微液滴生成装置、系统及生成方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种微液滴生成装置、系统及方法，涉及微量液体的量取、分配技术领域。本发明专利技术微液滴生成装置，包括微管道，所述微管道具有输出第一液体的第一开口，还包括旋转振动机构，所述旋转振动机构用于驱动所述微管道旋转振动。本发明专利技术的微液滴生成装置采用了旋转振动驱动微管道，在通过旋转振动而产生的高频周期性惯性力和离心力的作用下，微管道内液体在注射入另一种不相溶液体时产生的乳化微液滴大小精密可控，从而使得大批量液滴生成的体积误差可控。

Microdroplet Generation Device, System and Method

【技术实现步骤摘要】
微液滴生成装置、系统及生成方法
本专利技术涉及微量液体的量取、分配
，特别是涉及一种基于微管道的微液滴生成装置、系统及生成方法。
技术介绍
目前在医学临床检验、纳米材料制备、食品及环境监测、生化分析等应用领域都有着对微量液体精确操作的广泛需求。微量液体操作的核心技术之一是把微升量级的液体进一步分割为纳升甚至皮升体积的微反应体系。微反应体系生成的一个主要技术分支是乳化微液滴生成。近些年来，在文献中报道了多种微液滴生成技术如膜乳化法、喷雾乳化法、微流控芯片法、微管道注射/喷射法等。近期专利号为ZL201410655191.5的中国专利技术专利和公开号为CN104815709A的中国专利申请进一步优化了通过微管道生成乳化微液滴的方法。乳化微液滴这些方法在实际应用中都各存在一定的缺点。专利号为ZL201410655191.5的中国专利技术专利的方法利用微量液体在气液相界面变换时的界面能和流体剪切力，克服液体在微通道出口的表面张力和附着力，使流出微管道管口的液滴能顺利地脱离微管道，并在不相溶液体中形成大小可控的液滴。但是这种方法需要微管道在液面上下切割运动，需要对微管道相对于液面的起始和终点位置进行高精度的定位，在工程实现上难度很大。公开号为CN104815709A的中国专利申请的方法通过微管道在液体里的圆周或者螺旋匀速运动产生的剪切力切断注入的不相溶液体而形成液滴，但是这种方法由于微管道产生液滴的大小受到各种系统因素变化的影响较大(比如液体的粘稠度、环境的温度、运动速度、运动轨迹等)，并且这一误差会随着产生液滴的数量增多而积累，因而大批量液滴生成的体积大小均一性的控制难度很大。
技术实现思路
基于此，有必要针对目前的问题，提供一种体积误差小的微液滴生成装置，同时还提供了一种采用上述微液滴生成装置的生成系统及生成方法。上述目的通过下述技术方案实现：一种微液滴生成装置，包括微管道，所述微管道具有输出第一液体的第一开口，还包括旋转振动机构，所述旋转振动机构用于驱动所述微管道旋转振动。在其中一个实施例中，所述微液滴生成装置还包括流体驱动机构，所述流体驱动机构通过细管与所述微管道的第二开口相连通。在其中一个实施例中，所述旋转振动机构包括旋转电机、旋转轴和接头，所述旋转电机的输出端与所述旋转轴相连接，所述接头沿着与所述旋转轴轴线相垂直的方向固定连接在所述旋转轴上，所述微管道安装在所述接头上。在其中一个实施例中，所述接头为管状，具有内部相连通的第三开口和第四开口，所述细管连接在所述第三开口上，所述微管道的第二开口连接在所述第四开口上。在其中一个实施例中，所述微液滴生成装置还包括退针机构，所述退针机构包括退针板和退针板驱动组件，所述退针板上开设有退针孔，所述退针孔套设在所述接头的外部，所述微管道的第二开口套设在所述第四开口的外部，且与所述退针板相对，所述退针板驱动组件用于驱动所述退针板向所述微管道的方向运动。在其中一个实施例中，所述接头的第四开口的外部呈上大下小的圆台状。在其中一个实施例中，所述退针板驱动组件包括退针板驱动电机、第一丝杠和第一丝杠螺母，所述退针板驱动电机的输出端与所述第一丝杠相连接，所述第一丝杠螺母与所述第一丝杠配合安装，所述退针板与所述第一丝杠螺母相连接。另一种结构下所述退针板驱动组件包括：第一气缸和第一固定螺母，第一气缸固定安装在安装支架上，第一固定螺母与第一气缸活塞杆前端配合安装，退针板与第一固定螺母相连接。在其中一个实施例中，所述旋转振动机构还包括安装支架，所述旋转电机和所述退针板驱动电机分别固定安装在所述安装支架上。在其中一个实施例中，所述微液滴生成装置还包括纵向移动机构，所述纵向移动机构包括第一安装板、纵向移动驱动组件和纵向滑动组件，所述安装支架通过所述纵向滑动组件安装在所述第一安装板上，所述纵向移动驱动组件用于驱动所述安装支架沿着所述纵向滑动组件滑动。在其中一个实施例中，所述纵向移动驱动组件包括纵向移动驱动电机、第二丝杠和第二丝杠螺母，所述纵向移动驱动电机固定安装在所述第一安装板上，所述纵向移动驱动电机的输出端与所述第二丝杠相连接，所述第二丝杠螺母与所述第二丝杠配合安装，所述安装支架与所述第二丝杠螺母相连接。另一种结构下所述纵向移动驱动组件包括：纵向移动齿轮驱动电机、第一齿轮和第一齿条，纵向移动齿轮驱动电机固定安装在安装支架上，纵向移动驱动电机的输出端与第一齿轮相连接，第一齿条固定在第一安装板上，第一齿条与第一齿轮配合安装。在其中一个实施例中，所述流体驱动机构包括注射器和注射器驱动组件，所述注射器的进出液口通过所述细管与所述微管道的第二开口相连通。在其中一个实施例中，所述流体驱动机构还包括三通换向阀和储液罐，所述微管道的第二开口、所述注射器的进出液口和所述储液罐的出液口与所述三通换向阀的三个接口相连通。在其中一个实施例中，所述微管道、接头、细管、注射器和三通换向阀分别为多个，多个所述接头在所述旋转轴上间隔排列，多个所述微管道分别安装在一个所述接头上，每根所述细管的两端分别与一个所述微管道的第二开口和一个所述三通换向阀的第一接口相连通，每个所述注射器的进出液口与一个所述三通换向阀的第二接口相连通，所述储液罐的出液口与多个所述三通换向阀的第三接口相连通。在其中一个实施例中，所述流体驱动机构还包括安装块，多个所述三通换向阀和所述注射器固定安装在所述安装块上，所述安装块内开设有多个第一流道、多个第二流道、一个第三流道和多个分液流道，每个所述第一流道的两端分别与一根细管和一个所述三通换向阀的第一接口相连通，每个所述第二流道的两端分别与一个所述注射器的进出液口和一个所述三通换向阀的第二接口相连通，所述第三流道与所述储液罐和多个所述分液流道相连通，每个所述分液流道与一个所述三通换向阀的第三接口相连通。在其中一个实施例中，所述注射器驱动组件包括注射器驱动电机、第三丝杠和第三丝杠螺母，所述注射器驱动电机的输出端与所述第三丝杠相连接，所述第三丝杠螺母与所述第三丝杠配合安装，多个所述注射器的推杆与所述第三丝杠螺母相连接。另一种结构下注射器驱动组件包括：注射器齿轮驱动电机、第二齿轮和第二齿条，注射器驱动电机的输出端与第二齿轮相连接，第二齿条与第二安装板相连接，第二齿条与第二齿轮配合安装，多个注射器的推杆通过连接件与注射器齿轮驱动电机相连接。在其中一个实施例中，所述流体驱动机构还包括第二安装板，所述安装块和所述注射器驱动电机固定安装在所述第二安装板上。在其中一个实施例中，所述流体驱动机构还包括整合安装板，所述安装块、所述注射器驱动电机、所述纵向移动驱动电机、所述纵向滑动组件固定安装在所述整合安装板上。在其中一个实施例中，所述旋转电机为振镜电机。在其中一个实施例中，所述微管道的第一开口和第二开口之间具有容积为10μL～100μL的储液腔。本专利技术还提供一种微液滴生成系统，包括以上任一项所述的微液滴生成装置和生成容器，所述生成容器内盛放有与所述第一液体不相溶的第二液体，所述旋转振动机构用于驱动所述微管道的第一开口在所述生成容器中的第二液体液面下旋转振动，使第一液体在第二液体液面下生成微液滴。在其中一个实施例中，还包括样本容器，所述样本容器中盛放有所述第一液体。在其中一个实施例中，还包括耗材架，所述耗材架上放置有所述为微管道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微液滴生成装置，包括微管道(100)，所述微管道(100)具有输出第一液体(130)的第一开口(110)，其特征在于，还包括旋转振动机构(200)，所述旋转振动机构(200)用于驱动所述微管道(100)旋转振动。

【技术特征摘要】
1.一种微液滴生成装置，包括微管道(100)，所述微管道(100)具有输出第一液体(130)的第一开口(110)，其特征在于，还包括旋转振动机构(200)，所述旋转振动机构(200)用于驱动所述微管道(100)旋转振动。2.根据权利要求1所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述微液滴生成装置还包括流体驱动机构(300)，所述流体驱动机构(300)通过细管(310)与所述微管道(100)的第二开口(120)相连通。3.根据权利要求2所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述旋转振动机构(200)包括旋转电机(210)、旋转轴(220)和接头(230)，所述旋转电机(210)的输出端与所述旋转轴(220)相连接，所述接头(230)沿着与所述旋转轴(220)轴线相垂直的方向固定连接在所述旋转轴(220)上，所述微管道(100)安装在所述接头(230)上。4.根据权利要求3所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述接头(230)为管状，具有内部相连通的第三开口(231)和第四开口(232)，所述细管(310)连接在所述第三开口(231)上，所述微管道(100)的第二开口(120)连接在所述第四开口(232)上。5.根据权利要求4所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述微液滴生成装置还包括退针机构(400)，所述退针结构(400)用于使所述微管道(100)与所述接头(230)分离。6.根据权利要求5所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述退针机构(400)包括退针板(410)和退针板驱动组件(420)，所述退针板(410)上开设有退针孔(411)，所述退针孔(411)套设在所述接头(230)的外部，所述微管道(100)的第二开口(120)套设在所述第四开口(232)的外部，且与所述退针板(410)相对，所述退针板驱动组件(420)用于驱动所述退针板(410)向所述微管道(100)的方向运动。7.根据权利要求6所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述接头(230)的第四开口(232)的外部呈上大下小的圆台状。8.根据权利要求6所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述退针板驱动组件(420)可由丝杠结构或气缸结构实现：丝杠结构包括退针板驱动电机(421)、第一丝杠(422)和第一丝杠螺母(423)，所述退针板驱动电机(421)的输出端与所述第一丝杠(422)相连接，所述第一丝杠螺母(423)与所述第一丝杠(422)配合安装，所述退针板(410)与所述第一丝杠螺母(423)相连接；气缸结构下包括第一气缸(1421)、第一固定螺母(1422)。所述第一气缸(1421)活塞杆前端与所述第一固定螺母(1423)配合安装，所述退针板(410)与所述第一固定螺母(1423)相连接。9.根据权利要求8所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述旋转振动机构(200)还包括安装支架(240)，所述旋转电机(210)和所述退针板驱动电机(421)、第一气缸(1421)分别固定安装在所述安装支架(240)上。10.根据权利要求9所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述微液滴生成装置还包括纵向移动机构(500)，所述纵向移动机构(500)包括第一安装板(510)、纵向移动驱动组件(520)和纵向滑动组件(530)，所述安装支架(240)通过所述纵向滑动组件(530)安装在所述第一安装板(510)上，所述纵向移动驱动组件(520)用于驱动所述安装支架(240)沿着所述纵向滑动组件(530)滑动。11.根据权利要求10所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述纵向移动驱动组件可由丝杠结构或齿条结构实现：丝杠结构包括纵向移动驱动电机(521)、第二丝杠(522)和第二丝杠螺母(523)，所述纵向移动驱动电机(521)固定安装在所述第一安装板(510)上，所述纵向移动驱动电机的输出端与所述第二丝杠(522)相连接，所述第二丝杠螺母(523)与所述第二丝杠(522)配合安装，所述安装支架(240)与所述第二丝杠螺母(523)相连接；齿条结构包括纵向移动齿轮驱动电机(1521)、第一齿轮(1522)和第一齿条(1523)，所述纵向移动齿轮驱动电机(1521)固定安装在所述支架(240)上，所述纵向移动齿轮驱动电机(1521)的输出端与所述第一齿轮(1522)相连接，所述第一齿条(1523)与所述第一齿轮(1522)配合安装，所述第一齿条(1523)固定安装在所述第一安装板(510)上。12.根据权利要求3所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述流体驱动机构(300)包括注射器(350)和注射器驱动组件(320)，所述注射器(350)的进出液口通过所述细管(310)与所述微管道(100)的第二开口(120)相连通。13.根据权利要求12所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述流体驱动机构(300)还包括三通换向阀(330)和储液罐，所述微管道(100)的第二开口(120)、所述注射器(350)的进出液口和所述储液罐的出液口与所述三通换向阀(330)的三个接口相连通。14.根据权利要求13所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述微管道(100)、接头(230)、细管(310)和注射器(350)分别为多个，多个所述接头(230)在所述旋转轴(220)上间隔排列，多个所述微管道(100)分别安装在一个所述接头(230)上，每根所述细管(310)的两端分别与一个所述微管道(100)的第二开口和所述三通换向阀(330)的第一接口相连通，每个所述注射器(350)的进出液口与所述三通换向阀(330)的第二接口相连通，所述储液罐的出液口与所述三通换向阀(330)的第三接口相连通。15.根据权利要求14所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述三通换向阀(330)为多个，每个所述三通换向阀(330)的第一接口与一根所述细管(310)相连通，每个所述三通阀(330)的第二接口与一个所述注射器(350)的进出液口相连通，多个所述三通换向阀(330)的第三接口与所述储液罐的出液口同时相连通。16.根据权利要求15所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述流体驱动机构(300)还包括安装块(340)，多个所述三通换向阀(330)和所述注射器(350...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昂，
申请(专利权)人：北京致雨生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11