CN102205227A - 制备单分散多组分多重乳液的微流控方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种制备单分散多组分多重乳液的分级式微流体装置，包括至少三个乳滴产生组件、至少两个连接组件和至少一个液体提取组件；各连接组件串联连接，前一连接组件的正进液管接后一连接组件的出液管，组合后的连接组件的出液管与液体提取组件的注射管连接，液体提取组件的收集管与乳滴产生组件的注射管连接，各连接组件的侧进液管均连接有至少一个乳滴产生组件。所述单分散多组分多重乳液的制备方法，工艺步骤如下：(1)各组分流体的配制，(2)将步骤(1)配制的各组分流体注入所述分级式微流体装置的液体提取组件和连接组件，并从液滴提取组件中抽取流体，即形成单分散的多组分多重乳液。

Description

制备单分散多组分多重乳液的微流控方法及装置
技术领域
本发明属于微流控制备乳液技术领域，特别涉及一种可同时封装多种不同组分液滴的单分散多重乳液的制备方法与装置。
背景技术
目前虽然已有多种制备多重乳液的方法问世，但这些方法存在着以下局限性：1.一般地，通过将互不相溶的油相和水相液体经过逐步地反复搅拌乳化可制得多重乳液，但该方法制得的多重乳液单分散性很差。2.膜乳化技术：虽然可以制备单分散的多重乳液，但其对多重乳液内部包含的液滴的数目却难以精确地控制。3.微流控技术：微流体装置通常有毛细管微流体装置、玻璃片微流体装置和聚二甲基硅氧烷微流体装置，可以制备单分散多重乳液并对其内部包含的液滴的尺寸和数目进行精确控制，但其分散相液滴内部同一层结构上一般封装的是同一种组分的液滴，仅有极少数论文报道了在双重乳液的内部同一层结构上对两种不同组分的液滴的同时封装。例如，Okushima等通过将表面刻蚀有凹陷流道的玻璃片粘合成微流体装置，使得可以引入两种组分的内相流体，并将之剪切形成两种不同组分的液滴封装在双重乳液中(见S.Okushima，T.Nisisako，T.Torii and T.Higuchi，Langmuir，2004，20，9905)。但是，由于其内相流体是被同一种中间相流体剪切，故难以分别独立地调节对每一种内相流体进行剪切的中间相流体的流速，从而对剪切形成的每种内相流体液滴的数目、比例和尺寸同时进行独立地、精确地有效控制，更难以实现精确可控地制备同时封装有两种以上不同组分液滴的、具有更多重结构的复杂乳液。此外，该玻璃片微流体装置在制备不同类型的乳液时，需要对装置的相应部分的内部表面分别进行亲疏水改性，过程较为复杂繁琐。Sun等在毛细管微流体装置中采用了内部具有两个圆柱形通孔的玻璃管作为注射管，以便同时引入两种不同组分的内相流体，用于制备内部同时封装有这两种不同流体液滴的双重乳液(见B.J.Sun，H.C.Shum，C.Holtze and D.A.Weitz，ACS Appl.Mater.Interfaces，2010，2，3411.)，该方法由于其内相流体也是被同一种中间相流体剪切，故难以分别独立地调节对每一种内相流体进行剪切的中间相流体的流速，从而对剪切形成的每种内相流体液滴的数目、比例和尺寸同时进行独立地、精确地有效控制。此外，由于内部的两个圆柱形通孔的玻璃管仅能作为装置末端的注射管使用，故难以在具有更多重结构的复杂乳液的中间几重结构上同时封装多种不同组分的液滴。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制备单分散多组分多重乳液的微流控方法及装置，以解决在具有多重结构的复杂乳液内部各层实现对多种组分液滴的同时可控封装，并精确、独立地控制分散相内部各层结构上所封装的不同组分液滴中每一种液滴的数目，比例和尺寸的技术问题。
本发明所述多组分多重乳液由分散相和连续相构成，其中分散相是分散于连续相中的具有多层结构的液滴，该多层结构液滴由油滴和水滴按照尺寸逐渐减小的顺序相互交错嵌套组成，并且在该多层结构液滴内部的同一层液滴中可以同时包含两种或多种组分各不相同的液滴；而连续相则是与分散相最外层液滴互不相溶的流体相。
本发明所述制备单分散多组分多重乳液的分级式微流体装置有两种结构类型：
1、第一种结构类型
所述制备单分散多组分多重乳液的分级式微流体装置，包括第一乳滴产生组件、第二乳滴产生组件、第三乳滴产生组件和一个连接组件；各乳滴产生组件均由连接管和分别插入连接管两端的注射管、收集管组成，所述注射管的出液口伸入收集管的进液口内；连接组件为三通管件，设置有一个正进液管、一个侧进液管和一个出液管；连接组件的正进液管、侧进液管分别与第一乳滴产生组件的收集管和第二乳滴产生组件的收集管连接，连接组件的出液管与第三乳滴产生组件的注射管连接。
上述第一种结构类型的分级式微流体装置，乳滴产生组件的连接管为矩形玻璃管，其中心部位设置有正方形通孔，正方形通孔的边长为0.8～3.0mm，注射管为圆形玻璃毛细管，其一端为圆锥端口，其圆管部段的外径与连接管的正方形通孔的边长相等、内径为100～600μm，其圆锥端口的端部内径为30～400μm，收集管为圆形玻璃毛细管，其外径与连接管正方形通孔的边长相等，内径为100～600μm；连接组件为圆形玻璃三通管，其正进液管、侧进液管和出液管的内径为100～300μm。
2、第二种结构类型
所述制备单分散多组分多重乳液的分级式微流体装置，包括至少三个乳滴产生组件、至少两个连接组件和至少一个液体提取组件；各乳滴产生组件均由连接管和分别插入连接管两端的注射管、收集管组成，所述注射管的出液口伸入收集管的进液口内；各连接组件均为三通管件，设置有一个正进液管、一个侧进液管和-个出液管；各液体提取组件均由连接管和分别插入连接管两端的注射管、收集管组成；各连接组件串联连接，前一连接组件的正进液管接后一连接组件的出液管，组合后的连接组件的出液管与液体提取组件的注射管连接，液体提取组件的收集管与乳滴产生组件的注射管连接，各连接组件的侧进液管均连接有至少一个乳滴产生组件。
此种结构类型的分级式微流体装置优选以下结构形式：
(1)第一种结构形式
所述分级式微流体装置，乳滴产生组件为三个，连接组件为两个，液体提取组件为一个，第一连接组件的出液管与第二连接组件的正进液管连接，第二连接组件的出液管与液体提取组件的注射管连接，液体提取组件的收集管与第三乳滴产生组件的注射管连接，第一连接组件的侧进液管与第一乳滴产生组件的收集管连接，第二连接组件的侧进液管与第二乳滴产生组件的收集管连接。
(2)第二种结构形式
所述分级式微流体装置，乳滴产生组件为四个，连接组件为三个，液体提取组件为一个，第一连接组件的出液管与第二连接组件的正进液管连接，第二连接组件的出液管与第三连接组件的正进液管连接，第三连接组件的出液管与液体提取组件的注射管连接，液体提取组件的收集管与第四乳滴产生组件的注射管连接，第一连接组件的侧进液管与第一乳滴产生组件的收集管连接，第二连接组件的侧进液管与第二乳滴产生组件的收集管连接，第三连接组件的侧进液管与第乳滴产生组件的收集管连接。
(3)第三种结构形式
所述分级式微流体装置，乳滴产生组件为四个，连接组件为二个，液体提取组件为二个，第一连接组件的出液管与第二连接组件的正进液管连接，第二连接组件的出液管与第一液体提取组件的的注射管连接，第一液体提取组件的收集管与第三乳滴产生组件的注射管连接，第三乳滴产生组件的收集管与第二液体提取组件的注射管连接，第二液体提取组件的收集管与第四乳滴产生组件的注射管连接，第一连接组件的侧进液管与第一乳滴产生组件的收集管连接，第二连接组件的侧进液管与第二乳滴产生组件的收集管连接。
(4)第四种结构形式
所述分级式微流体装置，乳滴产生组件为五个，连接组件为二个，液体提取组件为一个，第一连接组件的出液管与第二连接组件的正进液管连接，第二连接组件的出液管与液体提取组件的注射管连接，液体提取组件的收集管与第五乳滴产生组件的注射管连接，第一连接组件的侧进液管与第三乳滴产生组件的收集管连接，第三乳滴产生组件的注射管与第一乳滴产生组件的收集管连接，第二连接组件的侧进液管与第四乳滴产生组件的收集管连接，第四乳滴产生组件的注射管与第二乳滴产生组件的收集管连接。
上述第二种结构类型的分级式微流体装置，乳滴产生组件的连接管为矩形玻璃管，其中心部位设置有正方形通孔，正方形通孔的边长为0.8～3.0mm，注射管为圆形玻璃毛细管，其一端为圆锥端口，其圆管部段的外径与连接管的正方形通孔的边长相等、内径为100～600μm，其圆锥端口的端部内径为30～400μm，收集管为圆形玻璃毛细管，其外径与连接管正方形通孔的边长相等，内径为100～600μm；连接组件为圆形玻璃三通管，其正进液管、侧进液管和出液管的内径为100～300μm；液体提取组件的连接管为矩形玻璃管，其中心部位设置有正方形通孔，正方形通孔的边长为0.8～3.0mm，注射管为圆形玻璃毛细管，其一端为圆锥端口，其圆管部段的外径与连接管正方形通孔的边长相等、内径为150～450μm，其圆锥端口的端部内径为100～400μm，收集管为圆形玻璃毛细管，其外径与连接管的正方形通孔的边长相等，内径为150～450μm。
本发明所述制备单分散多组分多重乳液的微流控方法，可使用第一种结构类型的分级式微流体装置和第二种结构类型的分级式微流体装置。
1、使用第一种结构类型的分级式微流体装置，所述制备方法的工艺步骤如下：
(1)各组分流体的配制
根据所制备乳液的组分数、重数和类型确定所需流体中水相与油相的数量和配方，所述水相流体为液态水，或含有乳化剂的液态水，或含有水溶性物质的液态水；所述油相流体为与水不互溶的液态物质，或含有乳化剂的与水不互溶的液态物质，或与水不互溶的液态物质和在该液态物质中的可溶物组成的的混合液；
(2)单分散多组分多重乳液的制备
将作为分散相内层液滴的两种不同组分的油相或水相流体分别注入第一乳滴产生组件和第二乳滴产生组件的注射管，将作为分散相外层液滴的水相或油相流体分别注入第一乳滴产生组件和第二乳滴产生组件的连接管，将作为连续相的油相或水相流体注入第三乳滴产生组件的连接管，即形成单分散的多组分多重乳液；
注入第一乳滴产生组件和第二乳滴产生组件注射管的流体的流速控制在50～300μL/h，注入第一乳滴产生组件和第二乳滴产生组件连接管的流体的流速控制在100～900μL/h，注入第三乳滴产生组件连接管的流体的流速控制在6000～12000μL/h。
2、使用第二种结构类型的分级式微流体装置，所述制备方法的工艺步骤如下：
(1)各组分流体的配制
根据所制备乳液的组分数、重数和类型确定所需流体中水相与油相的数量和配方，所述水相流体为液态水，或含有乳化剂的液态水，或含有水溶性物质的液态水；所述油相流体为与水不互溶的液态物质，或含有乳化剂的与水不互溶的液态物质，或与水不互溶的液态物质和在该液态物质中的可溶物组成的的混合液；
(2)单分散多组分多重乳液的制备
将作为分散相最内层液滴的油相或水相流体注入位于流体流动方向上游的乳滴产生组件的注射管，将作为分散相中间层或外层液滴的水相或油相流体注入位于流体流动方向上游或中游的乳滴产生组件的连接管，或注入连接组件的正进液管，将作为连续相的油相或水相流体注入位于流体流动方向下游末端的乳滴产生组件的连接管，并从液滴提取组件的连接管中抽取流体，即形成单分散的多组分多重乳液；
注入位于流体流动方向上游的乳滴产生组件的注射管的流体的流速控制在0～750μL/h，注入位于流体流动方向上游或中游的乳滴产生组件的连接管的流体的流速控制在200～2000μL/h，注入连接组件的正进液管的流体的流速控制在200～4000μL/h，注入位于流体流动方向下游末端的乳滴产生组件的连接管的流体的流速控制在4000～12000μL/h，从液滴提取组件的连接管中抽取流体的流速控制在0～2000μL/h。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明所述制备单分散多组分多重乳液的分级式微流体装置和微流控方法，解决了在多重乳液内部的同一层液滴结构中同时封装多种不同组分液滴的难题，对具有复杂结构的新型多重乳液的制备具有重要的意义。
2、本发明所述制备单分散多组分多重乳液的分级式微流体装置和微流控方法，可对多组分多重乳液内部各层封装的不同组分的液滴的数目、比例和大小进行独立精确地控制，因而可以实现具有特定内部结构的单分散性多组分多重乳液的制备。
3、本发明所述制备单分散多组分多重乳液的分级式微流体装置和微流控方法，具有高度可升级的特性，通过对三种功能单元组件进行不同的组装以升级微流体装置，可以实现对于多组分双重乳液、三重乳液甚至结构更为复杂的多重乳液的制备。
4、本发明所述制备单分散多组分多重乳液的分级式微流体装置和微流控方法制备得到的单分散多组分多重乳液，对于具有复杂的、特定的内部结构的多腔室材料，以及对于不相容的活性物质/化学物质的协同运输和/或生化/化学反应，具有重要的意义。
附图说明
图1是组成本发明所述微流体装置的乳滴产生组件的结构示意图，图中Di为收集管的内径；
图2是组成本发明所述微流体装置的连接组件的结构示意图；
图3是组成本发明所述微流体装置的液体提取组件的结构示意图；
图4是本发明所述用于制备四组分双重乳液的最基本的分级式微流体装置的结构示意图，图中，d1、d2和d3分别为分散相内部第一种组分油滴、内部第二种组分油滴和外部水滴的直径；
图5是本发明所述方法用图4所述分级式微流体装置制备的分散相内部封装有相同尺寸、不同组分液滴的最简单的四组分双重乳液的光学显微镜图片；
图6是在图4的基础上增加一个连接组件和一个液体提取组件所形成的分级式微流体装置的结构示意图，图中，d1、d3和d3分别为分散相内部第一种组分油滴、内部第二种组分油滴和外部水滴的直径；
图7是本发明所述方法用图6所述分级式微流体装置制备的分散相内部封装有相同尺寸、不同组分、不同数目液滴的四组分双重乳液的光学显微镜图片；
图8是本发明所述方法中连接组件对四组分双重乳液外部水滴尺寸的控制作用示意图，图中，d和d’分别表示流速改变前、后主路流道中两个内部油滴之间的间隔距离，d3和d3’分别表示流速改变前、后外部水滴的尺寸；
图9是本发明所述方法中连接组件对四组分双重乳液外部水滴尺寸的调控图，图中，体积比率为Vi/V0，其中V0和Vi分别表示液滴的初始体积和液滴随流速改变而变化后的体积；流速比率为Q4-5/(Q4-1+Q4-2+Q4-3+Q4-4-Q4-6)，其中Q4-1、Q4-2、Q4-3、Q4-4、Q4-5和Q4-6分别为注射泵4-1、4-2、4-3、4-4、4-5和4-6注入流体的流速；
图10是本发明所述方法中液体提取组件对四组分双重乳液外部水滴尺寸的控制作用示意图，图中，d和d’分别表示流速改变前、后主路流道中两个内部油滴之间的间隔距离，d3和d3’分别表示流速改变前、后外部水滴的尺寸；
图11是本发明所述方法中液体提取组件对四组分双重乳液外部水滴尺寸的调控图，图中，体积比率为Vi/V0，其中V0和Vi分别表示液滴的初始体积和液滴随流速改变而变化后的体积；流速比率为Q4-6/(Q4-1+Q4-2+Q4-3+Q4-4+Q4-5)，其中Q4-1、Q4-2、Q4-3、Q4-4、Q4-5和Q4-6分别为注射泵4-1、4-2、4-3、4-4、4-5和4-6注入流体的流速；
图12是本发明所述方法用图6所述分级式微流体装置制备的分散相内部封装有不同尺寸、不同组分、不同数目液滴的四组分双重乳液的光学显微镜图片；
图13是本发明所述用于制备五组分双重乳液的分级式微流体装置的结构示意图；
图14是本发明所述方法用图13所述分级式微流体装置制备的五组分双重乳液的光学显微镜图片；
图15是本发明所述用于制备五组分三重乳液的分级式微流体装置的结构示意图；
图16是本发明所述方法用图15所述分级式微流体装置制备的五组分三重乳液的光学显微镜图片；
图17是本发明所述用于制备六组分三重乳液的分级式微流体装置的结构示意图；
图18是本发明所述方法用图17所述分级式微流体装置制备的单分散六组分三重乳液的光学显微镜图片；
图19是本发明所述方法用图17所述分级式微流体装置制备的具有各种不同内部结构的六组分三重乳液的光学显微镜图片。
图中，1-乳滴产生组件(1-1-第一乳滴产生组件、1-2-第二乳滴产生组件、1-3-第三乳滴产生组件、1-4-第四乳滴产生组件、1-5-第五乳滴产生组件)、11-乳滴产生组件的连接管、12-乳滴产生组件的注射管、13-乳滴产生组件的收集管、2-连接组件(2-1-第一连接组件、2-2-第二连接组件、2-3-第三连接组件)、21-连接组件的正进液管、22-连接组件的侧进液管、23-连接组件的出液管、3-液体提取组件(3-1-第一液体提取组件、3-2-第二液体提取组件)、31-液体提取组件的连接管、32-液体提取组件的注射管、33-液体提取组件的收集管、4-1-第一注射泵、4-2-第二注射泵、4-3-第三注射泵、4-4-第四注射泵、4-5-第五注射泵、4-6-第六注射泵、4-7-第七注射泵、4-8-第八注射泵、4-9-第九注射泵。
具体实施方式
实施例1
本实施例中，分级式微流体装置的结构如图4所示，由第一乳滴产生组件1-1、第二乳滴产生组件1-2、第三乳滴产生组件1-3、连接组件2及第一注射泵4-1、第二注射泵4-2、第三注射泵4-3、第四注射泵4-4、第五注射泵4-5组合而成。各乳滴产生组件均由连接管11和分别插入连接管两端的注射管12、收集管13组成；所述连接管11为矩形玻璃管，其中心部位设置有正方形通孔，正方形通孔的边长为1.0mm；注射管12为圆形玻璃毛细管，其一端为圆锥端口，其圆管部段的外径与连接管11的正方形通孔的边长相等，第一乳滴产生组件1-1和第二乳滴产生组件1-2的注射管内径为580μm，其圆锥端口的端部内径为30μm，第三乳滴产生组件1-3的注射管内径为250μm，其圆锥端口的端部内径为160μm；收集管13为圆形玻璃毛细管，其外径与连接管11正方形通孔的边长相等，其中第一乳滴产生组件1-1和第二乳滴产生组件1-2的收集管内径为150μm，第三乳滴产生组件1-3的收集管内径为600μm。连接组件2为圆形玻璃三通管，其正进液管21的内径为150μm，侧进液管22的内径为150μm，出液管23的内径为150μm。第一乳滴产生组件1-1的收集管与连接组件的正进液管连接，第二乳滴产生组件1-2的收集管与连接组件的侧进液管连接，第三乳滴产生组件1-3的注射管与连接组件的出液管连接。第一注射泵4-1用于向第一乳滴产生组件1-1的注射管输送液体，第二注射泵4-2用于向第二乳滴产生组件1-2的注射管输送液体，第三注射泵4-3用于向第一乳滴产生组件1-1的连接管输送液体，第四注射泵4-4用于向第二乳滴产生组件1-2的连接管输送液体，第五注射泵4-5用于向第三乳滴产生组件1-3的连接管输送液体。
实施例2
本实施例制备单分散四组分油/水/油双重乳液，其分散相液滴为双层嵌套结构，外层内封装有位于同一层次的两种组分不同的液滴。
本实施例使用实施例1所述的分级式微流体装置，制备工艺步骤如下：
(1)各组分流体的配制
第一种组分流体：第一种组分流体为油相，由乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)、染色剂苏丹红和大豆油配制而成，其中聚蓖麻酸甘油酯的含量为0.05克/毫升大豆油，苏丹红的含量为0.001克/毫升大豆油。
第二种组分流体：第二种组分流体为油相，由乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)和大豆油配制而成，其中聚蓖麻酸甘油酯的含量为0.05克/毫升大豆油。
第三种组分流体：第三种组分流体为水相，由乳化剂Pluronic F127(又称嵌段式聚醚F127，一种聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物，Pluronic F127为商品名，购自Sigma公司，本实施例中作为表面活性剂使用)、甘油和去离子水配制而成，其中Pluronic F127的含量为0.01克/毫升水，甘油的含量为0.05克/毫升水。
第四种组分流体：第四种组分流体为油相，由乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)和大豆油配制而成，其中聚蓖麻酸甘油酯的含量为0.05克/毫升大豆油。
(2)四组分油/水/油双重乳液的制备
分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成单分散的四组分双重乳液。各油相和水相流体注入分级式微流体装置的操作为：
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约200μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约200μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约600μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约600μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第四种组分流体以约9000μL/h(Q4-5)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管。
本实施例制备的单分散四组分油/水/油双重乳液的形状和构造如图5所示，从图5可以看出，在连续相油相中，分散有尺寸均一的具有双层嵌套结构的分散相液滴，并且外部水滴内封装有尺寸相同的红色油滴(深色油滴)和透明油滴(浅色油滴)两种不同组分的液滴，说明本实施例成功实现了对不同组分液滴的同时封装。
实施例3
本实施例中，分级式微流体装置的结构如图6所示，由第一乳滴产生组件1-1、第二乳滴产生组件1-2、第三乳滴产生组件1-3、第一连接组件2-1、第二连接组件2-2、一个液体提取组件3及第一注射泵4-1、第二注射泵4-2、第三注射泵4-3、第四注射泵4-4、第五注射泵4-5、第六注射泵4-6、第七注射泵4-7组合而成。各乳滴产生组件的结构和尺寸与实施例1相同。第一连接组件2-1和第二连接组件2-2的结构相同，其正进液管内径为250μm，侧进液管内径为150μm，出液管内径为250μm。液体提取组件3由连接管31和分别插入连接管两端的注射管32、收集管33组成；所述连接管31为矩形玻璃管，其中心部位设置有正方形通孔，正方形通孔的边长为1.0mm；所述注射管32为圆形玻璃毛细管，其一端为圆锥端口，其圆管部段的外径与连接管31的正方形通孔的边长相等，其圆管部段的内径为250μm，其圆锥端口的端部内径为160μm；所述收集管33为圆形玻璃毛细管，其外径与连接管31正方形通孔的边长相等，其内径为250μm。第一连接组件2-1的出液管与第二连接组件2-2的正进液管连接，第二连接组件2-2的出液管与液体提取组件3的注射管连接，液体提取组件3的收集管与第三乳滴产生组件1-3的注射管连接，第一连接组件2-1的侧进液管与第一乳滴产生组件1-1的收集管连接，第二连接组件2-2的侧进液管与第二乳滴产生组件1-2的收集管连接。第一注射泵4-1用于向第一乳滴产生组件1-1的注射管输送液体，第二注射泵4-2用于向第二乳滴产生组件1-2的注射管输送液体，第三注射泵4-3用于向第一乳滴产生组件1-1的连接管输送液体，第四注射泵4-4用于向第二乳滴产生组件1-2的连接管输送液体，第五注射泵4-5用于向第一连接组件2-1的正进液管输送液体，第六注射泵4-6用于从液体提取组件3的连接管抽取液体，第七注射泵4-7用于向第三乳滴产生组件1-3的连接管输送液体。
实施例4
本实施例制备单分散四组分油/水/油双重乳液，其分散相液滴为双层嵌套结构，外层内封装有位于同一层次的两种组分不同的液滴，每一种组分的液滴为一个或一个以上。
本实施例使用实施例3所述的分级式微流体装置，制备工艺步骤如下：
(1)各组分流体的配制
第一种组分流体：第一种组分流体为油相，与实施例2相同。
第二种组分流体：第二种组分流体为油相，与实施例2相同。
第三种组分流体：第三种组分流体为水相，与实施例2相同。
第四种组分流体：第四种组分流体为油相，与实施例2相同。
(2)四组分油/水/油双重乳液的制备
①图7中图片(a)所示的四组分油/水/油双重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图7中图片(a)所示的四组分油/水/油双重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约170μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约60μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约600μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约300μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约400μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从液体提取组件3的连接管抽出第三种组分流体，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约6000μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管。
②图7中图片(b)所示的四组分油/水/油双重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图7中图片(b)所示的四组分油/水/油双重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约200μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约200μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约600μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约400μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约300μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从液体提取组件3的连接管抽出第三种组分流体，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约4300μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管。
③图7中图片(c)所示的四组分油/水/油双重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图7中图片(c)所示的四组分油/水/油双重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约200μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约200μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约600μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约600μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约300μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从液体提取组件3的连接管抽出流体，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约4000μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管。
④图7中图片(d)所示的四组分油/水/油双重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图7中图片(d)所示的四组分油/水/油双重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约200μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约100μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约600μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约300μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约300μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从液体提取组件3的连接管抽出第三种组分流体，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约6000μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管。
⑤图7中图片(e)所示的四组分油/水/油双重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图7中图片(e)所示的四组分油/水/油双重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约200μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约200μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约600μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约600μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约300μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从液体提取组件3的连接管抽出第三种组分流体，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约6000μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管。
⑥图7中图片(f)所示的四组分油/水/油双重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图7中图片(f)所示的四组分油/水/油双重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约200μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约200μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约450μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约600μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约300μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从液体提取组件3的连接管抽出第三种组分流体，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约4000μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管。
⑦图7中图片(g)所示的四组分油/水/油双重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图7中图片(g)所示的四组分油/水/油双重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约200μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约200μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约600μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约600μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约300μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从液体提取组件3的连接管抽出第三种组分流体，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约9000μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管。
⑧图7中图片(h)所示的组分油/水/油双重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图7中图片(h)所示的四组分油/水/油双重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约100μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约200μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约300μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约600μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约150μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从液体提取组件3的连接管抽出第三种组分流体，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约7000μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管。
⑨图7中图片(i)所示的四组分油/水/油双重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图7中图片(i)所示的四组分油/水/油双重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约50μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约300μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约200μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约700μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约300μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从液体提取组件3的连接管抽出第三种组分流体，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约5500μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管。
从图7可以看出，在连续相油相中，分散有尺寸均一的具有双层嵌套结构的分散相液滴，分散相液滴的外层水滴内封装有位于同一层结构的红色油滴和透明油滴；沿横轴方向，红色油滴的数目(Nr)分别保持在1个(图7(g)-(i))，2个(图7(d)-(f))，3个(图7(a)-(c))，而透明油滴的数目(Nt)由1逐渐增加至3；类似地，沿纵轴方向也可以看出对于红色油滴数目(Nr)的精确控制；对于Nr和Nt的独立精确控制也使得红色油滴与透明油滴数目的比例(R12)得到精确地控制。根据本实施例的原料，红色油滴为含有乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)和染色剂苏丹红的大豆油，透明油滴为含有乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)的大豆油，外部水滴为含有乳化剂Pluronic F127和甘油的水溶液，油相连续相为含有乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)的大豆油。图7表明，本发明所述方法可制备在分散相内部同一层结构上封装两种不同组分液滴的双重乳液，且两种不同组分液滴的数目和比例可以得到独立精确地控制。
本发明所述方法也可对分散相外部液滴的尺寸进行独立精确地调节，以本实施例制备的封装有一个红色油滴和一个透明油滴的四组分双重乳液(见图7(g))为例，如图8所示，可通过在第一连接组件2-1的正进液管注入流体来调节主路流道中油滴之间的间隔距离，当保持其余流速均不变而仅增加第一连接组件2-1的正进液管进液流速Q4-5时，油滴之间的距离增加，为了在水相液滴中实现对一个红色油滴和一个透明油滴的封装，就需要更多运载有该油滴的水相流体被封装入中间水层中，从而导致外部水滴的尺寸变大。而连接组件对于外部水滴的尺寸控制如图9所示，当流速比率Q4-5/(Q4-1+Q4-2+Q4-3+Q4-4-Q4-6)由～0.250增加至～1.333时，外部水滴的体积比率Vi/V0由1增加到了～1.683。值得注意的是，虽然外部水滴的直径d3因流速的变化而增大，但由于内部油滴是在支路上独立形成的，故内部红色油滴的直径d1和透明油滴的直径d2仍然保持不变。类似地，液体提取组件对于外部水滴的尺寸控制如图10所示，当保持其余流速均不变而仅增加液体提取组件中抽出流体的流速Q4-6时，油滴之间的距离减小，仅需要封装较少的水相流体便可以将随之流动的两个不同颜色的油滴封装入外层水滴中，从而导致外部水滴的尺寸减小。如图11所示，当流速比率Q4-6/(Q4-1+Q4-2+Q4-3+Q4-4+Q4-5)由～0.034增加至～0.241时，外部水滴的体积比率Vi/V0由1减小到了～0.736，并且内部油滴的直径d1和d2仍保持不变。综上所述，本发明所述方法可独立精确地控制四组分双重乳液的分散相外部液滴尺寸。
实施例5
本实施例中，分级式微流体装置的结构如图6所示，由第一乳滴产生组件1-1、第二乳滴产生组件1-2、第三乳滴产生组件1-3、第一连接组件2-1、第二连接组件2-2、一个液体提取组件3及第一注射泵4-1、第二注射泵4-2、第三注射泵4-3、第四注射泵4-4、第五注射泵4-5、第六注射泵4-6、第七注射泵4-7组合而成。与实施例3不同之处是乳滴产生组件、连接组件和液体提取组件的有关尺寸。
本实施例中，各乳滴产生组件和液体提取组件的连接管的正方形通孔的边长为1.0mm；第一乳滴产生组件1-1的注射管圆管部段内径为100μm，圆锥端口的端部内径为40μm，收集管内径为150μm；第二乳滴产生组件1-2的注射管圆管部段内径为150μm，其圆锥端口的端部内径为100μm，收集管内径为250μm；第三乳滴产生组件1-3的注射管圆管部段内径为300μm，圆锥端口的端部内径为200μm，收集管内径为600μm；第一连接组件2-1和第二连接组件2-2的正进液管的内径为300μm，侧进液管的内径为250μm，出液管的内径为300μm；液体提取组件3的注射管圆管部段内径为300μm，圆锥端口的端部内径为200μm，收集管内径为300μm。
实施例6
本实施例制备单分散四组分油/水/油双重乳液，其分散相液滴为双层嵌套结构，外层内封装有位于同一层次的两种组分不同、大小不同的液滴。
本实施例使用实施例5所述的分级式微流体装置，制备工艺步骤如下：
(1)各组分流体的配制
第一种组分流体：第一种组分流体为油相，由乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)、染色剂苏丹红和苯甲酸苄酯配制而成，其中聚蓖麻酸甘油酯的含量为0.001克/毫升苯甲酸苄酯，苏丹红的含量为0.001克/毫升苯甲酸苄酯。
第二种组分流体：第二种组分流体为油相，由乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)、染色剂苏丹黑和苯甲酸苄酯配制而成，其中聚蓖麻酸甘油酯的含量为0.001克/毫升苯甲酸苄酯，苏丹黑的含量为0.001克/毫升苯甲酸苄酯。
第三种组分流体：第三种组分流体为水相，由乳化剂Pluronic F127(又称嵌段式聚醚F127，一种聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物，Pluronic F127为商品名，购自Sigma公司，本实施例中作为表面活性剂使用)、甘油、N-异丙基丙烯酰胺和去离子水配制而成，其中Pluronic F127的含量为0.02克/毫升水，甘油的含量为0.05克/毫升水，N-异丙基丙烯酰胺的含量达到其在水中的溶解度上限。
第四种组分流体：第四种组分流体为油相，由乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)和大豆油配制而成，其中聚蓖麻酸甘油酯的含量为0.05克/毫升大豆油。
(2)四组分油/水/油双重乳液的制备
①图12中图片(a)所示的四组分油/水/油双重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图12中图片(a)所示的四组分油/水/油双重乳液。
通过注射泵4-2将第二种组分流体以约800μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约2000μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约300μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从液体提取组件3的连接管抽出第三种组分流体，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约4000μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管。
②图12中图片(b)所示的四组分油/水/油双重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图12中图片(b)所示的四组分油/水/油双重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约80μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约800μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约250μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约2000μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约1800μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从液体提取组件3的连接管抽出第三种组分流体，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约5000μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管。
③图12中图片(c)所示的四组分油/水/油双重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图12中图片(c)所示的四组分油/水/油双重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约150μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约800μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约400μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约2000μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约1800μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从液体提取组件3的连接管抽出第三种组分流体，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约5000μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管。
④图12中图片(d)所示的四组分油/水/油双重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图12中图片(d)所示的四组分油/水/油双重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约200μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约800μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约550μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约2000μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约1800μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从提取组件3的连接管抽出第三种组分流体，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约5000μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管。
⑤图12中图片(e)所示的四组分油/水/油双重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图12中图片(e)所示的四组分油/水/油双重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约300μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约800μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约600μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约2000μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约1800μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从液体提取组件3的连接管抽出第三种组分流体，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约5000μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管。
⑥图12中图片(f)所示的四组分油/水/油双重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图12中图片(f)所示的四组分油/水/油双重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约350μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约800μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约750μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约2000μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约1800μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从液体提取组件3的连接管抽出第三种组分流体，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约5000μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管。
从图12可以看出，在连续相油相中，分散有具有双层嵌套结构的分散相液滴，分散相液滴的外层水滴内封装有较小的红色油滴和较大的蓝色油滴两种不同尺寸、不同组分的液滴，其中蓝色油滴的数目保持为1个，而红色油滴的数目由0逐渐增加至5。根据本实施例的原料，红色油滴为含有乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)和染色剂苏丹红的苯甲酸苄酯，蓝色油滴为含有乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)和染色剂苏丹黑的苯甲酸苄酯，外部水滴为含有乳化剂Pluronic F127、甘油和N-异丙基丙烯酰胺的水溶液，连续相油相为含有乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)的大豆油。图12表明，本发明所述方法可制备在分散相内部同一层结构上封装两种不同组分液滴的双重乳液，且两种不同组分液滴的尺寸可以得到独立精确地控制。
实施例7
本实施例中，分级式微流体装置的结构如图13所示，由第一乳滴产生组件1-1、第二乳滴产生组件1-2、第三乳滴产生组件1-3、第四乳滴产生组件1-4、第一连接组件2-1、第二连接组件2-2、第三连接组件2-3、一个液体提取组件3及第一注射泵4-1、第二注射泵4-2、第三注射泵4-3、第四注射泵4-4、第五注射泵4-5、第六注射泵4-6、第七注射泵4-7、第八注射泵4-8、第九注射泵4-9组合而成。各乳滴产生组件、各连接组件和液体提取组件的结构与实施例3相同，但尺寸有所不同。本实施例中，各乳滴产生组件和液体提取组件的连接管的正方形通孔边长为0.8mm；第一乳滴产生组件1-1、第二乳滴产生组件1-2和第三乳滴产生组件1-3的注射管圆管部段内径为400μm，其圆锥端口的端部内径为30μm，收集管内径为100μm；第四乳滴产生组件1-4的注射管圆管部段内径为150μm，其圆锥端口的端部内径为120μm，收集管内径为450μm；第一连接组件2-1、第二连接组件2-2和第三连接组件2-3的正进液管内径为150μm，侧进液管内径为100μm，出液管内径为150μm；液体提取组件3的注射管圆管部段内径为150μm，其圆锥端口的端部内径为120μm，收集管内径为150μm。第一连接组件2-1的出液管与第二连接组件2-2的正进液管连接，第二连接组件2-2的出液管与第三连接组件2-3的正进液管连接，第三连接组件2-3的出液管与液体提取组件3的注射管连接，液体提取组件3的收集管与第四乳滴产生组件1-4的注射管连接，第一连接组件2-1的侧进液管与第一乳滴产生组件1-1的收集管连接，第二连接组件2-2的侧进液管与第二乳滴产生组件1-2的收集管连接，第三连接组件2-3的侧进液管与第三乳滴产生组件1-3的收集管连接。第一注射泵4-1用于向第一乳滴产生组件1-1的注射管输送液体，第二注射泵4-2用于向第二乳滴产生组件1-2的注射管输送液体，第三注射泵4-3用于向第三乳滴产生组件1-3的的注射管输送液体，第四注射泵4-4用于向第一乳滴产生组件1-1的连接管输送液体，第五注射泵4-5用于向第二乳滴产生组件1-2的连接管输送液体，第六注射泵4-6用于向第三乳滴产生组件1-3的连接管输送液体，第七注射泵4-7用于向第一连接组件2-1的正进液管输送液体，第八注射泵4-8用于从液体提取组件3的连接管抽取液体，第九注射泵4-9用于向第三乳滴产生组件1-3的连接管输送液体。
实施例8
本实施例制备单分散五组分油/水/油双重乳液，其分散相液滴为双层嵌套结构，外层内封装有位于同一层次的三种组分不同的液滴。
本实施例使用实施例7所述的分级式微流体装置，制备工艺步骤如下：
(1)各组分流体的配制
第一种组分流体：第一种组分流体为油相，由乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)、染色剂苏丹红和苯甲酸苄酯配制而成，其中聚蓖麻酸甘油酯的含量为0.05克/毫升苯甲酸苄酯，苏丹红的含量为0.001克/毫升苯甲酸苄酯。
第二种组分流体：第二种组分流体为油相，由乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)、染色剂苏丹黑和苯甲酸苄酯配制而成，其中聚蓖麻酸甘油酯的含量为0.05克/毫升苯甲酸苄酯，苏丹黑的含量为0.001克/毫升苯甲酸苄酯。
第三种组分流体：第三种组分流体为油相，由乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)、安息香双甲醚和苯甲酸苄酯配制而成，其中聚蓖麻酸甘油酯的含量为0.05克/毫升苯甲酸苄酯，安息香双甲醚的含量达到其在苯甲酸苄酯中的溶解度上限。
第四种组分流体：第四种组分流体为水相，由乳化剂Pluronic F127(又称嵌段式聚醚F127，一种聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物，Pluronic F127为商品名，购自Sigma公司，本实施例中作为表面活性剂使用)、甘油和去离子水配制而成，其中Pluronic F127的含量为0.001克/毫升水，甘油的含量为0.05克/毫升水。
第五种组分流体：第五种组分流体为油相，由乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)和大豆油配制而成，其中聚蓖麻酸甘油酯的含量为0.15克/毫升大豆油。
(2)五组分油/水/油双重乳液的制备
图14中图片(a)所示的五组分油/水/油双重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图14中图片(a)所示的五组分油/水/油双重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约200μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约200μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约200μL/h(Q4-3)注入第三乳滴产生组件1-3的注射管，通过注射泵4-4将第四种组分流体以约500μL/h(Q4-4)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-5将第四种组分流体以约500μL/h(Q4-5)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-6将第四种组分流体以约500μL/h(Q4-6)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约300μL/h(Q4-7)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-8以约200μL/h(Q4-8)从液体提取组件3的连接管抽出第四种组分流体，通过注射泵4-9将第五种组分流体以约12000μL/h(Q4-9)注入第四乳滴产生组件1-4的连接管。
图14中图片(b)～(e)所示的五组分油/水/油双重乳液，是在注射泵4-1～注射泵4-8所注入的流体组分和流速均不改变的情况下，将注射泵4-9注入的第五种组分流体的流速从约12000μL/h减少至4000μL/h的过程中所制备得到的。
从图14可以看出，在连续相油相中，分散有具有双层嵌套结构的分散相液滴，分散相液滴的外层水滴内封装有红色油滴、蓝色油滴和透明油滴三种不同组分的液滴，且各种颜色油滴的数目分别由1逐渐增加至5。根据本实施例的原料，红色油滴为含有乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)和染色剂苏丹红的苯甲酸苄酯，蓝色油滴为含有乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)和染色剂苏丹黑的苯甲酸苄酯，透明油滴为含有乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR90)的苯甲酸苄酯，外部水滴为含有乳化剂Pluronic F127和甘油的水溶液，油相连续相为含有乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)的大豆油。
实施例9
本实施例中，分级式微流体装置的结构如图15所示，由第一乳滴产生组件1-1、第二乳滴产生组件1-2、第三乳滴产生组件1-3、第四乳滴产生组件1-4、第一连接组件2-1、第二连接组件2-2、第一液体提取组件3-1、第二液体提取组件3-2及第一注射泵4-1、第二注射泵4-2、第三注射泵4-3、第四注射泵4-4、第五注射泵4-5、第六注射泵4-6、第七注射泵4-7、第八注射泵4-8、第九注射泵4-9组合而成。各乳滴产生组件、各连接组件和各液体提取组件的结构与实施例3相同，但尺寸有所不同。本实施例中，各乳滴产生组件和液体提取组件的连接管的正方形通孔边长为3.0mm；第一乳滴产生组件1-1、第二乳滴产生组件1-2的注射管圆管部段内径为600μm，其圆锥端口的端部内径为50μm，收集管内径为150μm；第三乳滴产生组件1-3的注射管圆管部段内径为250μm，其圆锥端口的端部内径为160μm，收集管内径为450μm；第四乳滴产生组件1-4的注射管圆管部段内径为450μm，其圆锥端口的端部内径为400μm，收集管内径为600μm；第一连接组件2-1、第二连接组件2-2的正进液管内径为250μm，侧进液管内径为150μm，出液管内径为250μm；第一液体提取组件3-1的注射管圆管部段内径为250μm，其圆锥端口的端部内径为160μm，收集管内径为250μm；第二液体提取组件3-2的注射管圆管部段内径为450μm，其圆锥端口的端部内径为400μm，收集管内径为450μm。第一连接组件2-1的出液管与第二连接组件2-2的正进液管连接，第二连接组件2-2的出液管与第一液体提取组件3-1的注射管连接，第一液体提取组件3-1的收集管与第三乳滴产生组件1-3的注射管连接，第三乳滴产生组件1-3的收集管与第二液体提取组件3-2的注射管连接，第二液体提取组件3-2的收集管与第四乳滴产生组件1-4的注射管连接，第一连接组件2-1的侧进液管与第一乳滴产生组件1-1的收集管连接，第二连接组件2-2的侧进液管与第二乳滴产生组件1-2的收集管连接。第一注射泵4-1用于向第一乳滴产生组件1-1的注射管输送液体，第二注射泵4-2用于向第二乳滴产生组件1-2的注射管输送液体，第三注射泵4-3用于向第一乳滴产生组件1-1的连接管输送液体，第四注射泵4-4用于向第二乳滴产生组件1-2的连接管输送液体，第五注射泵4-5用于向第一连接组件2-1的正进液管输送液体，第六注射泵4-6用于从第一液体提取组件3-1的连接管抽取液体，第七注射泵4-7用于向第三乳滴产生组件1-3的连接管输送液体，第八注射泵4-8用于从第二液体提取组件3-2的连接管抽取液体，第九注射泵4-9用于向第四乳滴产生组件1-4的连接管输送液体。
实施例10
本实施例制备单分散五组分油/水/油/水三重乳液，其分散相液滴具有三层结构，最内层封装有两种不同组分的油滴。
本实施例使用实施例9所述的分级式微流体装置，制备工艺步骤如下：
(1)各组分流体的配制
第一种组分流体：第一种组分流体为油相，由乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)、染色剂苏丹红和苯甲酸苄酯配制而成，其中聚蓖麻酸甘油酯的含量为0.05克/毫升苯甲酸苄酯，苏丹红的含量为0.001克/毫升苯甲酸苄酯。
第二种组分流体：第二种组分流体为油相，由乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)和苯甲酸苄酯配制而成，其中聚蓖麻酸甘油酯的含量为0.05克/毫升苯甲酸苄酯。
第三种组分流体：第三种组分流体为水相，由乳化剂Pluronic F127、甘油、染色剂亚甲基蓝和去离子水配制而成，其中Pluronic F127的含量为0.01克/毫升水，甘油的含量为0.05克/毫升水，亚甲基蓝的含量为0.005克/毫升水。
第四种组分流体：第四种组分流体为油相，由乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)和苯甲酸苄酯制而成，其中聚蓖麻酸甘油酯的含量为0.05克/毫升苯甲酸苄酯。
第五种组分流体：第五种组分流体为水相，由乳化剂Pluronic F127、甘油和去离子水配制而成，其中Pluronic F127的含量为0.01克/毫升水，甘油的含量为0.05克/毫升水。
(2)五组分油/水/油/水三重乳液的制备
①图16中图片(a)所示的五组分油/水/油/水三重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图16中图片(a)所示的五组分油/水/油/水三重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约300μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约800μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约300μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约800μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约300μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从液体提取组件3-1的连接管将第三种组分流体抽出，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约4000μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管，通过注射泵4-9将第五种组分流体以约13000μL/h(Q4-9)注入第四乳滴产生组件1-4的连接管。
②图16中图片(h)所示的五组分油/水/油/水三重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图16中图片(h)所示的五组分油/水/油/水三重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约300μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约800μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约300μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约800μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约300μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从第一液体提取组件3-1的连接管将第三种组分流体抽出，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约2000μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管，通过注射泵4-9将第五种组分流体以约9000μL/h(Q4-9)注入第四乳滴产生组件1-4的连接管。
③图16中图片(j)所示的五组分油/水/油/水三重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图16中图片(j)所示的五组分油/水/油/水三重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约300μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约800μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约300μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第三种组分流体以约800μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第三种组分流体以约300μL/h(Q4-5)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-6以约200μL/h(Q4-6)从第一液体提取组件3-1的连接管将第三种组分流体抽出，通过注射泵4-7将第四种组分流体以约1500μL/h(Q4-7)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管，通过注射泵4-8以约400μL/h(Q4-8)从第二液体提取组件3-2的连接管将第四种组分流体抽出，通过注射泵4-9将第五种组分流体以约9000μL/h(Q4-9)注入第四乳滴产生组件1-4的连接管。
图16中图片(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)和(i)是调节流速的过渡状态时获得的五组分油/水/油/水三重乳液样品。流速变化范围为：Q4-1≈300～350μL/h，Q4-2≈200～300μL/h，Q4-3≈850～900μL/h，Q4-4≈700～800μL/h，Q4-5＝300μL/h，Q4-6≈0～400μL/h，Q4-7≈1300～4000μL/h，Q4-8≈0～400μL/h，Q4-9≈9000～13000μL/h。
从图16可以看出，在本实施例制备的五组分三重乳液的连续相水相中，分散有尺寸均一的具有三层嵌套结构的分散相液滴，其最外层透明油滴内封装有蓝色水滴，蓝色水滴内封装有红色油滴和透明油滴两种不同组分的液滴，中间层蓝色水滴的数目及最内层红色油滴和透明油滴的数目和比例可以独立精确地控制。根据本实施例的原料，最内层红色油滴为含有乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)和染色剂苏丹红的苯甲酸苄酯，最内层透明油滴为含有乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)的苯甲酸苄酯，中间层蓝色水滴为含有乳化剂Pluronic F127、甘油和染色剂亚甲基蓝的水溶液，外层透明油滴为含有乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)的苯甲酸苄酯，水相连续相为含有乳化剂Pluronic F127和甘油的水溶液。
实施例11
本实施例中，分级式微流体装置的结构如图17所示，由第一乳滴产生组件1-1、第二乳滴产生组件1-2、第三乳滴产生组件1-3、第四乳滴产生组件1-4、第五乳滴产生组件1-5、第一连接组件2-1、第二连接组件2-2、一个液体提取组件3及第一注射泵4-1、第二注射泵4-2、第三注射泵4-3、第四注射泵4-4、第五注射泵4-5、第六注射泵4-6、第七注射泵4-7、第八注射泵4-8、第九注射泵4-9组合而成。各乳滴产生组件、各连接组件和各液体提取组件的结构与实施例3相同，但尺寸有所不同。本实施例中，各乳滴产生组件和液体提取组件的连接管的正方形通孔边长为1.0mm；第一乳滴产生组件1-1、第二乳滴产生组件1-2的注射管圆管部段内径为580μm，其圆锥端口的端部内径为40μm，收集管内径为150μm；第三乳滴产生组件1-3和第四乳滴产生组件1-4的注射管圆管部段内径为150μm，其圆锥端口的端部内径为100μm，收集管内径为250μm；第五乳滴产生组件1-5的注射管圆管部段内径为300μm，其圆锥端口的端部内径为220μm，收集管内径为600μm；第一连接组件2-1、第二连接组件2-2的正进液管内径为300μm，侧进液管内径为250μm，出液管内径为300μm；液体提取组件3的注射管圆管部段内径为300μm，其圆锥端口的端部内径为220μm，收集管内径为300μm。第一连接组件2-1的出液管与第二连接组件2-2的正进液管连接，第二连接组件2-2的出液管与液体提取组件3的注射管连接，液体提取组件3的收集管与第五乳滴产生组件1-5的注射管连接，第一连接组件2-1的侧进液管与第三乳滴产生组件1-3的收集管连接，第三乳滴产生组件1-3的注射管与第一乳滴产生组件1-1的收集管连接，第二连接组件2-2的侧进液管与第四乳滴产生组件1-4的收集管连接，第四乳滴产生组件1-4的注射管与第二乳滴产生组件1-2的收集管连接。第一注射泵4-1用于向第一乳滴产生组件1-1的注射管输送液体，第二注射泵4-2用于向第二乳滴产生组件1-2的注射管输送液体，第三注射泵4-3用于向第一乳滴产生组件1-1的连接管输送液体，第四注射泵4-4用于向第二乳滴产生组件1-2的连接管输送液体，第五注射泵4-5用于向第三乳滴产生组件1-3的连接管输送液体，第六注射泵4-6用于向第四乳滴产生组件1-4的连接管输送液体，第七注射泵4-7用于向第一连接组件2-1的正进液管输送液体，第八注射泵4-8用于从液体提取组件3的连接管抽取液体，第九注射泵4-9用于向第五乳滴产生组件1-5的连接管输送液体。
实施例12
本实施例制备单分散六组分油/水/油/水三重乳液，其分散相液滴具有三层结构，最外层为油层，中间层同时封装有两种不同组分的水滴，而每种组分的水滴内，各自封装有组分互不相同的一种油滴。
本实施例使用实施例11所述的分级式微流体装置，制备工艺步骤如下：
(1)各组分流体的配制
第一种组分流体：第一种组分流体为油相，由乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)、染色剂苏丹红和苯甲酸苄酯配制而成，其中聚蓖麻酸甘油酯的含量为0.05克/毫升苯甲酸苄酯，苏丹红的含量为0.001克/毫升苯甲酸苄酯。
第二种组分流体：第二种组分流体为油相，由乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)和苯甲酸苄酯配制而成，其中聚蓖麻酸甘油酯的含量为0.05克/毫升苯甲酸苄酯。
第三种组分流体：第三种组分流体为水相，由乳化剂Pluronic F127、甘油和去离子水配制而成，其中Pluronic F127的含量为0.01克/毫升水，甘油的含量为0.05克/毫升水。
第四种组分流体：第四种组分流体为水相，由乳化剂Pluronic F127、甘油、染色剂亚甲基蓝和去离子水配制而成，其中Pluronic F127的含量为0.01克/毫升水，甘油的含量为0.05克/毫升水，亚甲基蓝的含量为0.005克/毫升水。
第五种组分流体：第五种组分流体为油相，由乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)和苯甲酸苄酯制而成，其中聚蓖麻酸甘油酯的含量为0.05克/毫升苯甲酸苄酯。
第六种组分流体：第六种组分流体为水相，由乳化剂Pluronic F127、甘油和去离子水配制而成，其中Pluronic F127的含量为0.01克/毫升水，甘油的含量为0.05克/毫升水。
(2)六组分油/水/油/水三重乳液的制备
①图18中图片(a)所示的六组分油/水/油/水三重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图18中图片(a)所示的六组分油/水/油/水三重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约150μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约150μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约800μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第四种组分流体以约400μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第五种组分流体以约2600μL/h(Q4-5)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管，通过注射泵4-6将第五种组分流体以约1500μL/h(Q4-6)注入第四乳滴产生组件1-4的连接管，通过注射泵4-7将第五种组分流体以约300μL/h(Q4-7)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-8以约300μL/h(Q4-8)从液体提取组件3的连接管将第五种组分流体抽出，通过注射泵4-9将第六种组分流体以约16000μL/h(Q4-9)注入第五乳滴产生组件1-5的连接管。
②图18中图片(b)所示的六组分油/水/油/水三重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图18中图片(b)所示的六组分油/水/油/水三重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约350μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-2将第二种组分流体以约150μL/h(Q4-2)注入第二乳滴产生组件1-2的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约700μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第四种组分流体以约400μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第五种组分流体以约2600μL/h(Q4-5)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管，通过注射泵4-6将第五种组分流体以约1500μL/h(Q4-6)注入第四乳滴产生组件1-4的连接管，通过注射泵4-7将第五种组分流体以约300μL/h(Q4-7)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-8以约300μL/h(Q4-8)从液体提取组件3的连接管将第五种组分流体抽出，通过注射泵4-9将第六种组分流体以约16000μL/h(Q4-9)注入第五乳滴产生组件1-5的连接管。
③图18中图片(c)所示的六组分油/水/油/水三重乳液的制备
采用以下操作分别将步骤(1)配制的油相和水相流体由注射泵注入分级式微流体装置的各个单元组件，即形成图18中图片(c)所示的六组分油/水/油/水三重乳液。
通过注射泵4-1将第一种组分流体以约350μL/h(Q4-1)注入第一乳滴产生组件1-1的注射管，通过注射泵4-3将第三种组分流体以约700μL/h(Q4-3)注入第一乳滴产生组件1-1的连接管，通过注射泵4-4将第四种组分流体以约350μL/h(Q4-4)注入第二乳滴产生组件1-2的连接管，通过注射泵4-5将第五种组分流体以约2600μL/h(Q4-5)注入第三乳滴产生组件1-3的连接管，通过注射泵4-6将第五种组分流体以约1700μL/h(Q4-6)注入第四乳滴产生组件1-4的连接管，通过注射泵4-7将第五种组分流体以约300μL/h(Q4-7)注入第一连接组件2-1的正进液管，通过注射泵4-8以约1000μL/h(Q4-8)从液体提取组件3的连接管将第五种组分流体抽出，通过注射泵4-9将第六种组分流体以约17000μL/h(Q4-9)注入第五乳滴产生组件1-5的连接管。
制备图19所示各种类型的六组分三重乳液时，其各相流体流速变化范围为：Q4-1≈0～400μL/h，Q4-2≈0～300μL/h，Q4-3≈400～1000μL/h，Q4-4≈350～1000μL/h，Q4-5≈1700～3600μL/h，Q4-6≈1700～3300μL/h，Q4-7≈300～500μL/h，Q4-8≈200～2000μL/h，Q4-9≈4000～20000μL/h。
从图18(a)和(b)可以看出，在本实施例制备的六组分三重乳液的油相连续相中，分散有尺寸均一的具有三层嵌套结构的分散相液滴，其最外部透明油滴内封装有透明水滴和蓝色水滴，透明水滴内封装有红色油滴，蓝色水滴内封装有透明油滴。如图18(c)所示，通过停止注入任一最内相流体(如由第二注射泵4-2注入的流体F4-2)，可以制得一种新型的同时在内部同一层结构上封装有双重乳液和单乳的三重乳液，其最外部透明油滴内同时封装有透明水滴和蓝色水滴，而透明水滴内还封装有红色油滴。从图19第I至IV行可以看出，本实施例所用微流控方法可以精确地控制中间层透明水滴和蓝色水滴的数目和比例，而通过选择性地停止注入任一最内相流体，可以制得在中间层封装的透明水滴中不含有红色油滴的六组分三重乳液(如图19第1列所示)，或在中间层封装的蓝色水滴中不含有透明油滴的六组分三重乳液(如图19第2、3列所示)，同时，还可以对封装在三重乳液最内层结构上的红色油滴和透明油滴的数目和比例进行精确地控制(如图19第4至6列所示)。根据本实施例的原料，最内层红色油滴为含有乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)和染色剂苏丹红的苯甲酸苄酯，最内层透明油滴为含有乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR 90)的苯甲酸苄酯，中间层透明水滴为含有乳化剂Pluronic F127和甘油的水溶液，中间层蓝色水滴为含有乳化剂PluronicF127、甘油和染色剂亚甲基蓝的水溶液，外层透明油滴为含有乳化剂聚蓖麻酸甘油酯(PGPR90)的苯甲酸苄酯，水相连续相为含有乳化剂Pluronic F127和甘油的水溶液。

Claims (10)

1.一种制备单分散多组分多重乳液的分级式微流体装置，其特征在于包括第一乳滴产生组件(1-1)、第二乳滴产生组件(1-2)、第三乳滴产生组件(1-3)和一个连接组件(2)；各乳滴产生组件均由连接管(11)和分别插入连接管两端的注射管(12)、收集管(13)组成，所述注射管(12)的出液口伸入收集管的进液口内；连接组件为三通管件，设置有一个正进液管(21)、一个侧进液管(22)和一个出液管(23)；连接组件的正进液管、侧进液管分别与第一乳滴产生组件(1-1)的收集管和第二乳滴产生组件(1-2)的收集管连接，连接组件的出液管与第三乳滴产生组件(1-3)的注射管连接。
2.根据权利要求1所述的制备单分散多组分多重乳液的分级式微流体装置，其特征在于：
乳滴产生组件的连接管(11)为矩形玻璃管，其中心部位设置有正方形通孔，正方形通孔的边长为0.8～3.0mm，注射管(12)为圆形玻璃毛细管，其一端为圆锥端口，其圆管部段的外径与连接管(11)的正方形通孔的边长相等、内径为100～600μm，其圆锥端口的端部内径为30～400μm，收集管(13)为圆形玻璃毛细管，其外径与连接管(11)正方形通孔的边长相等，内径为100～600μm；
连接组件(2)为圆形玻璃三通管，其正进液管(21)、侧进液管(22)和出液管(23)的内径为100～300μm。
3.一种制备单分散多组分多重乳液的分级式微流体装置，其特征在于包括至少三个乳滴产生组件(1)、至少两个连接组件(2)和至少一个液体提取组件(3)；各乳滴产生组件均由连接管(11)和分别插入连接管两端的注射管(12)、收集管(13)组成，所述注射管(12)的出液口伸入收集管的进液口内；各连接组件均为三通管件，设置有一个正进液管(21)、一个侧进液管(22)和-个出液管(23)；各液体提取组件(3)均由连接管(31)和分别插入连接管两端的注射管(32)、收集管(33)组成；各连接组件串联连接，前一连接组件的正进液管接后一连接组件的出液管，组合后的连接组件的出液管与液体提取组件的注射管连接，液体提取组件的收集管与乳滴产生组件的注射管连接，各连接组件的侧进液管均连接有至少一个乳滴产生组件。
4.根据权利要求3所述的制备单分散多组分多重乳液的分级式微流体装置，其特征在于乳滴产生组件为三个，连接组件为两个，液体提取组件为一个，第一连接组件(2-1)的出液管与第二连接组件(2-2)的正进液管连接，第二连接组件(2-2)的出液管与液体提取组件(3)的注射管连接，液体提取组件(3)的收集管与第三乳滴产生组件(1-3)的注射管连接，第一连接组件(2-1)的侧进液管与第一乳滴产生组件(1-1)的收集管连接，第二连接组件(2-2)的侧进液管与第二乳滴产生组件(1-2)的收集管连接。
5.根据权利要求3所述的制备单分散多组分多重乳液的分级式微流体装置，其特征在于乳滴产生组件为四个，连接组件为三个，液体提取组件为一个，第一连接组件(2-1)的出液管与第二连接组件(2-2)的正进液管连接，第二连接组件(2-2)的出液管与第三连接组件(2-3)的正进液管连接，第三连接组件(2-3)的出液管与液体提取组件(3)的注射管连接，液体提取组件(3)的收集管与第四乳滴产生组件(1-4)的注射管连接，第一连接组件(2-1)的侧进液管与第一乳滴产生组件(1-1)的收集管连接，第二连接组件(2-2)的侧进液管与第二乳滴产生组件(1-2)的收集管连接，第三连接组件(2-3)的侧进液管与第(3)乳滴产生组件(1-3)的收集管连接。
6.根据权利要求3所述的制备单分散多组分多重乳液的分级式微流体装置，其特征在于乳滴产生组件为四个，连接组件为二个，液体提取组件为二个，第一连接组件(2-1)的出液管与第二连接组件(2-2)的正进液管连接，第二连接组件(2-2)的出液管与第一液体提取组件(3-1)的的注射管连接，第一液体提取组件(3-1)的收集管与第三乳滴产生组件(1-3)的注射管连接，第三乳滴产生组件(1-3)的收集管与第二液体提取组件(3-2)的注射管连接，第二液体提取组件(3-2)的收集管与第四乳滴产生组件(1-4)的注射管连接，第一连接组件(2-1)的侧进液管与第一乳滴产生组件(1-1)的收集管连接，第二连接组件(2-2)的侧进液管与第二乳滴产生组件(1-2)的收集管连接。
7.根据权利要求3所述的制备单分散多组分多重乳液的分级式微流体装置，其特征在于乳滴产生组件为五个，连接组件为二个，液体提取组件为一个，第一连接组件(2-1)的出液管与第二连接组件(2-2)的正进液管连接，第二连接组件(2-2)的出液管与液体提取组件(3)的注射管连接，液体提取组件(3)的收集管与第五乳滴产生组件(1-5)的注射管连接，第一连接组件(2-1)的侧进液管与第三乳滴产生组件(1-3)的收集管连接，第三乳滴产生组件(1-3)的注射管与第一乳滴产生组件(1-1)的收集管连接，第二连接组件(2-2)的侧进液管与第四乳滴产生组件(1-4)的收集管连接，第四乳滴产生组件(1-4)的注射管与第二乳滴产生组件(1-2)的收集管连接。
8.根据权利要求3至7中任一权利要求所述的制备单分散多组分多重乳液的分级式微流体装置，其特征在于：
乳滴产生组件的连接管(11)为矩形玻璃管，其中心部位设置有正方形通孔，正方形通孔的边长为0.8～3.0mm，注射管(12)为圆形玻璃毛细管，其一端为圆锥端口，其圆管部段的外径与连接管(11)的正方形通孔的边长相等、内径为100～600μm，其圆锥端口的端部内径为30～400μm，收集管(13)为圆形玻璃毛细管，其外径与连接管(11)正方形通孔的边长相等，内径为100～600μm；
连接组件(2)为圆形玻璃三通管，其正进液管(21)、侧进液管(22)和出液管(23)的内径为100～300μm；
液体提取组件(3)的连接管(31)为矩形玻璃管，其中心部位设置有正方形通孔，正方形通孔的边长为0.8～3.0mm，注射管(32)为圆形玻璃毛细管，其一端为圆锥端口，其圆管部段的外径与连接管(31)正方形通孔的边长相等、内径为150～450μm，其圆锥端口的端部内径为100～400μm，收集管(33)为圆形玻璃毛细管，其外径与连接管(31)的正方形通孔的边长相等，内径为150～450μm。
9.一种制备单分散多组分多重乳液的微流控方法，其特征在于使用权利要求1或2所述的分级式微流体装置，工艺步骤如下：
(1)各组分流体的配制
根据所制备乳液的组分数、重数和类型确定所需流体中水相与油相的数量和配方，所述水相流体为液态水，或含有乳化剂的液态水，或含有水溶性物质的液态水；所述油相流体为与水不互溶的液态物质，或含有乳化剂的与水不互溶的液态物质，或与水不互溶的液态物质和在该液态物质中的可溶物组成的的混合液；
(2)单分散多组分多重乳液的制备
将作为分散相内层液滴的两种不同组分的油相或水相流体分别注入第一乳滴产生组件(1-1)和第二乳滴产生组件(1-2)的注射管，将作为分散相外层液滴的水相或油相流体分别注入第一乳滴产生组件(1-1)和第二乳滴产生组件(1-2)的连接管，将作为连续相的油相或水相流体注入第三乳滴产生组件(1-3)的连接管，即形成单分散的多组分多重乳液；
注入第一乳滴产生组件(1-1)和第二乳滴产生组件(1-2)注射管的流体的流速控制在50～300μL/h，注入第一乳滴产生组件(1-1)和第二乳滴产生组件(1-2)连接管的流体的流速控制在100～900μL/h，注入第三乳滴产生组件(1-3)连接管的流体的流速控制在6000～12000μL/h。
10.一种制备单分散多组分多重乳液的微流控方法，其特征在于使用权利要求3至8中任一权利要求所述的分级式微流体装置，工艺步骤如下：
(1)各组分流体的配制
根据所制备乳液的组分数、重数和类型确定所需流体中水相与油相的数量和配方，所述水相流体为液态水，或含有乳化剂的液态水，或含有水溶性物质的液态水；所述油相流体为与水不互溶的液态物质，或含有乳化剂的与水不互溶的液态物质，或与水不互溶的液态物质和在该液态物质中的可溶物组成的的混合液；
(2)单分散多组分多重乳液的制备
将作为分散相最内层液滴的油相或水相流体注入位于流体流动方向上游的乳滴产生组件的注射管，将作为分散相中间层或外层液滴的水相或油相流体注入位于流体流动方向上游或中游的乳滴产生组件的连接管，或注入连接组件的正进液管，将作为连续相的油相或水相流体注入位于流体流动方向下游末端的乳滴产生组件的连接管，并从液滴提取组件的连接管中抽取流体，即形成单分散的多组分多重乳液；
注入位于流体流动方向上游的乳滴产生组件的注射管的流体的流速控制在0～750μL/h，注入位于流体流动方向上游或中游的乳滴产生组件的连接管的流体的流速控制在200～2000μL/h，注入连接组件的正进液管的流体的流速控制在200～4000μL/h，注入位于流体流动方向下游末端的乳滴产生组件的连接管的流体的流速控制在4000～12000μL/h，从液滴提取组件的连接管中抽取流体的流速控制在0～2000μL/h。
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