CN204996468U - 一种单微液滴产生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种单微液滴产生装置，可以产生体积大小为fL～pL量级的单微液滴。该单微液滴产生装置主要通过对空心光纤拉锥，产生微细的液体流动管道，通过设置微泵参数产生微小拉力，将微量液体吸入微细的液体流动管道中，再设置微泵参数产生微小推力，将吸入的液体推出，形成单微液滴。本实用新型结构简单，再加上光纤的柔软、纤细特性使得本实用新型装置可以方便的对单微液滴进行三维移动，从而精确的控制液滴产生位置，本实用新型产生的单微液滴大小容易调控，可以有效节约珍贵实验液体，对微量化学分析、生物大分子分析、化妆品、食品、药品等领域的研究具有促进作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及制备微液滴的设备，尤其涉及一种单微液滴产生装置。
背景技术
微液滴的产生和操控可应用于多个领域，如微量化学分析、生物大分子分析、食品以及药品生产等领域。
目前，微液滴的产生主要是借助于微流控芯片，按照生成方法可以将其分为两大类。一类是被动法，即通过对微通道结构的特别设计使液流局部产生速度梯度来对微液滴进行操控，主要为多相流法，该法的主要特点是可以快速批量生成微液滴；另一类是主动法，即通过电场力、热能量等外力使液流局部产生能量梯度来对微液滴进行操控，主要包括电润湿法、介电电泳法、气动法和热毛细管法，该法的主要特点是可以对单个微液滴进行操控。微流控芯片产生的微液滴大小通常为皮升、纳升量级，且工艺较为复杂，成本较高。
李汉明等人通过调制施加在毛细玻璃管上的压电陶瓷频率等参数，获得了单微液滴(李汉明,刘峰,李英骏,等.20μm单微液滴的产生和特性研究J.物理学报,2007,56(10):5926-5930.)，这种方法可以快速地获得批量液滴，但其获得液滴的方法，从根本上来讲，是在喷嘴处利用脉冲震动将液柱震颤分离为一组连续液滴，并不能很好地控制单个液滴的形成，而且液滴的体积大小难以调控，此外由于毛细玻璃管不够柔软而且容易断裂，导致其实际三维移动困难。本实用新型提出的基于锥形空心光纤的单微液滴产生装置，能够产生真正的单微液滴，液滴大小容易调控，其体积可以低至飞升量级，有效节约实验液体，此外，本实用新型结构简单，再加上光纤的柔软、纤细特性使得本实用新型装置可以方便的对单微液滴进行三维移动，从而精确的控制液滴产生位置。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种可以产生飞升量级单微液滴，并能够对其进行三维移动的单微液滴产生装置。
本实用新型的目的是这样实现的：微泵上夹持有注射器，注射器的针管的端部连接有空心光纤，且针管与空心光纤的连接处设置有环氧树脂，所述空心光纤的端部拉制形成锥形空心光纤，且所述锥形空心光纤构成微液滴喷嘴。
本实用新型还包括这样一些结构特征：
1.所述微液滴喷嘴的长度在1厘米至1.2厘米之间，微液滴喷嘴的前端的内径在a与b之间，且10纳米≤a＜100纳米、1微米≤b≤9微米。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、本实用新型可以产生真正的单个微液滴，这对于微液滴相关的实验研究具有重大意义。2、光纤拉锥技术现已非常成熟，利用光纤拉锥法形成的液滴喷嘴，其内径可以达到几十纳米～几微米，产生的液滴低至飞升量级，可以有效节约实验液体，对于微量化学分析、生物大分子分析、化妆品、食品、药品等领域的研究与生产具有重要意义。3、光纤具有较好的柔韧性，用空心光纤作为液体流动管道，相比微流芯片和一些毛细玻璃管制成的微液滴产生装置，能够更为灵活地控制液滴的三维移动。4、本实用新型结构简单、易于制作，具有推广价值。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的微液滴喷嘴部分的放大示意图；
图3是本实用新型的单为液滴的产生过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
结合图1至图3，本实用新型包括空心光纤1，注射器2，连接针管3，环氧树脂4，微泵5，液体6。将空心光纤1的一端拉制形成锥形空心光纤，即微液滴喷嘴1-1，另一端1-2与注射器2通过连接针管3进行连接，空心光纤另一端1-2与连接针管3之间通过环氧树脂4进行连接，注射器2夹持在微泵5上。微泵5对注射器2施加微小推力，微量液体6被推出，形成单微液滴。
所述的微液滴喷嘴1-1，其长度L在1～1.2cm之间，其前端的微细管道内径为d，范围大约在几十纳米至几微米之间。
所述的空心光纤的另一端1-2，用光纤切割刀将其处理成平端面后，将去除涂覆层的部分(长度～1cm)插入连接针管3中，再用环氧树脂4进行封装。
所述的微泵5，其产生的微小推力和拉力能够驱动微液滴喷嘴产生fL～pL量级的单微液滴。
本实用新型提供一种单微液滴产生装置，可以产生体积大小为fL～pL量级的单微液滴。该单微液滴产生装置主要通过对空心光纤拉锥，产生微细的液体流动管道，通过设置微泵参数产生微小拉力，将微量液体吸入微细的液体流动管道中，再设置微泵参数产生微小推力，将吸入的液体推出，形成单微液滴。本实用新型结构简单，再加上光纤的柔软、纤细特性使得本实用新型装置可以方便的对单微液滴进行三维移动，从而精确的控制液滴产生位置，本实用新型产生的单微液滴大小容易调控，可以有效节约珍贵实验液体，对微量化学分析、生物大分子分析、化妆品、食品、药品等领域的研究具有促进作用。
也即本实用新型的装置的制作包括如下几个部分：
1、拉锥：取一段约1m长的空心光纤，在空心光纤中间距离另一端约20cm附近，剥除光纤的涂覆层20--30mm，使用无纺布蘸取酒精和乙醚混合液，反复擦拭光纤外包层，直至清洁，然后将光纤固定于光纤夹具上，用高温热源对去掉涂覆层的光纤区域进行预热，待光纤进入熔融状态后，用左右两端的光纤夹具对光纤进行拉伸，同时高温热源以预热区为中心左右往返移动，拉伸形成锥形空心光纤，即微液滴喷嘴；
2、将锥形空心光纤架在微位移台上，调节其位置，使锥形空心光纤位于显微镜视野中，用宝石刀对微纳光纤进行切割，制成长度为500μm左右的微液滴喷嘴；
3、空心光纤的另一侧进行去除涂覆层、切割、清洁处理，将切割平整的空心光纤插入连接针管，用环氧树脂4，对其进行封装；
4、连接针管3与注射器2进行连接；
5、将注射器2夹持在微泵5上，单微液滴产生装置完成。
使用本实用新型生产单微液滴的具体过程是：
1、拉锥：取一段约1m长的空心光纤，在空心光纤中间距离另一端约20cm附近，剥除光纤的涂覆层20--30mm，使用无纺布蘸取酒精和乙醚混合液，反复擦拭光纤外包层，直至清洁，然后将光纤固定于光纤夹具上，用高温热源对去掉涂覆层的光纤区域进行预热，待光纤进入熔融状态后，用左右两端的光纤夹具对光纤进行拉伸，同时高温热源以预热区为中心左右往返移动，拉伸形成锥形空心光纤，即微液滴喷嘴；
2、将锥形空心光纤架在微位移台上，调节其位置，使锥形空心光纤位于显微镜视野中，用宝石刀对微纳光纤进行切割，制成长度为500μm左右的微液滴喷嘴；
3、空心光纤的另一侧进行去除涂覆层、切割、清洁处理，将切割平整的空心光纤插入连接针管，用环氧树脂4，对其进行封装；
4、连接针管3与注射器2进行连接；
5、将注射器2夹持在微泵5上；
6、将微液滴喷嘴置于液体中，微泵5对注射器2施加微小拉力，微液滴喷嘴1-1吸入微量液体6，将微液滴喷嘴1-1移出原液体环境，置于空气中或者另一种不相溶液体中，控制微泵5对注射器2施加微小推力，微量液体6被打出，形成单微液滴。
Claims (2)
1.一种单微液滴产生装置，其特征是：微泵上夹持有注射器，注射器的针管的端部连接有空心光纤，且针管与空心光纤的连接处设置有环氧树脂，所述空心光纤的端部拉制形成锥形空心光纤，且所述锥形空心光纤构成微液滴喷嘴。
2.根据权利要求1所述的一种单微液滴产生装置，其特征是：所述微液滴喷嘴的长度在1厘米至1.2厘米之间，微液滴喷嘴的前端的内径在a与b之间，且10纳米≤a＜100纳米、1微米≤b≤9微米。
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|---|---|---|---|---|
| CN107245431A (zh) * | 2017-08-04 | 2017-10-13 | 重庆三峡医药高等专科学校 | 一种用于细胞药物精准注射的显微注射装置及其操作方法 |
| CN108261602A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-07-10 | 山东师范大学 | 一种阵列式玻璃微管灌注装置及其制备方法 |
| CN109355178A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-02-19 | 四川大学华西医院 | 一种连续体积梯度毛细管数字pcr装置及其使用方法 |
| CN112439470A (zh) * | 2019-08-30 | 2021-03-05 | 北京达微生物科技有限公司 | 一种制备微液滴的加样针以及微液滴的制备方法 |
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