CN111701627A - 一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置及方法,包括液滴控制系统及核壳液滴产生系统;液滴控制系统包括叉指换能器,叉指换能器上部键合有声控PDMS微通道,叉指换能器上制作有弧形电极,弧形电极与声控PDMS微通道配合,声控PDMS微通道上设有分散相入口接头,叉指换能器下部键合有核壳液滴产生系统;核壳液滴产生系统由顶层PDMS、二层PDMS微通道,三层PDMS微通道和底层PDMS微通道键合而成,底层PDMS微通道下方安装有多个锥形毛细玻璃管;将声表面波微流控核壳液滴快速打印装置固定在显微镜的载物台上,在T型微流道处生成核心微液滴,在毛细管锥形口末端被剪成核壳型液滴;声表面波作用于直流道,可实现对核壳结构内部核心液滴大小的调控。
Description
技术领域
本发明涉及微流控技术领域,特别涉及一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置及方法。
背景技术
在材料合成、生物医学研究、药物缓释和药物输送等方面,生物分子或细胞的微囊化是重要的研究工具,其中,微囊化的核心步骤在于核壳微液滴的生成。传统的核壳双乳液滴制备方法通常采用两步搅拌法,即先在混合液中加入疏水性试剂制得液滴,再将所得液滴乳液置于水相中,然后另外加入乳化剂,通过不断搅拌,使其进一步变成双乳核壳液滴。例如Thompson等人[Preparation of Pickering Double Emulsions Using BlockCopolymer Worms[J].Langmuir,2015,31(14):4137-4144.]利用亲水和疏水两种乳化剂,合成了直径为30~80μm的具有极高稳定性的的水包油包水核壳液滴。另有报道的方法是基于乳液效应,实现了以二氧化硅胶体粒子为核心的的具有核壳结构的聚乙烯醇二氧化硅复合微球(中国专利公开号为CN107497378A)。然而以上方法的缺点是,需要手动或着机械搅拌,不能保证均匀分散,致使制备的核壳液滴均一性差,这极大地限制了其适用性。
随着微流控技术的发展,出现了被动式微液滴生成方法和可按需生成的主动式微液滴生成方法,为以核壳液滴为核心的微胶囊的生成技术提供了新的策略。目前,关于核壳液滴的方法主要有有同轴毛细管法(Double emulsion production in glass capillarymicrofluidic device:Parametric investigation of droplet generation behaviour[J].Chemical Engineering Science,2015,130:183-196.),双十字型流道法(Hydrophilic PDMS microchannels for high-throughput formation of oil-in-watermicrodroplets and water-in-oil-in-water double emulsions[J].Lab on a Chip,2010,10.)。然而,在大多数核壳微液滴产生装置中,压力源通常远离微流控芯片,需要通过很长的连接管与微流体芯片相连,流体或通道材料的可压缩性会引起时间延迟,在按需调节核壳液滴尺寸结构方面还需进一步研究。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置及方法,将微流控与打印技术结合,实现核壳液滴的均一快速生成,并且可利用声表面波输入参数的调整进行核壳结构调控,也作为打印装备的核心部件配合使用。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置,包括液滴控制系统及核壳液滴产生系统;液滴控制系统包括叉指换能器300和声控PDMS微通道200,叉指换能器300上部键合有声控PDMS微通道200,叉指换能器300上制作有一个弧形电极,弧形电极与声控PDMS微通道200配合,声控PDMS微通道200上设有分散相入口接头100,叉指换能器300下部键合有核壳液滴产生系统;
核壳液滴产生系统由顶层PDMS 600、二层PDMS微通道700,三层PDMS微通道800和底层PDMS微通道900键合而成,底层PDMS微通道900下方安装有三个以上的锥形毛细玻璃管;核壳液滴产生系统设有连续相入口接头500;液滴控制系统与核壳液滴产生系统通过四氟毛细管400连接。
所述的声控PDMS微通道200包括一个直流道201,直流道201上有分散相入口端203和分散相出口端202,分散相入口端203连接分散相入口接头100,分散相出口端202连接四氟毛细管400的输入端。
所述的叉指换能器300包括压电基底301,压电基底301上溅射有弧形叉指电极302,弧形叉指电极302包括若干对叉指,弧形角度呈60°。
所述的弧形叉指电极302采用50纳米底层的铬、200纳米中间层的金、50纳米上层的二氧化硅的三层结构。
所述的顶层PDMS 600设有第一通孔601和第二通孔602,第一通孔601连接四氟毛细管400的输出端,第二通孔602连接连续相入口接头500。
所述的第二PDMS微通道700包括三组以上的T型微流道、第一分散相传输孔701和连续相输送公共端702;每一组T型微流道包括一个连续相流道和一个分散相流道,连续相流道的入口端连接连续相输送公共端702,连续相流道的出口端连接一个液滴输送口,连续相流道的中部通过T型微通道与一个分散相流道的出口端连接,分散相流道的入口端连接一个分散相输送口。
所述的二层PDMS微通道800包括第二分散相传输孔802,分散相输送公共端801,分散相输送公共端801为通孔,分散相输送公共端801通过微流道分别与三个以上的分散相转送口连接;第二PDMS微通道800还设有三个以上的液滴输送口。
所述的底层PDMS微通道900包括分散相输送通道905,分散相输送通道905的入口端连接第四分散相转送口906,出口端连接第五分散相转送口902;底层PDMS微通道900还设有三个以上的液滴输送口。
所述的锥形毛细玻璃管一端为非锥形,一端为锥形,锥形毛细玻璃管的非锥形端与底层PDMS微通道900上相应的液滴输送口过盈配合。
所述的液滴控制系统与核壳液滴产生系统中的微通道的高度均为60微米,分散相入口端203、分散相出口端202、第一通孔601、第二通孔602、分散相传输孔、连续相输送公共端702、液滴输送口、分散相输送口、分散相输送公共端801、液滴输送口均为通孔,其他各入口出口均为非通孔,其高度与微通道等高。
所述的声控PDMS微通道200有流道的下表面键合在叉指换能器300有叉指电极的上表面,叉指换能器300无叉指电极的下表面键合在顶层PDMS 600的上表面,顶层PDMS 600的下表面键合在二层PDMS微通道700有流道的上表面,二层PDMS微通道700无流道的下表面键合在三层PDMS微通道800有流道的上表面,三层PDMS微通道800无流道的下表面键合在底层PDMS微通道900有流道的上表面。
所述的分散相入口接头100与分散相入口端203同轴配合并连接贯通,分散相出口端202通过四氟毛细管400与第一通孔601进行连接;连续相入口接头500、第二通孔602与连续相输送公共端702同轴配合并连接贯通;第一通孔601、第一分散相传输孔701、第二分散相传输孔802、第四分散相转送口906同轴配合并连接贯通;相应的液滴输送口和锥形毛细玻璃管同轴配合并连接贯通;相应的分散相输送口、分散相转送口同轴配合并连接贯通;弧形叉指电极302的对称轴线垂直于直流道201,且弧形叉指电极302的汇聚中心点位于直流道201靠近弧形叉指电极302的右侧上。
利用上述一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置的核壳液滴生成方法,包括以下步骤:
1)将基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置固定在显微镜的载物台上,通过物镜观察确保二层PDMS微通道700的三组以上的T型微流道位处于显微镜视场内并且无倾斜;
2)将分散相入口接头100、连续相入口接头500通过特氟龙导管分别与微流体注射泵上的分散相溶液储液瓶、连续相溶液储液瓶连接;
3)开启微流体注射泵,将分散相入口接头100、连续相入口接头500分别设定相应的流速,在三组以上的T型微流道处稳定生成微液滴;
4)三组以上的T型微流道处生成的微液滴通过相应的液滴输送口输送至相应的锥形毛细玻璃管,并在毛细管锥形口末端被剪成核可壳型液滴;
5)将信号发生器的输出信号的正负两极分别与弧形叉指电极302的两极相连接,调节信号发生器的输出信号为正弦连续输出;
6)按下信号发生器输出按钮,叉指换能器303上产生汇聚声表面波,声表面波作用于直流道201,从而在分散相中增加相应的流阻,作为声学阀调控分散相的流速,以影响在三组以上的T型微流道处稳定生成微液滴的大小,进而实现对核壳结构内部核心液滴大小的调控。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:通过多层PDMS流道结构与阵列式T型微流道结构的环形阵列化排布,实现了核心微液滴的快速生成,阵列结构可继续进行扩展;然后通过锥形毛细玻璃管锥形口的剪切作用形成核壳型液滴的打印,核壳结构的核心大小可通过集成在装置内的叉指换能器产生的声表面波的输入电压和频率进行柔性调节;本发明不仅适用于以微液滴为核心的核壳微液滴的高通生成,还适用于以微气泡为核心的核壳微液滴的快速生成。
(1)本发明可以克服目前二维流道生成核壳微液滴速率慢的缺点,装置可继续累加扩增微液滴生成的T型微流道环形阵列,实现核壳微液滴的快速生成。
(2)该发明不但适用于核心为液滴的核壳液滴生成,还适用于核心为气体的核壳液滴的生成。
(3)本发明可以克服传统液滴生成方法对微流道结构以及流速的过分依赖的缺点,在保证核壳液滴高通量生成的同时,调节输入正弦电压幅值、频率的大小,对核壳结构核心液滴的大小进行按需调控。
(4)本发明也可引入相应的化学试剂体系,进行核壳微胶囊的快速生成。
附图说明
图1是本发明实施例装置的等轴侧视图。
图2中(a)是声控PDMS微通道200等轴侧视图,(b)是声控PDMS微通道200的前视图。
图3是叉指换能器300的等轴侧视图。
图4是顶层PDMS 600的等轴侧视图。
图5中(a)是第二PDMS微通道700的等轴侧视图,(b)第二PDMS微通道700的后视图。
图6中(a)是第三PDMS微通道800的等轴侧视图,(b)第三PDMS微通道800的后视图。
图7中(a)是底层PDMS微通道900的等轴侧视图,(b)底层PDMS微通道900的后视图。
图8(a)是装置的核心液滴生成原理,图(b)是装置的核壳液滴生成原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细叙述。
参照图1,一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置,包括液滴控制系统及键合在其下方的核壳液滴产生系统;液滴控制系统包括叉指换能器300和声控PDMS微通道200,叉指换能器300上部键合有声控PDMS微通道200,叉指换能器300上制作有一个弧形电极,弧形电极与声控PDMS微通道200配合,声控PDMS微通道200上设有分散相入口接头100,叉指换能器300下部键合有核壳液滴产生系统;
核壳液滴产生系统由顶层PDMS 600、二层PDMS微通道700,三层PDMS微通道800和底层PDMS微通道900键合而成,底层PDMS微通道900下方安装有第一锥形毛细玻璃管1000、第二锥形毛细玻璃管1100、第三锥形毛细玻璃管1200;核壳液滴产生系统设有连续相入口接头500;液滴控制系统与核壳液滴产生系统通过四氟毛细管400连接;液滴控制系统用于通过引入汇聚声场以实现对通入分散相溶液的流速控制,进而控制核壳结构核心液滴的大小;核壳液滴产生系统用于容纳分散相溶液和连续相溶液样品,为核心微液滴的生成提供环境并且将生成的液滴输送至锥形毛细玻璃管锥形口以生成核壳液滴。
参照图2的(a)和(b),所述的声控PDMS微通道200包括一个直流道201,直流道201上有分散相入口端203和分散相出口端202,分散相入口端203连接分散相入口接头100,分散相出口端202连接四氟毛细管400的输入端。
参照图3,所述的叉指换能器300包括压电基底301,压电基底301上制作有弧形叉指电极302,弧形叉指电极302包括若干对叉指,弧形角度呈60°,用于在压电基底301表面产生汇聚表面声波;当分散相溶液通入直流道201,叉指换能器300产生汇聚声表面波,声表面波作用于直流道201,从而在分散相中增加相应的流阻,作为声学阀调控分散相的流速,从而实现对核壳结构内部核心液滴大小的调控。
本实施例的弧形叉指电极302采用15对叉指,指条宽度为10微米,在正弦交流电压驱动下可以在压电基底301表面产生频率为100MHz的表面声波。
所述的压电基底301材料为双面抛光128°Y铌酸锂。
所述的弧形叉指电极302采用50纳米底层的铬、200纳米中间层的金、50纳米上层的二氧化硅的三层结构,其中铬作为增强金与压电基底301粘附强度的粘附层,金作为导电层,二氧化硅作为增强PDMS微流道系统与压电基底301键合强度的加强层。
参照图4,所述的顶层PDMS 600设有第一通孔601和第二通孔602,第一通孔601连接四氟毛细管400的输出端,第二通孔602连接连续相入口接头500,用于对核壳液滴产生系统的封装。
参照图5的(a)和(b),所述的二层PDMS微通道700包括三组T型微流道、第一分散相传输孔701和连续相输送公共端702;第一组T型微流道包括第一连续相流道703和第一分散相流道705,第一连续相流道703的入口端连接连续相输送公共端702,第一连续相流道703的出口端连接第一液滴输送口704,第一连续相流道703的中部通过T型微通道与第一分散相流道705的出口端连接,第一分散相流道705的入口端连接第一分散相输送口706;
第二组T型微流道包括第二连续相流道707和第二分散相流道709,第二连续相流道707的入口端连接连续相输送公共端702,第二连续相流道707的出口端连接第二液滴输送口708,第二连续相流道707的中部通过T型微通道与第二分散相流道709的出口端连接,第二分散相流道709的入口端连接第二分散相输送口710;
第三组T型微流道包括第三连续相流道711和第三分散相流道713,第三连续相流道711的入口端连接连续相输送公共端702,第三连续相流道711的出口端连接第三液滴输送口712,第三连续相流道711的中部通过T型微通道与第三分散相流道713的出口端连接,第三分散相流道713的入口端连接第三分散相输送口714;
三组T型微流道处通过连续相对分散相的流体剪切从而连续生成液滴。
参照图6的(a)和(b),所述的三层PDMS微通道800包括第二分散相传输孔802和分散相输送公共端801,分散相输送公共端801为通孔,通过微流道分别与第一分散相转送口804、第二分散相转送口806、第三分散相转送口808连接,用于分散相溶液的传递输送;三层PDMS微通道800还设有第四液滴输送口803、第五液滴输送口805、第六液滴输送口807,用于生成核心液滴的传递输送。
参照图7的(a)和(b),所述的底层PDMS微通道900包括分散相输送通道905,分散相输送通道905的入口端连接第四分散相转送口906,出口端连接第五分散相转送口902,用于分散相溶液的传递输送;底层PDMS微通道900还设有第七液滴输送口904、第八液滴输送口903、第九液滴输送口901;用于核心液滴的传递输送。
所述的第一锥形毛细玻璃管1000、第二锥形毛细玻璃管1100、第三锥形毛细玻璃管1200一端为非锥形,另一端为锥形;第一锥形毛细玻璃管1000的非锥形端与第八液滴输送口903过盈配合,第二锥形毛细玻璃管1100的非锥形端与第七液滴输送口904过盈配合,第三锥形毛细玻璃管1200的非锥形端与第九液滴输送口901过盈配合。
所述的液滴控制系统与核壳液滴产生系统中的微通道的高度均为60微米,分散相入口端203、分散相出口端202、第一通孔601、第二通孔602、第一分散相传输孔701、连续相输送公共端702、第一液滴输送口704、第二液滴输送口708、第三液滴输送口712、第一分散相输送口706、第二分散相输送口710、第三分散相输送口714、第二分散相传输孔802、分散相输送公共端801、第四液滴输送口803、第五液滴输送口805、第六液滴输送口807、第七液滴输送口904、第八液滴输送口903、第九液滴输送口901均为通孔,其他各入口出口均为非通孔,其高度与微通道等高。
所述的声控PDMS微通道200有流道的下表面键合在叉指换能器300有叉指电极的上表面,叉指换能器300无叉指电极的下表面键合在顶层PDMS 600的上表面,顶层PDMS 600的下表面键合在二层PDMS微通道700有流道的上表面,二层PDMS微通道700无流道的下表面键合在三层PDMS微通道800有流道的上表面,三层PDMS微通道800无流道的下表面键合在底层PDMS微通道900有流道的上表面;
所述的分散相入口接头100与分散相入口端203同轴配合并连接贯通,分散相出口端202通过四氟毛细管400与第一通孔601连接;连续相入口接头500、第二通孔602与连续相输送公共端702同轴配合并连接贯通;第一通孔601、第一分散相传输孔701、第二分散相传输孔802、第四分散相转送口906同轴配合并连接贯通;第一液滴输送口704、第四液滴输送口803、第七液滴输送口904、第二锥形毛细玻璃管1100同轴配合并连接贯通;第一分散相输送口706、第一分散相转送口804同轴配合并连接贯通;第二液滴输送口708、第五液滴输送口805、第八液滴输送口903、第一锥形毛细玻璃管1000同轴配合并连接贯通;第二分散相输送口710与第二分散相转送口806同轴配合并连接贯通;第三液滴输送口712、第六液滴输送口807、第九液滴输送口901、第三锥形毛细玻璃管1200同轴配合并连接贯通;第三分散相输送口714、第三分散相转送口808同轴配合并连接贯通;分散相输送公共端801与第五分散相转送口902同轴配合并连接贯通;弧形叉指电极302的对称轴线垂直于直流道201,且弧形叉指电极302的汇聚中心点位于直流道201靠近弧形叉指电极302的右侧上,从而在分散相流动中增加相应的流阻,作为声学阀调控连续相的流速,叉指换能器300输入电压和频率的调节,调节声流阻力作用的大小,从而实现对调控连续相的流速的调控,进而调节核心液滴生成的大小。
所述的微通道均采用具有良好透光性与生物兼容性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)制作,便于对微液滴生成过程进行光学监测和记录。
利用上述一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置的核壳液滴生成方法,包括以下步骤:
1)将基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置固定在显微镜的载物台上,通过物镜观察确保二层PDMS微通道700的三组T型微流道位处于显微镜视场内并且无倾斜;
2)将分散相入口接头100、连续相入口接头500通过特氟龙导管分别与微流体注射泵上的分散相溶液储液瓶、连续相溶液储液瓶连接;
3)开启微流体注射泵,将分散相入口接头100、连续相入口接头500分别设定相应的流速,在三组T型微流道处稳定生成微液滴;
4)三组T型微流道处生成的微液滴通过第一液滴输送口704、第四液滴输送口803、第七液滴输送口904;第二液滴输送口708、第五液滴输送口805、第八液滴输送口903;第三液滴输送口712、第六液滴输送口807、第九液滴输送口901,分别输送至第一锥形毛细玻璃管1000、第二锥形毛细玻璃管1100、第三锥形毛细玻璃管1200,并在毛细管锥形口末端被剪成核可壳型液滴;
5)将信号发生器的输出信号的正负两极分别与弧形叉指电极302的两极相连接,调节信号发生器的输出信号为正弦连续输出;
6)按下信号发生器输出按钮,叉指换能器303上产生汇聚声表面波,声表面波作用于直流道201,从而在分散相中增加相应的流阻,作为声学阀调控分散相的流速,以影响在三组T型微流道处稳定生成微液滴的大小,进而实现对核壳结构内部核心液滴大小的调控。
核壳在基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置的生成过程为:分散相溶液通过分散相入口接头100、分散相入口端203、分散相出口端202、四氟毛细管400、第二通孔602、第一分散相传输孔701、第二分散相传输孔802、第四分散相转送口906、分散相输送通道905、第五分散相转送口902、分散相输送公共端801通过微流道分别与第一分散相转送口804、第二分散相转送口806、第三分散相转送口808、第一分散相输送口706、第二分散相输送口710、第三分散相输送口714传输,并同时充满第一分散相流道705、第二分散相流道709、第三分散相流道713,连续相溶液通过入口接头500、第一通孔601、连续相输送公共端702,连续相溶液同时充满第一连续相流道703、第二连续相流道707、第三连续相流道711,通过氮气压力注射泵调节分散相溶液和连续相溶液的输入压力,使分散相、连续相充满各流道,将分散相与连续相调整到相应的流速,从而在各T型微流道结构处,通过连续相对分散相的的流体剪切,将分散相连续剪切成核心液滴,当核心液滴随连续相通过第一液滴输送口704、第二液滴输送口708、第三液滴输送口712、第四液滴输送口803、第五液滴输送口805、第六液滴输送口807、七液滴输送口904、第八液滴输送口903、第九液滴输送口901被输送至第一锥形毛细玻璃管1000、第二锥形毛细玻璃管1100、第三锥形毛细玻璃管1200,在锥形毛细玻璃管的锥形口末端剪切生成核壳液滴,如图8所示;然后按下信号发生器输出按钮,叉指换能器300产生汇聚声表面波,声表面波作用于直流道201,从而在分散相中增加相应的流阻,作为声学阀调控分散相的流速,从而实现对核壳结构内部核心液滴大小的调控。
Claims (10)
1.一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置,包括液滴控制系统及核壳液滴产生系统,其特征在于:液滴控制系统包括叉指换能器(300)和声控PDMS微通道(200),叉指换能器(300)上部键合有声控PDMS微通道(200),叉指换能器(300)上制作有一个弧形电极,弧形电极与声控PDMS微通道(200)配合,声控PDMS微通道(200)上设有分散相入口接头(100),叉指换能器(300)下部键合有核壳液滴产生系统;
核壳液滴产生系统由顶层PDMS(600)、二层PDMS微通道(700),三层PDMS微通道(800)和底层PDMS微通道(900)键合而成,底层PDMS微通道(900)下方安装有三个以上的锥形毛细玻璃管;核壳液滴产生系统设有连续相入口接头(500);液滴控制系统与核壳液滴产生系统通过四氟毛细管(400)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置,其特征在于:所述的声控PDMS微通道(200)包括一个直流道(201),直流道(201)上有分散相入口端(203)和分散相出口端(202),分散相入口端(203)连接分散相入口接头(100),分散相出口端(202)连接四氟毛细管(400)的输入端。
3.根据权利要求2所述的一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置,其特征在于:所述的叉指换能器(300)包括压电基底(301),压电基底(301)上溅射有弧形叉指电极(302),弧形叉指电极(302)包括若干对叉指,弧形角度呈60°。
4.根据权利要求1所述的一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置,其特征在于:所述的顶层PDMS(600)设有第一通孔(601)和第二通孔(602),第一通孔(601)连接四氟毛细管(400)的输出端,第二通孔(602)连接连续相入口接头(500)。
5.根据权利要求1所述的一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置,其特征在于:所述的第二PDMS微通道(700)包括三组以上的T型微流道、第一分散相传输孔(701)和连续相输送公共端(702);每一组T型微流道包括一个连续相流道和一个分散相流道,连续相流道的入口端连接连续相输送公共端(702),连续相流道的出口端连接一个液滴输送口,连续相流道的中部通过T型微通道与一个分散相流道的出口端连接,分散相流道的入口端连接一个分散相输送口。
6.根据权利要求5所述的一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置,其特征在于:所述的二层PDMS微通道(800)包括第二分散相传输孔(802)和分散相输送公共端(801),分散相输送公共端(801)为通孔,分散相输送公共端(801)通过微流道分别与三个以上的分散相转送口连接;第二PDMS微通道(800)还设有三个以上的液滴输送口。
7.根据权利要求6所述的一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置,其特征在于:所述的底层PDMS微通道(900)包括分散相输送通道(905),分散相输送通道(905)的入口端连接第四分散相转送口(906),出口端连接第五分散相转送口(902);底层PDMS微通道(900)还设有三个以上的液滴输送口。
8.根据权利要求7所述的一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置,其特征在于:所述的液滴控制系统与核壳液滴产生系统中的微通道的高度均为60微米,分散相入口端(203)、分散相出口端(202)、第一通孔(601)、第二通孔(602)分散相传输孔、连续相输送公共端(702)、液滴输送口、分散相输送口、分散相输送公共端(801)、液滴输送口均为通孔,其他各入口出口均为非通孔,其高度与微通道等高。
9.根据权利要求7所述的一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置,其特征在于:所述的声控PDMS微通道(200)有流道的下表面键合在叉指换能器(300)有叉指电极的上表面,叉指换能器(300)无叉指电极的下表面键合在顶层PDMS(600)的上表面,顶层PDMS(600)的下表面键合在二层PDMS微通道(700)有流道的上表面,二层PDMS微通道(700)无流道的下表面键合在三层PDMS微通道(800)有流道的上表面,三层PDMS微通道(800)无流道的下表面键合在底层PDMS微通道(900)有流道的上表面;
所述的分散相入口接头(100)与分散相入口端(203)同轴配合并连接贯通,分散相出口端(202)通过四氟毛细管(400)与第一通孔(601)进行连接;连续相入口接头(500)、第二通孔(602)与连续相输送公共端(702)同轴配合并连接贯通;第一通孔(601)、第一分散相传输孔(701)、第二分散相传输孔(802)、第四分散相转送口(906)同轴配合并连接贯通;相应的液滴输送口和锥形毛细玻璃管同轴配合并连接贯通;相应的分散相输送口、分散相转送口同轴配合并连接贯通;弧形叉指电极(302)的对称轴线垂直于直流道(201),且弧形叉指电极(302)的汇聚中心点位于直流道(201)靠近弧形叉指电极(302)的右侧上。
10.利用权利要求3所述的一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置的核壳液滴生成方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)将基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置固定在显微镜的载物台上,通过物镜观察确保二层PDMS微通道(700)的三组以上的T型微流道位处于显微镜视场内并且无倾斜;
2)将分散相入口接头(100)、连续相入口接头(500)通过特氟龙导管分别与微流体注射泵上的分散相溶液储液瓶、连续相溶液储液瓶连接;
3)开启微流体注射泵,将分散相入口接头(100)、连续相入口接头(500)分别设定相应的流速,在三组以上的T型微流道处稳定生成微液滴;
4)三组以上的T型微流道处生成的微液滴通过相应的液滴输送口输送至相应的锥形毛细玻璃管,并在毛细管锥形口末端被剪成核可壳型液滴;
5)将信号发生器的输出信号的正负两极分别与弧形叉指电极(302)的两极相连接,调节信号发生器的输出信号为正弦连续输出;
6)按下信号发生器输出按钮,叉指换能器(303)上产生汇聚声表面波,声表面波作用于直流道(201),从而在分散相中增加相应的流阻,作为声学阀调控分散相的流速,以影响在三组以上的T型微流道处稳定生成微液滴的大小,进而实现对核壳结构内部核心液滴大小的调控。
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