一种单相液体驱动的微流控气泡/液滴制备装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种单相液体驱动的微流控气泡/液滴制备装置和方法。包括载玻片、点胶针头、连续相管、储液槽、分散相管，点胶针头的针座底部与载玻片固定连接，储液槽固定在载玻片上，储液槽的开口面对点胶针头，点胶针头垂直于载玻片设置，分散相管的一端伸入储液槽，另一端为自由端，连续相管的一端伸入点胶针头的针座内部，另一端穿过储液槽伸入分散相管。收集装置为敞口容器，收集装置位于分散相管的下方。制备方法简单，操作方便，同时制备出来的微气泡和微液滴尺寸均匀稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种单相液体驱动的微流控气泡/液滴制备装置和方法
本专利技术属于微流控芯片
，具体涉及一种单相液体驱动的微流控气泡/液滴制备装置和方法。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。微流控芯片技术是指使用微管道处理或操纵微小流体的系统所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。利用微流控芯片技术可以完成微液滴的制备，方法是将两种互不相溶的液体，其中的一种液体作为连续相，另一种液体作为分散相，按照一定的流速通入微流控芯片中，在流体剪切力的作用下，将分散相分割成微小体积的液滴分散于连续相液体中。此方法可产生均匀稳定的微液滴，广泛应用于化学和生物医学中。微气泡具有比表面积大、气含率高、上升速度慢和溶解度快的特点，广泛应用于生物医学、酿酒、废水处理和好氧生物养殖等领域。Terasaka等将微气泡应用于废水处理，利用微气泡比表面积大的特点，加速气体溶解，高效回收废水中的细碳颗粒。近年来关于微气泡的研究和应用得到了越来越多学者的关注，出现了很多产生微气泡的设备和技术，目前制备微气泡的方式有降压或升温成泡、剪切破碎成泡和微孔成泡等。近年来，众多学者对微气泡产生作了一系列的研究，专利技术了许多气泡发生器，Onari等专利技术了旋转液体型气泡发生器，利用高速旋转液体的离心作用来产生微气泡。Sadatomi等专利技术了文丘里气泡发生器，在圆管中部安装一个球体，形成突然缩小的流道，抽吸破碎气体形成微气泡，后来他们对上述文丘里气泡发生器作了改进，用圆孔代替球体、用嵌入式多孔板代替在管壁上开孔，同样能够产生微气泡。专利技术人发现，上述现有技术制备的微气泡尺寸稳定性较差，且制备过程较为繁琐，装置成本较高。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种单相液体驱动的微流控气泡/液滴制备装置和方法。为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：第一方面，一种单相液体驱动的微流控气泡/液滴制备装置，包括载玻片、点胶针头、连续相管、储液槽、分散相管，点胶针头的针座底部与载玻片固定连接，储液槽固定在载玻片上，储液槽的开口面对点胶针头，点胶针头垂直于载玻片设置，分散相管的一端伸入储液槽，另一端为自由端，连续相管的一端伸入点胶针头的针座内部，另一端穿过储液槽伸入分散相管。本专利技术的单相液体驱动的微流控气泡/液滴制备装置，可以用于制备微气泡和微液滴，微液滴包括油滴或水滴。原理为通过连续相流体流入分散相管，在分散相管内产生微气泡、油滴、水滴，储液槽具有放入分散相液体的作用，储液槽内分散相液体流入分散相管，在分散相管内与连续相液体相遇，产生油滴或水滴。在一些实施例中，连续相管中通入水相溶液，分散相中不通溶液或通入油相溶液；优选的，水相溶液为SDS水溶液，油相溶液为油溶红、石蜡油溶液；进一步优选的，水相溶液的质量分数为1％-2％，油相溶液的质量分数为0.1％-0.2％。在一些实施例中，连续相管中通入油相溶液，分散相管中通入水相溶液；优选的，油相溶液为span80、石蜡油溶液，水相溶液为blueO水溶液；进一步优选的，油相溶液的质量分数为1％-2％，水相溶液的质量分数为0.1％-0.2％。其中油溶红和blueO起染色作用，目的是为了方便观察实验现象，不对本实验结果产生影响。在一些实施例中，还包括收集装置，收集装置为敞口容器，收集装置位于分散相管的下方；优选的收集装置中放入连续相管内相同的溶液；进一步优选的，收集装置内放入溶液的厚度为1-3mm；优选的，分散相管与收集装置内的液面的垂直距离为1-3cm。在一些实施例中，分散相管内径D应大于连续相管外径d，且D-d≥0.4mm。分散相管内径D与连续相管外径d差值大于等于4mm。优选的，连续相管的内径为0.08-0.12mm；分散相管的外径为0.8-1mm。在一些实施例中，分散相流体出口与连续相流体出口之间的距离L≥50mm；优选的，L为90mm。在一些实施例中，储液槽内的液面高度与分散相管的顶部管口的高度差小于5mm。第二方面，一种单相液体驱动的微流控气泡/液滴的制备方法，具体步骤为：在收集装置内放入与连续相管中注入的溶液相同的溶液，将水相溶液或油相溶液注入连续相管中，待分散相管中出现气泡；利用收集装置进行收集即得到微气泡；或，当分散管中出现气泡后，在储液槽中加入油相或水相溶液，即得到为微液滴，利用收集装置进行收集。在一些实施例中，微气泡的制备方法，在收集装置内放入与连续相管中注入的溶液相同的溶液，将水相溶液注入连续相管中，待分散相管中出现气泡，利用收集装置进行收集即得到微气泡。在一些实施例中，油滴的制备方法，在收集装置内放入与连续相管中注入的溶液相同的溶液，将水相溶液注入连续相管中，待分散相管中出现气泡，向储液槽中注入油相溶液，利用收集装置进行收集即得油滴。在一些实施例中，水滴的制备方法，在收集装置内放入与连续相管中注入的溶液相同的溶液，将油相溶液注入连续相管中，待分散相管中出现气泡，向储液槽中注入水相溶液，利用收集装置进行收集即得水滴。优选的，水滴的制备过程中，在制作微流控装置之前，对分散相管的内表面进行疏水处理。进一步优选的，利用OTS液体注入分散相管内进行洗涤，然后将分散相管进行干燥。疏水处理的作用为防止形成的水滴接触到分散相管内壁时出现沾壁现象，导致水滴破裂。在一些实施例中，连续相管中注入液体的速度为0.2-5mL/min；优选的，微气泡和油滴的制备过程中，连续相管中注入速度为1-5mL/min；优选的，水滴的制备过程中，连续相管中注入速度为0.2-0.4mL/min。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种可以制备微气泡和微液滴的微流控装置，该装置只需控制连续相流体的流量，即可完成上述制备过程。相比于传统技术，上述装置制作简单方便，成本较低，可以重复使用；制备方法简单，操作方便，同时制备出来的微气泡和微液滴尺寸均匀稳定。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本次专利技术的微流控装置结构示意图；图2为本次专利技术的微流控装置二维示意图；图3为利用本次专利技术装置制备气泡时分散相流体通道内气泡现象图；图4为利用本次专利技术装置制备气泡时不同水相流速下产生气泡的光学显微镜图；图5为利用本次专利技术装置制备油滴时不同水相流速下产生油滴的光学显微镜图；图6为利用本次专利技术装置制备水滴时不同油相流速下产生水滴的光学显微镜图；其中，1、载玻片，2、点胶针头，3、连续相管，4、连续相流体入口，5、连续相流体通道，6、连续相流体出口，7、分散相管，8、分散相流体入口，9、分散相流体通道，10、分散相流体出口，11、储液槽，12、培养皿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单相液体驱动的微流控气泡/液滴制备装置，其特征在于：包括载玻片、点胶针头、连续相管、储液槽、分散相管，点胶针头的针座底部与载玻片固定连接，储液槽固定在载玻片上，储液槽的开口面对点胶针头，点胶针头垂直于载玻片设置，分散相管的一端伸入储液槽，另一端为自由端，连续相管的一端伸入点胶针头的针座内部，另一端穿过储液槽伸入分散相管。/n

【技术特征摘要】
1.一种单相液体驱动的微流控气泡/液滴制备装置，其特征在于：包括载玻片、点胶针头、连续相管、储液槽、分散相管，点胶针头的针座底部与载玻片固定连接，储液槽固定在载玻片上，储液槽的开口面对点胶针头，点胶针头垂直于载玻片设置，分散相管的一端伸入储液槽，另一端为自由端，连续相管的一端伸入点胶针头的针座内部，另一端穿过储液槽伸入分散相管。


2.根据权利要求1所述的单相液体驱动的微流控气泡/液滴制备装置，其特征在于：制备气泡或油滴时，连续相管中通入水相溶液，分散相中不通溶液或通入油相溶液；优选的，水相溶液为SDS水溶液，油相溶液为油溶红、石蜡油溶液；进一步优选的，水相溶液的质量分数为1％-2％，油相溶液的质量分数为0.1％-0.2％。


3.根据权利要求1所述的单相液体驱动的微流控气泡/液滴制备装置，其特征在于：制备水滴时，连续相管中通入油相溶液，分散相管中通入水相溶液；优选的，油相溶液为span80、石蜡油溶液，水相溶液为blueO水溶液；进一步优选的，油相溶液的质量分数为1％-2％，水相溶液的质量分数为0.1％-0.2％。


4.根据权利要求1所述的单相液体驱动的微流控气泡/液滴制备装置，其特征在于：还包括收集装置，收集装置为敞口容器，收集装置位于分散相管的下方；优选的收集装置中放入连续相管内相同的溶液；进一步优选的，收集装置内放入溶液的厚度为1-3mm；优选的，分散相管与收集装置内的液面的垂直距离为1-2cm。


5.根据权利要求1所述的单相液体驱动的微流控气泡/液滴制备装置，其特征在于：分散相管内径D应大于连续相管外径d，且D-d≥0.4mm；优选的，连续相管的内径为0.08-0.12mm；分散相管的外径为0.8-1mm；
或，分散相流体出口与连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：满佳，满录明，张松，李剑峰，李东海，李建勇，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37