CN105413779B - 制备多乳液的微流控芯片夹具、及多乳液的制备系统 - Google Patents

制备多乳液的微流控芯片夹具、及多乳液的制备系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种制备多乳液的微流控芯片夹具、及多乳液的制备系统，该微流控芯片夹具，其特征在于，包括放置台，该放置台的上表面沿第一方向开设形成有两端相通的芯片槽，所述芯片槽内用以放置多个串行的微流控芯片，所述多个串行的微流控芯片具有不同的亲疏性，所述芯片槽沿第一方向的两端分别对接有进液接头和出液接头，所述进液接头和出液接头分别与所述微流控芯片的管路相通。本发明通过串行的多个具有不同亲疏性的芯片，可用于制备多乳液，避免了复杂困难的局部改性过程。

Description

制备多乳液的微流控芯片夹具、及多乳液的制备系统
技术领域
本申请涉及一种制备多乳液的微流控芯片夹具、及多乳液的制备系统，特别涉及一种避免芯片局部改性的多乳液制备装置。
背景技术
微乳液一般是由表面活性剂、助表面活性剂、油与水等组分在适当比例下组成的无色、透明(或半透明)、低粘度的热力学体系，包括单乳液如油包水(W/O)、双乳液如水包油包水(W/O/W)以及多乳液等体系，其中，表面活性剂的选取对于生成稳定的乳液具有重要意义。微乳液可用于包封和释放活性物质、制备胶团、作为微反应器、保护对环境敏感的活性成分(Appl.Mater.Inter.2010,2,3411-3417.Adv.Mater.2008,20,3498–3503.Langmuir2011,27,3301–3307)，由此可见，微乳液在医药、食品、化妆品领域中有广泛的应用前景。
制备多乳液的传统方法是采用机械搅拌或超声，得到的乳液粒径不均一。微流控技术(Microfluidics)是制备乳液的新兴技术，它是通过数十到数百微米尺度的通道来处理或者操控少量(10-9到10-18L)流体的科学和技术体系。由于微流控技术具有以下优点：可使用非常少量的样品和试剂；可以执行高分辨力和高灵敏度的分离和探测；低成本；分析时间短；液滴尺寸可控。正是基于这些优点，微流控技术被广泛应用于微结构材料制备，分析检测，细胞筛选等。
微流控技术制备微乳液主要是利用微流控芯片的乳化来实现的。常用的制备多乳液液滴的芯片主要是基于玻璃毛细管，但其重现性差、制备过程繁琐，难以产业化。另外，通过设计玻璃芯片、基于聚二甲氧基硅氧烷(PDMS)芯片、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)芯片通道同样可以制备多乳液，但由于多乳液涉及到多相具有不同亲疏水性的流体，因此需要将通道进行局部亲疏水改性。然而，上述材质的芯片进行局部改性过程非常复杂，应用受到了极大的限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备多乳液的微流控芯片夹具，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请实施例公开了一种制备多乳液的微流控芯片夹具，包括放置台，该放置台的上表面沿第一方向开设形成有两端相通的芯片槽，所述芯片槽内用以放置多个串行的微流控芯片，所述多个串行的微流控芯片具有不同的亲疏性，所述芯片槽沿第一方向的两端分别对接有进液接头和出液接头，所述进液接头和出液接头分别与所述微流控芯片的管路相通。
优选的，在上述的制备多乳液的微流控芯片夹具中，相邻两个微流控芯片之间挤压有第一弹性垫圈，所述第一弹性垫圈沿第一方向开设有通孔，该通孔的两端分别与其两侧的微流控芯片的管路连通。
优选的，在上述的制备多乳液的微流控芯片夹具中，所述放置台于第一弹性垫圈的两侧分别凹设形成有定位槽，所述定位槽与所述芯片槽连通，所述定位槽的顶面等于或高于所述微流控芯片的顶面，所述定位槽在第一方向的长度大于所述第一弹性垫圈在第一方向的长度，所述每个定位槽上分别可滑动设有一定位滑块，所述定位滑块上沿第二方向开设有长腰孔，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述长腰孔和定位槽的顶面之间固定有滑块定位螺钉。
优选的，在上述的制备多乳液的微流控芯片夹具中，所述滑块定位螺钉和定位滑块的上表面之间设有垫片，该垫片套设于所述定位滑块定位螺钉的外侧。
优选的，在上述的制备多乳液的微流控芯片夹具中，所述芯片槽的相对两侧分别凸伸有垫圈卡槽，所述第一弹性垫圈卡持于所述垫圈卡槽之间。
优选的，在上述的制备多乳液的微流控芯片夹具中，所述第一弹性垫圈的通孔内插置有PTFE导管，该PTFE导管的两端不凸伸出所述通孔的外侧。
优选的，在上述的制备多乳液的微流控芯片夹具中，相邻两个所述微流控芯片的管路直径不同。
优选的，在上述的制备多乳液的微流控芯片夹具中，所述进液接头或出液接头包括上盖板、下盖板、第二弹性垫圈和导管，所述导管的一端插置于所述第二弹性垫圈内，所述上盖板和下盖板之间形成有供所述第二弹性垫圈放置的卡槽、以及与所述卡槽连通并用以放置导管的导管通道。
优选的，在上述的制备多乳液的微流控芯片夹具中，所述上盖板和下盖板之间通过相配合的螺钉和螺母可拆卸固定。
优选的，在上述的制备多乳液的微流控芯片夹具中，所述上盖板和下盖板之间形成有沿第一方向延伸的定位螺杆安装孔，定位螺杆穿过所述定位螺杆安装孔并与所述放置台的一端可拆卸固定。
本申请还公开了一种多乳液的制备系统，包括：
多个微流控芯片；
微流控芯片夹具，该夹具包括放置台，所述放置台的上表面沿第一方向开设形成有两端相通的芯片槽，所述多个微流控芯片串行放置于所述芯片槽内，所述多个微流控芯片具有不同的亲疏性，且沿液体流动方向上微流控芯片的管路直径依次增大，所述芯片槽沿第一方向的两端分别对接有进液接头和出液接头，所述进液接头和出液接头分别与所述微流控芯片的管路相通。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.通过串行多个具有不同亲疏性的芯片制备多乳液，避免了复杂困难的局部改性过程；
2.夹具中的芯片在槽中通过弹性垫圈连接，并由两边滑块和螺钉固定，可以实现芯片之间的限位；
3.通过弹性垫圈使PTFE管路和芯片管路直接相连，死体积小；
4.通过螺杆连接夹具和芯片，拆卸方便、耗材少、夹具体积小、易携带；
5.利用本案夹具，通过调节流体流速或改变芯片通道线宽可以制备不同核壳直径的乳液；
6.芯片产生的单乳液经过较短的路径进入相邻芯片，减少了液滴之间的融合。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明具体实施例中微流控芯片夹具组装后的立体示意图；
图2所示为本发明具体实施例中微流控芯片夹具的立体分解示意图；
图3所示为本发明具体实施例中放置台的立体分解示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本案以两个微流控芯片为例进行说明，但是应当说明的是，本案同样适用于两个以上的微流控芯片。
参图1和图2所示，制备多乳液的微流控芯片夹具，包括放置台1，该放置台的上表面沿第一方向开设形成有两端相通的芯片槽101，芯片槽内用以放置2个串行的微流控芯片100，2个串行的微流控芯片具有不同的亲疏性，芯片槽沿第一方向的两端分别对接有进液接头2和出液接头3，进液接头2和出液接头3分别与微流控芯片100的管路相通。
在该技术方案中，夹具适用的微流控芯片为厚度和宽度固定的硬质芯片，与芯片槽内侧尺寸一致，避免位移。
进一步地，相邻两个微流控芯片之间挤压有第一弹性垫圈4，第一弹性垫圈4沿第一方向开设有通孔，该通孔的两端分别与其两侧的微流控芯片的管路连通。
结合图3所示，放置台1于第一弹性垫圈的两侧分别凹设形成有定位槽102，定位槽与芯片槽连通，定位槽102的顶面等于或高于微流控芯片的顶面，定位槽102在第一方向的长度大于第一弹性垫圈在第一方向的长度，每个定位槽上分别可滑动设有一定位滑块103，定位滑块上沿第二方向开设有长腰孔1031，第二方向垂直于第一方向，长腰孔1031和定位槽的顶面之间固定有滑块定位螺钉104。
在该技术方案中，两组芯片间通过弹性垫圈连接，并由两侧滑块和标准M4螺钉固定。所有接口处均需确保PTFE导管、垫圈位置与芯片的准确连接。微流控芯片放置于芯片槽位上，微流控芯片间通过聚四氟橡胶弹性垫圈和PTFE管连接，通过滑块挤压而紧密连接。
进一步地，滑块定位螺钉104和定位滑块的上表面之间设有垫片105，该垫片105套设于定位滑块定位螺钉的外侧。
垫片优选为M4垫片。
进一步地，芯片槽101的相对两侧分别凸伸有垫圈卡槽1011，第一弹性垫圈4卡持于垫圈卡槽之间。
进一步地，第一弹性垫圈4的通孔内插置有PTFE导管，该PTFE导管的两端不凸伸出通孔的外侧。
在该技术方案中，PTFE导管内径大于微流控芯片管路孔径，外径稍大于弹性垫圈内径，导管壁厚足够支撑导管进入垫圈而不产生形变；弹性垫圈中间均匀分布四个孔，孔径略小于PTFE导管外径，孔位置和微流控芯片流路位置对应。
进一步地，第一弹性垫圈的材质优选为聚四氟橡胶。
进一步地，两个微流控芯片的管路直径不同。具体地，位于液体流动方向的第一个芯片的管路直径小于第二个芯片。
进液接头2或出液接头3包括上盖板201、下盖板202、第二弹性垫圈203和导管204，导管204的一端插置于第二弹性垫圈内，上盖板201和下盖板202之间形成有供第二弹性垫圈放置的卡槽205、以及与卡槽连通并用以放置导管的导管通道206。第二弹性垫圈的材质优选为聚四氟橡胶。
进一步地，上盖板201和下盖板202之间通过相配合的螺钉207和螺母208可拆卸固定。螺钉和螺母分别优选为M3螺钉和M3螺母。
进一步地，上盖板201和下盖板202之间形成有沿第一方向延伸的定位螺杆安装孔209，定位螺杆2010穿过定位螺杆安装孔并与放置台的一端可拆卸固定。
定位螺杆优选为M3标准螺杆。
在该技术方案中，导管204优选为PTFE导管，PTFE导管和聚四氟橡胶弹性垫圈通过盖板螺钉的挤压而紧密连接。聚四氟橡胶垫圈整体尺寸大于上下盖板的垫圈槽，利用螺钉挤压产生形变，实现紧密连接。
上述夹具的组装过程包括：
首先，将PTFE导管204插入到带有导管口的第二弹性垫圈203，将垫圈和导管整体放置到单侧上下盖板之间，通过螺钉207将盖板与垫圈连接完成，然后，第一弹性垫圈和PTFE导管连接通过垫圈卡槽1011固定，将芯片放置在芯片槽内，再通过两侧滑块、滑块定位垫片、定位滑块定位螺钉固定，最后，用定位螺杆2010将上下盖板与放置台连接，防止漏液。
利用上述夹具实现多乳液的制备过程：
选用两组亲疏水性不同的微流控芯片，其中，芯片1001的管道尺寸大于芯片1002的管道尺寸。在微量注射泵的推动下，两相不互溶的流体首先在芯片1001相应微通道中产生单乳液(W1/O,或O1/W)，经由两个芯片间带有PTFE管的垫圈进入芯片1002，芯片边缘与垫圈相切，第三相(W2或O2)也同时进入芯片2，在特定芯片结构下及对流体流速的调整，最终制得多乳液液滴，该夹具液适用于两个或两个以上硬质微流控芯片的组装连接。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种制备多乳液的微流控芯片夹具，其特征在于，包括放置台，该放置台的上表面沿第一方向开设形成有两端相通的芯片槽，所述芯片槽内用以放置多个串行的微流控芯片，所述多个串行的微流控芯片具有不同的亲疏性，所述芯片槽沿第一方向的两端分别对接有进液接头和出液接头，所述进液接头和出液接头分别与所述微流控芯片的管路相通,相邻两个所述微流控芯片的管路直径不同,所述进液接头或出液接头包括上盖板、下盖板、第二弹性垫圈和导管，所述导管的一端插置于所述第二弹性垫圈内，所述上盖板和下盖板之间形成有供所述第二弹性垫圈放置的卡槽、以及与所述卡槽连通并用以放置导管的导管通道,所述上盖板和下盖板之间通过相配合的螺钉和螺母可拆卸固定，所述上盖板和下盖板之间形成有沿第一方向延伸的定位螺杆安装孔，定位螺杆穿过所述定位螺杆安装孔并与所述放置台的一端可拆卸固定。
2.根据权利要求1所述的制备多乳液的微流控芯片夹具，其特征在于：相邻两个微流控芯片之间挤压有第一弹性垫圈，所述第一弹性垫圈沿第一方向开设有通孔，该通孔的两端分别与其两侧的微流控芯片的管路连通。
3.根据权利要求2所述的制备多乳液的微流控芯片夹具，其特征在于：所述放置台于第一弹性垫圈的两侧分别凹设形成有定位槽，所述定位槽与所述芯片槽连通，所述定位槽的顶面等于或高于所述微流控芯片的顶面，所述定位槽在第一方向的长度大于所述第一弹性垫圈在第一方向的长度，所述每个定位槽上分别可滑动设有一定位滑块，所述定位滑块上沿第二方向开设有长腰孔，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述长腰孔和定位槽的顶面之间固定有滑块定位螺钉。
4.根据权利要求3所述的制备多乳液的微流控芯片夹具，其特征在于：所述滑块定位螺钉和定位滑块的上表面之间设有垫片，该垫片套设于所述定位滑块定位螺钉的外侧。
5.根据权利要求2所述的制备多乳液的微流控芯片夹具，其特征在于：所述芯片槽的相对两侧分别凸伸有垫圈卡槽，所述第一弹性垫圈卡持于所述垫圈卡槽之间。
6.根据权利要求2所述的制备多乳液的微流控芯片夹具，其特征在于：所述第一弹性垫圈的通孔内插置有PTFE导管，该PTFE导管的两端不凸伸出所述通孔的外侧。
7.一种多乳液的制备系统，其特征在于，包括：
多个微流控芯片；
微流控芯片夹具，该夹具包括放置台，所述放置台的上表面沿第一方向开设形成有两端相通的芯片槽，所述多个微流控芯片串行放置于所述芯片槽内，所述多个微流控芯片具有不同的亲疏性，且沿液体流动方向上微流控芯片的管路直径依次增大，所述芯片槽沿第一方向的两端分别对接有进液接头和出液接头，所述进液接头和出液接头分别与所述微流控芯片的管路相通，相邻两个所述微流控芯片的管路直径不同,所述进液接头或出液接头包括上盖板、下盖板、第二弹性垫圈和导管，所述导管的一端插置于所述第二弹性垫圈内，所述上盖板和下盖板之间形成有供所述第二弹性垫圈放置的卡槽、以及与所述卡槽连通并用以放置导管的导管通道,所述上盖板和下盖板之间通过相配合的螺钉和螺母可拆卸固定，所述上盖板和下盖板之间形成有沿第一方向延伸的定位螺杆安装孔，定位螺杆穿过所述定位螺杆安装孔并与所述放置台的一端可拆卸固定。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address

Address after: 215000 No. 128, Fang Zhou road, Suzhou Industrial Park, Jiangsu, China

Patentee after: SUZHOU WENHAO MICROFLUIDIC TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 215808 No. 128, Fang Zhou road, Suzhou Industrial Park, Jiangsu, China

Patentee before: SUZHOU WENHAO CHIP TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CP03 Change of name, title or address
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Microfluidic chip fixture for preparing multi-emulsion, and multi-emulsion preparation system

Effective date of registration: 20220905

Granted publication date: 20180206

Pledgee: Zhejiang Tailong Commercial Bank Co.,Ltd. Suzhou Branch

Pledgor: SUZHOU WENHAO MICROFLUIDIC TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2022320010504

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