【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于医药领域，具体涉及一种基于耦合场的多结构复合液滴微通道及复合液滴的制备筛分方法。
技术介绍
0、技术背景
1、液滴微流控技术可以广泛应用于物理、医疗、环境、化工等多领域，并在其中起到非常关键的作用。相比于传统的制备方法，微流控技术可以在微米级通道内对流体进行精确地调控，可以避免获取的微球材料结构单一，粒径偏差较大，产量低等缺陷，更方便将其应用于实际中，并且可以根据所需进行更好的创新。此外，液滴制备过程也存在不稳定性和成型方式的变化，而液滴形成后外环境条件和药物组分的相互作用也会造成液滴的聚并和二次分裂，进而造成药剂液滴尺寸和药剂尺寸和内组分用量的偏差，当前没有技术手段能够解决，迫切需要寻找新的处理办法。
2、中国专利技术专利(zl202110457152.4)公开了一种用于多结构复合微液滴规模化可控制备的微流控装置，该专利技术借助其三个功能区内微通道的结构设计与串并联组合，可以完成对于多组分微流体以及复杂结构复合微液滴的可控制备。然而，此装置内设带密封圈的金属阀门，结构复杂，加工和装配精度要求高，无法实现高压高温条件下的复杂液滴的制备；而且，该芯片无粒径筛分功能，产品粒径偏差较大，无法适配对于液滴粒径均匀度要求极高的工况条件；同时，由于金属阀门的启动和关闭需要借助外设磁控，故无法实现复杂结构磁性液滴的制备。
3、中国专利技术专利(cn202121246975.4)公开了一种用于快速制备液滴的离心微流控装置，此专利技术采用具有中空内腔的外储液器与内储液器，内储液器安装毛细管，毛细管
4、中国专利技术专利(cn202011428295.4)公开了一种基于流动聚焦性的一步法双乳液滴并联生成装置及方法，此专利技术通过对微通道结构设计和液滴收集模块固化处理，实现流动聚焦一步法生成单一组分双乳液滴，装置结构简单且便于制造。然而此装置设计的流体通道并未考虑流体流速的阻力损失，实际液滴制备结果与预定效果可能存在一定偏差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于突破微流控技术在高通量制备复杂结构多组分微液滴瓶颈的同时，可以对所制备的复合液滴根据尺寸与磁性大小进行筛分选择，提供一种基于耦合场的多结构复合液滴微通道及复合液滴的制备筛分方法。本专利技术所涉及的微通道模块的液滴制备总产量为p，p＝e×q，其中e为双乳液滴生成功能区中单个双乳液滴生成单元的液滴产量，q为多乳液滴生成单元数，q＝g×2r-1，其中r为流体配比层中蛇形通道串联级数。蛇形通道数g可依据微通道模块尺寸进行调控，同时受加工精度的影响。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
3、一种基于耦合场的多结构复合液滴微通道，其特征在于，所述的微通道由通过隔板分隔的四个功能区纵向堆叠串联而成，自下而上下依次为分散相流体配比区、连续相流体配比区、多乳液复合液滴生成区和耦合场筛分区；
4、所述的分散相流体配比区包括分散相i流体进口层，分散相i流体配比层，隔板层iv，分散相ii流体进口层，分散相ii流体配比层及底板；连续相流体配比区包括连续相i流体进口层，连续相i流体配比层，隔板层ii，连续相ii流体进口层，连续相ii流体配比层，隔板层iii；每个分散相和连续相流体的进口层具有各自独立的流体进口和流体通道，通过各进口层中心连接到对应的流体配比层的中心圆形区域，各个流体配比层沿中心圆形区域设置g个相互串联的流体配比通道，其中，g＝1,2,3…，当通道数g≥2时，各通道之间间隔相等，通道数g依据微通道模块尺寸与复合液滴的组分确定；每个流体通道是由r级(r＝2,3,4…)相同的蛇形通道串联而成，其中每一级通道又由相同或不同的蛇形微通道并联而成；
5、所述的多乳液复合液滴生成区包括液滴生成通道层，液滴出口层ii，隔板层i，液滴生成通道层具有流体进口与各个流体配比层的末级蛇形通道各流体出口相连，液滴生成通道层由交错流型微通道进行s级并联，再与聚焦流型微通道进行t级串联组成，且沿中心圆形区域以环形放射方式在板面上并联布排，其中，s＝2,3,4…，t＝2,3,4…，液滴生成通道层的中心区具有流体通道与第一液滴出口相连通；
6、耦合场筛分区自上而下依次由盖板、液滴出口层i、导流叶片板层、液滴出口加厚层组成，盖板上方设置磁控单元，液滴出口层i设有第二液滴出口，液滴出口加厚层具有与导流叶片相配合的通孔；导流叶片板层中心设置有圆孔，导流叶片以圆孔为圆心、呈等间距环状阵列，以内嵌或外镶方式排列在导流叶片板层上。
7、优选地，所述导流叶片数量大于或等于3片；导流叶片采用等高或高度渐缩、渐扩叶片，等厚或厚度渐缩、渐扩叶片，形状为直线型或曲线型叶片；其中，叶片数量和叶片厚度依据微通道模块尺寸以及液滴粒径筛分精度确定。
8、优选地，所述导流叶片为等高叶片或对称不等高叶片，等高叶片高度与对称不等高叶片中的高叶片高度为h，对称不等高叶片中的低叶片高度为h’，且有0.2h≤h’＜h；导流叶片板的高度为h1，液滴出口加厚层高度为h2，对于内嵌式导流叶片，叶片高度h满足0.4h1≤h≤0.9h1，且0＜h1≤h2；对于外镶式导流叶片，叶片高度h满足0.5h1≤h≤h1，且h+h1≤h2。
9、优选地，所述的曲线型叶片为选自波状线型、s型、月牙型中的一种。
10、优选地，所述的曲线型叶片的弧度α为0.5≤α≤1，曲率半径ρ为ρ≥20mm，波形重复次数σ为σ＝1,2,3…(以上均给个范围)
11、优选地，所述微通道的材质为石英玻璃、聚氨酯、pdms和pmma中的一种或多种，采用3d打印、软光刻、湿法刻蚀、微铣削中的一种或多种方式制造获得，各层隔板与隔板之间使用胶状成型、热压成型或键合成型中的一种或多种方式组装，推动各相流体的设备为恒压泵或柱塞泵。
12、本专利技术还提供一种采用上述微通道的复合液滴的制备筛分方法，其特征在于，所述方法如下：
13、将配置完成的连续相与分散相流体，借助外部泵阀系统的推动，通过外接细管分别于对应入口进入各自流体配比区中心区域，随后经过相应配比通道进入蛇形微通道，到达蛇形微通道末端后经模块连通孔进入液滴生成区，在此区域，分散相流体分别在s个交错流型微通道中被连续相i流体剪切成s个单组分微液滴，随后s个单组分液滴随连续相i流体到达二级聚焦流型微通道处，被连续相ii流体再次剪切，剪切次数由聚焦流型微通道级数t决定，最终批量生成复合液滴，随后复合液滴通过液滴生成区出口经连通孔进入耦合场筛分区，由导流叶片旋转产生的分离场对生成的复合液滴进行旋流分级，目标产品经第一液滴出口收集，杂质由第二液滴出口排出；
14、当配置流体内含磁性物质时，则打开顶部压板外接磁控单元，通过磁控单元产生规律磁场，对含磁性复合液滴进行筛分，目标产品由第二液滴出口本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于耦合场的多结构复合液滴微通道，其特征在于，所述的微通道由通过隔板分隔的四个功能区纵向堆叠串联而成，自下而上下依次为分散相流体配比区、连续相流体配比区、多乳液复合液滴生成区和耦合场筛分区；
2.如权利要求1所述的复合液滴微通道，其特征在于，所述导流叶片数量大于或等于3片；导流叶片采用等高或高度渐缩、渐扩叶片，等厚或厚度渐缩、渐扩叶片，形状为直线型或曲线型叶片；其中，叶片数量和叶片厚度依据微通道模块尺寸以及液滴粒径筛分精度确定。
3.如权利要求2所述的复合液滴微通道，其特征在于，所述导流叶片为等高叶片或对称不等高叶片，等高叶片高度与对称不等高叶片中的高叶片高度为h，对称不等高叶片中的低叶片高度为h’，且有0.2h≤h’＜h；导流叶片板的高度为h1，液滴出口加厚层高度为h2，对于内嵌式导流叶片，叶片高度h满足0.4h1≤h≤0.9h1，且0＜h1≤h2；对于外镶式导流叶片，叶片高度h满足0.5h1≤h≤h1，且h+h1≤h2。
4.如权利要求2所述的复合液滴微通道，其特征在于，所述的曲线型叶片为选自波状线型、S型、月牙型中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种基于耦合场的多结构复合液滴微通道，其特征在于，所述的微通道由通过隔板分隔的四个功能区纵向堆叠串联而成，自下而上下依次为分散相流体配比区、连续相流体配比区、多乳液复合液滴生成区和耦合场筛分区；
2.如权利要求1所述的复合液滴微通道，其特征在于，所述导流叶片数量大于或等于3片；导流叶片采用等高或高度渐缩、渐扩叶片，等厚或厚度渐缩、渐扩叶片，形状为直线型或曲线型叶片；其中，叶片数量和叶片厚度依据微通道模块尺寸以及液滴粒径筛分精度确定。
3.如权利要求2所述的复合液滴微通道，其特征在于，所述导流叶片为等高叶片或对称不等高叶片，等高叶片高度与对称不等高叶片中的高叶片高度为h，对称不等高叶片中的低叶片高度为h’，且有0.2h≤h’＜h；导流叶片板的高度为h1，液滴出口加厚层高度为h2，对于内嵌式导流叶片，叶片高度h满足0.4h1≤h≤0.9h1，且0...
【专利技术属性】
技术研发人员：王炳捷，张涵宇，宋明河，谢宏宇，刘家旭，王泳捷，白志山，于启凡，王玉鑫，李羿霏，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。