射流柱上方，所述压电装置能振动带动所述探针振动干扰未破碎的射流柱形成微滴。这种结构的容器中，射流柱通过基于液驱流动聚焦形成，驱动液从驱动液入口流经圆孔，对由针管通入的微液滴相提供剪切力形成稳定的锥形，微液滴相进而穿过圆孔形成射流柱，容器里面的液体通过出口流出。参见图1，上述制备装置中，压电装置采用一端固定而另一端为自由端的压电悬臂梁，所述探针的后端连接于所述压电悬臂梁的自由端，具体的探针粘接在压电悬臂梁的自由端附近。参见图4，上述制备装置中，压电装置采用两端固定的压电简支梁，所述探针的后端连接于所述压电简支梁的中间部位，具体可设置在压电简支梁的中点。上述制备装置中，所述探针由绝缘材料制成；或者，所述探针由绝缘材料制成，所述探针前端设有供所述射流柱通过的圆形开口(参见图3)，这种结构的探针，初始状态时射流柱与探针的圆形开口同心，压电装置振动时带动探针即扰动了射流柱。上述制备装置中，射流柱容器包括：容器本体，设置在所述容器本体上端的驱动液入口；设置在所述驱动液入口下方的所述容器本体上的微滴相入口，该微滴相入口内设有针管，所述针管的前端出口与所述容器本体上对应设置的圆孔对应，所述针管能输出基于液驱流动聚焦在所述容器本体内的液体内形成射流柱；所述射流柱后方的所述容器本体上对应设有出口。上述制备装置中，针管为单筒管体或为同轴包裹管体；所述容器本体采用透明外壳。本技术实施例提供一种基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备方法，采用本技术所述的主动制备装置，包括以下步骤：通过控制所述主动制备装置的压电装置的驱动电压、驱动频率或驱动波形来控制所述探针干扰射流柱破碎产生的微液滴尺寸和生成频率，所述驱动电压小于压电装置的击穿电压，所述驱动频率为压电装置及探针在液体中的振动频率，所述驱动波形为正弦波、方波或锯齿波中的任一种。上述方法中，微液滴相可以由核相与壳相形成，核相也可以是多核结构，进而形成具有核壳结构的射流柱，通过压电装置的扰动，即形成核壳结构的微液滴；本技术的制备装置由振动的压电悬臂梁带动位于射流柱正上方的探针干扰未破碎的射流柱形成微液滴，从而主动控制制备所需均匀尺寸、生成频率的微液滴，避免了以往控制流量形成微液滴所存在的改变的幅度有限，流量太大和太小都不易行程稳定的锥形，响应时间较长，通常为几秒钟，而且生成的微液滴尺寸均匀度差，常伴有卫星液滴的出现等问题。下面对本技术实施例具体作进一步地详细描述。如图1所示，本技术实施例提供一种基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置，该装置主要由振动的作为压电装置的压电悬臂梁8带动探针7干扰未破碎的射流柱1，压电悬臂梁8上的探针7位于射流柱1正上方，所述探针7粘接在压电悬臂梁8的自由端附近；所述射流柱1通过基于液驱流动聚焦形成，驱动液从驱动液入口5流经圆孔6，对由针管2通入的微液滴相3提供剪切力形成稳定的锥形4，微液滴相3进而穿过圆孔6形成射流柱1，容器10里面的液体通过出口9流出。只将探针7伸入液体中，既解决了压电悬臂梁8的绝缘问题，又减小了液体阻力。当不加压电悬臂梁8的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置，其特征在于，包括:压电装置和探针；其中，所述压电装置设在射流柱容器的上方，所述探针设置在所述压电装置上，所述探针的前端伸入所述射流柱容器的液体内并处于所述射流柱容器内射流柱上方，所述压电装置能振动带动所述探针振动干扰未破碎的射流柱形成微滴。

【技术特征摘要】
1.一种基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置，其特征在于，包括:压电装置和探针；其中，所述压电装置设在射流柱容器的上方，所述探针设置在所述压电装置上，所述探针的前端伸入所述射流柱容器的液体内并处于所述射流柱容器内射流柱上方，所述压电装置能振动带动所述探针振动干扰未破碎的射流柱形成微滴。2.根据权利要求1所述的基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置，其特征在于，所述压电装置采用一端固定而另一端为自由端的压电悬臂梁，所述探针的后端连接于所述压电悬臂梁的自由端。3.根据权利要求1所述的基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置，其特征在于，所述压电装置采用两端固定的压电简支梁，所述探针的后端连接于所述压电简支梁的中间部位。4.根据权利要求1至3任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：司廷，黄芳胜，吴强，朱志强，杨超宇，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34