一种旋转式液滴生成器制造技术

本发明专利技术公开了一种旋转式液滴生成器，主要由步进电机、曲柄连杆结构、连有玻璃毛细管或金属针头的微流控芯片、收集器皿组成；连有玻璃毛细管或金属针头的微流控芯片固定在曲柄连杆结构上，通过步进电机的驱动使玻璃毛细管或金属针头的尖端在外相液体表面做圆周运动，通过对转速的控制来制备不同尺寸的微液滴；通过加装不同的微流控芯片生成不同组分的液滴。本发明专利技术区别于传统液滴制备的方式，无外相的流体注入，不仅可以实现油包水，水包油这类单液滴的制备，同时也可用于复杂多组分液滴的制备。备。备。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转式液滴生成器


[0001]本专利技术涉及微流控技术，特别是一种旋转式液滴生成器。

技术介绍

[0002]液滴微流控系统是近年来微流控芯片技术的一个重要分支，是一种新的操控微小体积液体的技术，液滴微流控技术即微流控芯片中具有两种及以上互不相溶的液体，比如水相和油相，通过液滴生成手段，被赋予分散相和连续相的流体，分散相以微小体积单元的液滴形式分散于连续相之中，是一种结构简单、高通量的微纳流体操控方式。
[0003]微流控芯片作为一类制备微液滴的平台，生成的液滴尺寸可控、扩散性低、生成速度快、不易交叉污染，适合进行高通量分析。根据是否借助外力驱动，基于微流控芯片的液滴生成方法一般可分为主动法和被动法两类。主动法常用方式包括电湿润法、气动法、热驱动法等，其原理是借助外力作用在液体两端产生压差，并利用液体在微流道交叉口处的剪切力和表面张力差形成液滴。被动法利用流体流动的剪切力和界面张力，通过微管道结构及调节连续相和分散相的流速值及比例来生成液滴，主要包括T型通道法、流动聚焦法和共轴聚焦法等芯片结构形式。其中,T型通道法芯片只有两个入口，是液滴微流控芯片中最简单的结构。流动聚焦法的十字交叉结构可视为是两个T型结构的结合，中间通道为连续相流体，两侧通道为分散相流体。虽然主动法可根据需要对单个液滴进行控制，在液滴的可操控性方面存在很大优势，但主动法系统相对复杂，对芯片加工的要求较高，增加了实验的难度及成本。被动法系统相对简单，操作方便，适合单纯需要大量快速生成液滴的场合，但被动法对液滴的可控性很差，无法对液滴进行主动控制。
[0004]当生成复杂多组分微液滴时，外相流量往往要达到内相的几十倍或者上百倍才能生成液滴，且外相只能在固定流量下才能生成合适的液滴尺寸。这也造成了连续相流体的巨大耗损。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种低成本，快速稳定的旋转式液滴生成装置。
[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种旋转式液滴生成器，主要由步进电机、曲柄连杆结构、连有玻璃毛细管或金属针头的微流控芯片、收集器皿组成；连有玻璃毛细管或金属针头的微流控芯片固定在曲柄连杆结构上，通过步进电机的驱动使玻璃毛细管或金属针头的尖端在外相液体表面做圆周运动，通过对转速的控制来制备不同尺寸的微液滴；通过加装不同的微流控芯片生成不同组分的液滴。
[0007]进一步的，所述的曲柄连杆结构带动微流控芯片整体做匀速圆周运动。
[0008]进一步的，所述的步进电机为两个相同规格的步进电机，两个步进电机分别与两个曲柄相连。
[0009]进一步的，所述的两个步进电机连接在同一个驱动控制器上，保证两个电机的转动的同步性。
[0010]进一步的，连续相流体由玻璃毛细管或金属针头中流出，外相液体盛放在收集器皿中，玻璃毛细管或金属针头在连杆结构的带动下在外相液体中做圆周运动，在外相液体的剪切作用下生成液滴。
[0011]进一步的，所述的微流控芯片采用PDMS材料。
[0012]进一步的，所述的曲柄连杆结构采用铝合金材料加工而成。
[0013]进一步的，玻璃毛细管尖端刚好浸入收集器皿表面油相。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的显著优点为：
[0015](1)本专利技术旋转式液滴生成器设计合理、结构简单、成本低廉。
[0016](2)本专利技术利用两个相同规格的步进电机与同一个步进电机驱动控制器相连，一方面能够很好的控制电机的转速，另一方面能够很高的保证圆周运动的平稳性，同时也能很好的解决曲柄连杆结构死点问题。
[0017](3)与传统微流芯片制备液滴相比，旋转式液滴生成器无外相注入，一定程度上降低了生成液滴要求，节约了成本。
[0018](4)与传统微流控芯片相比，旋转式液滴生成器直接将连续相液体通入开放式的外相液体中，省去了外相液体通道，在一定程度上减小了微流控芯片的复杂程度，降低了微流控芯片发生堵塞的情况。
[0019](5)旋转式液滴生成器不仅可以实现油包水，水包油型液滴的生成，通过加装不同的微流控芯片，可以制备不同的多组分液滴。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例中的曲柄示意图。
[0021]图2是本专利技术实施例中的连杆示意图。
[0022]图3是本专利技术实施例中的整体装配示意图。
[0023]图4是本专利技术实施例中的液滴生成过程示意图。
[0024]图5是本专利技术实施例中的微通道示意图。
[0025]图6是本专利技术实施例中的微流控芯片意图。
具体实施方式
[0026]本专利技术提出一种旋转式液滴生成装置，在传统微流控芯片的基础上，通过连杆结构让整个微流控芯片做圆周运动，尖端在外相液体的剪切作用下生成液滴。由于这种液滴生成方式无外相的注入，在很大程度上也降低了生成液滴的要求。
[0027]如图1～图3所示，旋转式液滴生成器主要由两个步进电机1、曲柄连杆结构5、6、带有玻璃毛细管4或金属针头的微流控芯片2、收集器皿3组成；将连有玻璃毛细管4或金属针头的微流控芯片2固定在连杆结构5、6、上，通过步进电机1的驱动使玻璃毛细管或金属针头的尖端在外相液体表面做圆周运动，通过对转速的控制来制备不同尺寸的微液滴,转速越快，生成液滴尺寸越小，反之生成液滴尺寸越大；通过加装不同的微流控芯片生成不同组分的液滴。
[0028]所述的连杆结构5、6可以带动微流控芯片整体做匀速圆周运动，有效的避免了注射管的缠绕。
[0029]所述的步进电机1为两个相同规格的步进电机，首先步进电机转动稳定，能够很好的控制转速，其次两个步进电机分别与两个曲柄相连，两个曲柄都是主动件，无从动件，能够很好的渡过连杆结构的死点位置，最后这两个步进电机连接在同一个驱动控制器上，可以保证两个电机的转动的同步性。
[0030]将微流控芯片固定在连杆结构上，这样整个微流控芯片就可以做匀速的圆周运动。
[0031]所述的旋转式液滴生成器与传统微流控芯片相比，连续相流体由玻璃毛细管或金属针头中流出，外相液体盛放在收集器皿中，玻璃毛细管或金属针头在连杆结构的带动下在外相液体中做圆周运动，在外相液体的剪切作用下生成液滴，省去了相流体注入，通过加装不同的微流控芯片生成不同组分的液滴。
[0032]本专利技术提出的新型旋转式的液滴生成方式，相较于现有旋转式的液滴生成方式，解决了旋转式液滴生成过程中连续相无法连续注入的问题。这种液滴生成方式无外相的注入，通过控制电机的转速来控制液滴的生成，同时这种液滴生成方式也一定程度上降低了生成液滴要求。本专利技术不仅可以实现油包水(W/O)，水包油(O/W)型液滴的生成，而且可以制备一些复杂的多组分液滴。
[0033]通过连杆结构带动玻璃毛细管或金属针头的尖端在外相液体表面做圆周运动，在外相液体的剪切作用下生成液滴。
[0034]下面结合实施例和附图对本专利技术进行详细说明。
[0035]实施例1
[0036]一种旋转式液滴生成装置，其结构主要由步进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转式液滴生成器，其特征在于，主要由两个步进电机、曲柄连杆结构、连有玻璃毛细管或金属针头的微流控芯片、收集器皿组成；连有玻璃毛细管或金属针头的微流控芯片固定在曲柄连杆结构上，通过步进电机的驱动使玻璃毛细管或金属针头的尖端在外相液体表面做圆周运动，通过对转速的控制来制备不同尺寸的微液滴；通过加装不同的微流控芯片生成不同组分的液滴。2.根据权利要求1所述的一种旋转式液滴生成器，其特征在于，所述的曲柄连杆结构带动微流控芯片整体做匀速圆周运动。3.根据权利要求1所述的一种旋转式液滴生成器，其特征在于，所述的步进电机为两个相同规格的步进电机，两个步进电机分别与两个曲柄相连。4.根据权利要求3所述的一种旋转式液滴生成器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张传闻，朱丽，王蒙，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：