CN117899952A - 一种微液滴制备装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微液滴制备装置及方法，涉及微流控技术领域。本发明包括同轴内针管组件和电磁激振器；同轴内针管组件包括内液腔，以及与内液腔连通的贯通孔、进液接口和内针管；内液腔内装设有隔膜；电磁激振器的振动杆贯穿贯通孔，并与隔膜连接，用于带动隔膜进行往复振动，实现将内液挤出同轴内针管组件的内针管。本发明通过利用电磁激振器带动隔膜振动，实现对液滴尺寸和生成频率的调节，解决了现有微液滴尺寸均匀度差，以及有卫星液滴的出现，影响制备质量和制备效率的问题。
Description
技术领域
本发明属于微流控技术领域，特别是涉及一种微液滴制备装置及方法。
背景技术
微滴的形成过程很直观地说明了微流体处理的复杂性，与表面张力有关的相对小的力在微滴形成过程中产生高度的非线性且对外部干扰异常敏感。从连续液相形成液滴，需要引入能量进而转换成微滴形成后的表面能量。当此能量仅来源于流体压力，并无外界能量输入时，为被动控制；相反，在微滴生成过程中，有外界能量输入时为主动控制。
被动控制的经典结构为：T型和流动聚焦型。这两种结构的被动控制主要是通过改变流量或压力来实现。被动控制的最大问题是：响应时间太长，通常为几秒钟甚至几分钟。较长的响应时间主要受制于相对较大的流体阻力。在预先设置好的流量与压力下，此时若想得到一个特定尺寸的微滴，唯一的办法就是调节液体属性和通道的形状。
基于气驱的流动聚焦，通常是改变流量来改变生成微液滴的尺寸和生成频率，但是改变的幅度有限，流量太大和太小都不易行程稳定的锥形，而且生成的微液滴尺寸均匀度差，常伴有卫星液滴的出现，影响制备质量和制备效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微液滴制备装置，通过设置电磁激振器，利用电磁激振器带动隔膜振动，实现对液滴尺寸和生成频率的调节，解决了现有微液滴尺寸均匀度差，以及有卫星液滴的出现，影响制备质量和制备效率的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种微液滴制备装置，包括同轴内针管组件和电磁激振器；所述同轴内针管组件包括内液腔，以及与内液腔连通的贯通孔、进液接口和内针管；所述内液腔内装设有隔膜；所述电磁激振器的振动杆贯穿贯通孔，并与隔膜连接，用于带动隔膜进行往复振动，实现将内液挤出同轴内针管组件的内针管。
作为本发明的一种优选技术方案，所述同轴内针管组件还包括出气嘴；所述内针管的出口端位于出气嘴出口位置。
作为本发明的一种优选技术方案，所述出气嘴的出气口与内针管同轴设置，且相互间间隙配合。
作为本发明的一种优选技术方案，所述出气嘴由内朝外成缩口状结构，实现气流聚焦效果。
一种微液滴制备方法，包括以下步骤：
步骤一：通过管道将同轴内针管组件与气源连接，使得气流由出气嘴喷出，以及通过管道将进液接口与原料液源连接，用于使得原料液由内针管下端流出；
步骤二：启动电磁激振器，通过电磁激振器带动隔膜振动，用于通过隔膜的振动，将内液挤出内针管，且实现对原料液流出频率的控制。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过电磁激振器带动同轴内针管组件内的隔膜振动，通过隔膜振动实现对原料液进行主动控制，使得原料液由内针管流出后形成的微液滴尺寸和生成频率得到有效的调节，并在气流的作用下实现快速剪切，使得制备的微液滴具有更高的尺寸均匀度，同时，有利于减少卫星液滴的出现，从而有效的提高了整体的制备质量和制备效率。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，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为本发明的一种微液滴制备装置的结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-同轴内针管组件，2-电磁激振器，101-内液腔，102-内针管，103-进气接口，105-进液接口，106-隔膜，107-通孔，112-出气嘴。
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清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一
请参阅图1所示，本发明为一种微液滴制备装置，包括同轴内针管组件1和电磁激振器2，同轴内针管组件1包括内液腔101，以及与内液腔101连通的贯通孔107、进液接口105和内针管102，其中，贯通孔107可开设于同轴内针管组件1的顶壁或侧壁。
内液腔101内装设有隔膜106，电磁激振器2的振动杆贯穿贯通孔107，并与隔膜106连接，用于带动隔膜106进行往复振动，实现将内液挤出同轴内针管组件1的内针管102，从而通过电磁激振器2的振动频率调节，实现对原料液的挤出频率实现控制。
具体的，同轴内针管组件1还包括出气嘴112，以及设置有与出气嘴112连通的进气接口103,内针管102的出口端位于出气嘴112出口位置，出气嘴112的出气口与内针管102同轴设置，且相互间间隙配合，使得气流能够均匀的由内针管102外侧喷出。
同时，出气嘴112由内朝外成缩口状结构，实现气流聚焦效果，使得气流集中由内针管102出口端的外侧喷出，实现对内针管102流出的原料液进行剪切，使得原料液形成均匀的液滴。
实施例二
一种微液滴制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将同轴内针管组件1和电磁激振器2分别进行安装固定，再通过管道将同轴内针管组件1与气源连接，使得气流由出气嘴112喷出，以及通过管道将进液接口105与原料液源连接，用于使得原料液由内针管102下端流出。
具体的，通过管道将进气接口103与气源连接，如通过管道将气泵的出气端与进气接口103连接，使得气泵产生的压缩气流由同轴内针管组件1的出气嘴112喷出。
并且，通过管道将进液接口105与原料液源连接，如通过将装有的原料液的注射器安装至注射泵，注射器的出口端通过管道与进液接口105连通，通过注射泵带动注射器将原料液均匀注入内液腔101内，继而使得原料液由内针管102下端流出，并通过出气嘴112喷出的气流实现对原料液的剪切，使得原料液形成均匀的液滴。
步骤二：启动电磁激振器2，通过电磁激振器2带动隔膜106振动，用于通过隔膜106的振动，实现对内液腔101内的原料液进行规律的挤压，从而实现对由内针管102下端流出原料液生成微液滴的频率进行控制，并且由于原料液的流速一定，从而通过改变电磁激振器2的振动频率，实现对内针管102下端流出原料液生成微液滴的尺寸进行控制，如电磁激振器2的振动频率越高，则制备出的微液滴尺寸越小。
相比于采用气驱气驱的流动聚焦，通过改变流量来改变生成微液滴的尺寸和生成频率的方式，本申请通过电磁激振器2的振动频率实现对微液滴生成尺寸和生产频率进行控制的方式，具有更大的调节幅度，同时，使得生成的微液滴尺寸均匀度更高，并且可有效的避免卫星液滴的出现，使得整体的制备质量和制备效率得到有效的提高。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.一种微液滴制备装置，其特征在于：包括同轴内针管组件(1)和电磁激振器(2)；所述同轴内针管组件(1)包括内液腔(101)，以及与内液腔(101)连通的贯通孔(107)、进液接口(105)和内针管(102)；
所述内液腔(101)内装设有隔膜(106)；所述电磁激振器(2)的振动杆贯穿贯通孔(107)，并与隔膜(106)连接，用于带动隔膜(106)进行往复振动，实现将内液挤出同轴内针管组件(1)的内针管(102)。
2.根据权利要求1所述的一种微液滴制备装置，其特征在于，所述同轴内针管组件(1)还包括出气嘴(112)；所述内针管(102)的出口端位于出气嘴(112)出口位置。
3.根据权利要求1或2所述的一种微液滴制备装置，其特征在于，所述出气嘴(112)的出气口与内针管(102)同轴设置，且相互间间隙配合。
4.根据权利要求3所述的一种微液滴制备装置，其特征在于，所述出气嘴(112)由内朝外成缩口状结构，实现气流聚焦效果。
5.一种如权利要求1～4任意一项所述一种微液滴制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：通过管道将同轴内针管组件(1)与气源连接，使得气流由出气嘴(112)喷出，以及通过管道将进液接口(105)与原料液源连接，用于使得原料液由内针管(102)下端流出；
步骤二：启动电磁激振器(2)，通过电磁激振器(2)带动隔膜(106)振动，用于通过隔膜(106)的振动，将内液挤出内针管(102)，且实现对原料液流出频率的控制。
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