一種液滴發生器和微流體控制系統的製作方法

2023-09-18 03:20:15 1

本實用新型涉及微流體領域，具體而言，涉及一種液滴發生器和微流體控制系統。

背景技術：

微流體技術在液滴的製備上具有可控性強、製備出的液滴尺寸均一等巨大優勢，因而成為製備液滴的重要方法。微流體技術製備液滴主要依賴於液滴發生器實現。

現有液滴發生器在液滴的製備上往往只能製備一種液滴，適用性小。此外現有液滴發生器還存在不可拆卸的問題，工作中局限性大。

技術實現要素：

本實用新型的第一個目的在於提供了一種液滴發生器，其中內相流體管道上設有第一收縮口，中間相流體管道上設有第二收縮口。內相流體管道具備第一收縮口的一端伸入中間相流體管道遠離第二收縮口的一端，內相流體管道與中間相流體管道可拆卸且可滑動地連接。使用中可通過調節內相流體管道伸入中間相流體管道位置以產生不同液滴形式，增加適應性。此外，內相流體管道與中間相流體管道可分離，方便更換，減少工作中的局限性。

本實用新型的第二個目的在於，提供了一種微流體控制系統，其包括上述液滴發生器和流體供應系統，流體供應系統分別與內相流體管道、中間相流體進樣管和連續相流體進樣管連接。流體供應系統可調節流出流體流速，以控制製備不同大小液滴。該微流體控制系統適應性強，適合多種液滴製備的場合。

本實用新型的實施例是這樣實現的：

一種液滴發生器，其包括內相流體管道，中間相流體進樣管、中間相流體管道、連續相流體進樣管和流出管，內相流體管道一端設有第一收縮口，中間相流體管道一端設有第二收縮口。內相流體管道具備第一收縮口的一端伸入中間相流體管道遠離第二收縮口的一端，內相流體管道與中間相流體管道可拆卸且可滑動地連接，中間相流體管道具備第二收縮口的一端從流出管的一端伸入流出管中。中間相流體進樣管一端與中間相流體管道連接，連續相流體進樣管一端與流出管連接。

內相流體管道一端伸入中間相流體管道的一端，可拆卸且可滑動地連接。使用時可以通過控制內相流體管道伸入中間相流體管道的距離來控制產生不同液滴形式。內相流體管道與中間相流體管道可分離，方便更換，減少工作中的局限性。

本實用新型的一種實施例中，流出管為L型管件。

本實用新型的一種實施例中，內相流體管道直徑為0.5-1.2mm，第一收縮口的出口端直徑為0.1-0.8mm，中間相流體管道內徑為0.8-1.5mm，外徑為1.2-1.8mm，第二收縮口的出口端直徑為0.3-1.2mm，流出管內徑為0.8-1.5mm，外徑為1.2-1.8mm。

本實用新型的一種實施例中，第一收縮口和/或第二收縮口出口端直徑可調。

本實用新型的一種實施例中，液滴發生器還包括第一三通接頭和第二三通接頭。第一三通接頭具備相互連通的第一接口端、第二接口端和第三接口端，第一接口端與內相流體管道連接，中間相流體管道貫穿第二接口端，第三接口端與中間相流體進樣管連接。第二三通接頭具備相互連通的第四接口端、第五接口端和第六接口端，第四接口端與中間相流體管道連接，流出管貫穿第五接口端，第六接口端與連續相流體進樣管連接。

本實用新型的一種實施例中，第一三通接頭和第二三通接頭為聚四氟乙烯材料製成。

本實用新型的一種實施例中，第一三通接頭和第二三通接頭具備至少一個放置平面。

本實用新型的一種實施例中，液滴發生器還包括內相流體進樣管和雙通頭，雙通頭一端與內相流體進樣管連接，另一端與內相流體管道遠離第一收縮口的一端連接。

本實用新型的實施例還提供了一種包括上述液滴發生器和流體供應系統的微流體控制系統，流體供應系統分別與內相流體管道、中間相流體進樣管和連續相流體進樣管連接。

本實用新型的一種實施例中，微流體控制系統還包括玻璃片，液滴發生器固定在玻璃片上。

本實用新型的技術方案至少具備如下有益效果是：

本實用新型的第一個目的在於提供了一種液滴發生器，其中內相流體管道上設有第一收縮口，中間相流體管道上設有第二收縮口。內相流體管道具備第一收縮口的一端伸入中間相流體管道遠離第二收縮口的一端，內相流體管道與中間相流體管道可拆卸且可滑動地連接。使用中可通過調節內相流體管道伸入中間相流體管道位置以產生不同液滴形式，增加適應性。此外，內相流體管道與中間相流體管道可分離，方便更換，減少工作中的局限性。

本實用新型還提供了一種微流體控制系統，其包括上述液滴發生器和流體供應系統，流體供應系統可調節流出流體流速，以控制製備不同大小液滴。該微流體控制系統適應性強，適合多種液滴製備的場合。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本實用新型實施例1中液滴發生器的示意圖；

圖2為本實用新型實施例2中液滴發生器的示意圖；

圖3為圖2中III-III向截面圖；

圖4為本實用新型實施例2中三通接頭另一種形式的示意圖；

圖5為本實用新型實施例3中微流體控制系統的示意圖。

圖中：100-液滴發生器；200-液滴發生器；110-內相流體管道；120-中間相流體管道；130-流出管；140-中間相流體進樣管；150-連續相流體進樣管；111-第一收縮口；121-第二收縮口；160-內相流體進樣管；161-雙通頭；171-第一三通接頭；173-第二三通接頭；175-放置平面；300-微流體控制系統；310-玻璃片；181-第一接口端；182-第二接口端；183-第三接口端；320-流體供應系統。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本實用新型的範圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語「上」、「下」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」等僅用於區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

實施例1

參照圖1，本實施例提供了一種液滴發生器100，其包括內相流體管道110、中間相流體進樣管140、中間相流體管道120、連續相流體進樣管150和流出管130。

內相流體管道110為直管，一端設有第一收縮口111。中間相流體管道120為直管，一端設有第二收縮口121。其中，內相流體管道110具備第一收縮口111的一端伸入中間相流體管道120內。內相流體管道110與中間相流體管道120可拆卸且可滑動地連接。中間相流體管道120具備的第二收縮口121的一端伸入流出管130一端中，流出管130另一端用以收集製成液滴。

由於內相流體管道110與中間相流體管道120為可拆卸地滑動連接，在需要更換內相流體管道110內徑或第一收縮口111的情況下，不需要整體更換液滴發生器100，僅需要將內相流體管道110取出更換即可。該更換方法也同樣適用僅需要更換中間相流體管道120或第二收縮口121的情況。

中間相流體進樣管140一端與中間相流體管道120連接，連續相流體進樣管150一端與流出管130連接。

在使用中，內相流體沿內相流體管道110向流出管130方向流動，中間相流體從中間相流體進樣管140流入中間相流體管道120，沿中間相流體管道120向流出管130方向流動。當第一收縮口111位於第二收縮口121上遊時，內相流體管道110中的內相流體在第一收縮口111處，在中間相流體的剪切和拉伸力作用下，形成液滴，並隨中間相流體沿中間相流體管道120流動。當液滴與中間相流體流至第二收縮口121處時，在連續相流體的剪切和拉伸力作用下，形成核殼型液滴。該核殼型液滴與連續相流體沿著流出管130流出液滴發生器100。

當內相流體管道110伸入中間相流體管道120至第一收縮口111與第二收縮口121位於同一平面或第一收縮口111位於第二收縮口121下遊時，內相流體管道110中的內相流體和中間相流體管道120中的中間相流體分別在第一收縮口111和第二收縮口121在連續相流體的剪切和拉伸力作用下，形成單核雙乳液滴。該單核雙乳液滴與連續相流體沿著流出管130流出液滴發生器100。

該實施例中液滴發生器100僅通過內相流體管道110伸入中間相流體管道120的長度即可控制製備兩種不同液滴形式，適用性廣，降低了科研成本。此外，內相流體管道110與中間相流體管道120可拆卸並單獨更換，減少了該液滴發生器100的局限性。

實施例2

參考圖2，本實施例提供了一種液滴發生器200，本實施例與實施例1相似，其包括內相流體管道110、中間相流體進樣管140、中間相流體管道120、連續相流體進樣管150和流出管130。內相流體管道110一端設有第一收縮口111。中間相流體管道120一端設有第二收縮口121。其中，內相流體管道110具備第一收縮口111的一端伸入中間相流體管道120內。內相流體管道110與中間相流體管道120可拆卸地滑動連接。

本實施例與實施例1不同之處在於，上述流出管130為L型管件。需要說明的是，在本實施例中流出管130設置成L型，是為了當液滴發生器200水平放置時，方便液滴的流出與收集，在其他具體實施方式中，還可以將流出管130設置為其他形狀，如弧形。

本實施例中液滴發生器200還包括內相流體進樣管160、雙通頭161、第一三通接頭171和第二三通接頭173。雙通頭161一端與內相流體進樣管160連接，另一端與內相流體管道110連接。本實施例中內相流體進樣管160與雙通頭161適合內相流體進樣管160管徑與內相流體管道110不同時使用，在其他具體實施方式中，可以不設置內相流體進樣管160和雙通頭161。

第一三通接頭171具備相互連接的第一接口端181、第二接口端182和第三接口端183。其中第一接口端181與內相流體管道110連接，中間相流體管道120貫穿第二接口端182，第三接口端183與中間相流體進樣管140連接。第二三通接頭173與第一三通接頭171相似，具備相互連接的第四接口端、第五接口端和第六接口端。第四接口端與中間相流體管道120連接，第五接口端與流出管130連接，第六接口端與連續相流體進樣管150連接。雙通頭161、第一三通接頭171和第二三通接頭173為耐腐蝕且具有一定彈性的聚四氟乙烯。使用雙通頭161、第一三通接頭171和第二三通接頭173可以避免使用膠水將各個管道連接密封，採用耐腐蝕材料的接頭可以更好地適用於有機溶劑體系，增加了本液滴發生器200的適用範圍，且原材料相對廉價。需要說明的是，在其他實施方式中，上述雙通頭161、第一三通接頭171和第二三通接頭173可以為其他耐腐蝕材料，如聚氯乙烯等。

參考圖3，上述第一三通接頭171和第二三通接頭173具備一個放置平面175，加設此放置平面175可以使該液滴發生器200放置更穩定，不會在工作中滾動，增加該液滴發生器200工作的穩定性。需要說明的是，在其他具體實施方式中，可以不設置此放置平面175。也可以將該第一三通接頭171和第二三通接頭173設計成如圖4所示，該接頭軸線方向截面為矩形，具備若干放置平面175。

在本實施例中，第一收縮口111和第二收縮口121的出口端直徑可調，且內相流體管道110與中間相流體管道120可拆卸地滑動連接。使用中當需要製備不同尺寸液滴時，可以將內相流體管道110與中間相流體管道120或將內相流體管道110與流出管130分離，通過更換或二次加工以改變第一收縮口111或第二收縮口121的出口端直徑。需要說明的是，在其他具體實施方式中，可以僅僅使第一收縮口111或第二收縮口121出口端直徑可調。

在本實施例中，內相流體管道110直徑為0.8mm，第一收縮口111出口端直徑為0.5mm，中間相流體管道120內徑為1.2mm，外徑為1.5mm，第二收縮口121出口端直徑為0.8mm，流出管130內徑為1.1mm，外徑為1.6mm。需要說明的是，在其他具體實施方式中，內相流體管道110直徑為0.5mm或1.2mm，也可以是0.5-1.2mm中任意數值；同樣第一收縮口111出口端直徑為0.1mm或0.8mm，也可以是0.1-0.8mm中任意數值；中間相流體管道120內徑為0.8mm或1.5mm，也可以是0.8-1.5mm中任意數值，外徑為1.2mm或1.8mm，也可以是1.2-1.8mm中任意數值；第二收縮口121出口端直徑為0.3mm或1.2mm，也可以是0.3-1.2mm中任意數值；流出管130內徑為0.8mm或1.5mm，也可以是0.8-1.5mm中任意數值，外徑為1.2mm或1.8mm，也可以是1.2-1.8mm中任意數值。此外，上述數值僅僅是優選的尺寸，在其他具體實施方式中，根據使用情況可以增大或減小。

該實施例中發生器使用狀態與實施例1相似，區別在於，內相流體通過內相流體進樣管160經過雙通頭161進入內相流體管道110。當需要製備不同尺寸液滴時，可以將內相流體管道110與中間相流體管道120或將內相流體管道110與流出管130分離，通過更換或二次加工改變第一收縮口111或第二收縮口121的出口端直徑來控制液滴大小。

本實施所提供的液滴發生器200，流出液滴穩定，且耐腐蝕。此外第一收縮口111和第二收縮口121的出口端直徑可調，適用更多液滴製備的情況，並且具有良好的穩定性。

實施例3

參考圖5，本實施例提供了一種微流體控制系統300，該微流體控制系統300包括實施例2中的液滴發生器200和流體供應系統320。該流體供應系統320與內相流體進樣管160、中間相流體進樣管140和連續相流體進樣管150連接，並可控制流出流體的流速。通過流速的大小來控制所製備的液滴大小。微流體控制系統300中的液體控制系統固定在一個玻璃片310上，從而便於裝置移動，也可以避免該微流體控制系統300中部件損壞。

需要說明的是，在其他具體實施例中，微流體控制系統300中還可以包括實施例1中的液滴發生器100。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。