CN206052002U - 制备微球的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种制备微球的装置，包括：液滴生成模块，包括液滴微流控芯片，液滴微流控芯片包括流道系、分别与流道系连通的第一流道系入口和流道系出口，液滴微流控芯片用于将从第一流道系入口进入流道系内的分散相流体形成液滴并从流道系出口输出液滴；收集制造模块，包括收集制造主体，收集制造主体包括各自具有作用表面的多个收集单元，各收集单元的作用表面彼此隔离，收集单元用于接收液滴至作用表面并在作用表面上基于液滴形成微球；运动模块，与液滴生成模块和/或收集制造主体驱动连接，以使各液滴对应地滴至收集单元的作用表面上；控制模块，与液滴生成模块和运动模块分别耦合。该制备微球的装置能制备满足粒径要求的微球。

Description

制备微球的装置

技术领域

本实用新型涉及微球制备技术领域，尤其是涉及生物打印的生物墨汁制备领域，特别涉及一种制备微球的装置。

背景技术

生物打印领域的生物墨汁中包括具有生物活性的微球。该微球通常以包含细胞的胶原溶液作为主要原材料。在制作微球时，首先将该主要原材料作为构成核芯的组成成分的核芯液分成预设粒径大小的核芯液液滴，再基于该核芯液液滴形成微球，以满足3D生物打印时形成生物组织或器官的需求。现有技术的微球通常是不分层的单一球状结构，此时，单一球状结构仅由核芯液液滴固化后成形。

生物3D打印领域对用于生物墨汁的微球制备成型后的粒径以及尺寸一致性有较高的要求，并且需要制得的微球兼具生物学功能和一定的机械强度。

现有技术中，制造生物3D打印所需的生物墨汁时，主要通过以下两种方法生成核芯液液滴：

一、采用振动或脉冲法分液。

主要利用叠加振动作用，将层流状态的液体喷射流分成尺寸相等的液滴，生成液滴的粒径和数量与选择的振动或脉冲频率相关。采用振动或脉冲法制得的液滴粒径较大，所生成的液滴的粒径范围通常是0.15～2mm。

二、采用微量液体分液仪分液。

利用空气活塞的原理使液体分液至微量体积。借助精密进样针头以及后续的分液动力装置，可以分得的液量最小在0.1μL，其制得的液滴粒径通常在500μm以上。微量液体分液仪可以是移液枪或精密进样针等。

本申请的申请人还提出了一种用于生物墨汁的具有生物活性的微球。该微球为沿微球的径向分层设置的分层球状结构。

分层球状结构一般是利用成膜材料将固体、液体或气体等材料包覆于成膜材料中，其直径为1～1000μm。分层球状结构例如可以包括核芯和在核芯径向外侧的包覆层两层结构。核芯由核芯液形成，包覆层则由包覆液形成。

由于生物打印技术产生的生物组织和器官均要求具有一定的生物学功能，因此，用于生物墨汁的前述具有生物活性的分层球状结构的核芯通常由包含细胞的胶原溶液形成。在制备分层球状结构时，需要在核芯外再形成包覆层。由于生物组织和器官的结构均非常精细，因此，该分层球状结构的粒径通常需要控制在10～200μm之间，并且尺寸精度要求非常高。

现有技术中采用生化室实验室手动制备工艺来制备分层球状结构，其中最常用的制备微球的方法是锐孔法。锐孔法通常将核芯液和包覆液混合形成混合溶液，然后对盛装有核芯液和包覆液的混合溶液的滴管或注射器等滴液装置施加振动或电压脉冲将混合溶液滴入固化剂中，混合溶液在固化剂中迅速固化从而形成分层球状结构。

相应地，现有的制备微球的装置，通常也是基于锐孔法来制备分层球状结构。其包括振动(或脉冲)施加装置、滴液装置和设置在滴液装置下方的反应容器。其中，振动(或脉冲)施加装置对滴液装置内的溶液的流动通道部位施加一定频率和一定振幅的振荡使溶液射流断裂形成预设粒径大小的液滴。滴液装置则在振动(或脉冲)施加装置的作用下将混合溶液滴入反应容器中。反应容器中盛放有固化剂，滴入反应容器中的混合溶液在固化剂的作用下固化形成分层球状结构。

在实现本实用新型的过程中，设计人员经过分析研究发现，现有的制备微球的方法和制备微球的装置存在以下几方面的问题：

1、制造生物墨汁的微球所需的核芯液液滴通常具有特殊的性能要求，采用振动或脉冲法分液容易影响制得的液滴的性能。例如，如果要求核芯液液滴内含有生物活性细胞、核芯液液滴的粒径为比较小的、几百微米的粒径，如10～200μm，采用振动或脉冲法分液就难以满足该核芯液液滴的制备要求。核芯液液滴的较小的粒径意味着需要更高的振动频率，而在分液过程中采用较高的振动频率通常会对核芯液中含有的细胞造成严重的损害和影响，从而影响细胞的活性以及生物性功能实现。同样地，对于分层球状结构，通过振动或脉冲法进行分液，也会影响核芯液以及包覆液的性能和分层结果，如粘性较高的物质，可能会产生每次分液量不均匀和/或分液形成的形状不统一。因此，通过振动或脉冲法进行分液会影响分层球状结构的性能，尤其对于有特殊性能要求的分层球状结构，例如核芯含有细胞和/或要求各个分层精确区分的分层球状结构，振动或脉冲分液法的不利影响更加突出。

2、制备得到的微球的粒径较大。在3D生物打印的生物墨汁制造时，一般要求核芯液液滴的粒径为5μm～120μm，微球的粒径为10～200μm。而采用微量液体分液仪分液如滴管或注射器进行滴加，每次滴加量较多，液滴尺寸较大，难以将制得的液滴的粒径控制在500μm以下，不能满足制造生物墨汁时核芯液液滴或微球的粒径要求。制造分层球状结构时，由于分层球状结构的粒径与溶液滴加量直接相关，因此，所制备得到的分层球状结构的粒径也较大，通常在500μm以上，难以满足生物打印等技术领域中分层球状结构的粒径要求。

3、制备分层球状结构时尺寸误差较大，难以保证分层球状结构的尺寸精度。采用滴管或注射器来实现核芯液及包覆液的吸取和滴加时，由于滴管和注射器均无法精确且实时地反应其所吸取的溶液量，因此，难以保证滴管和注射器每次吸取的溶液满足制备要求，滴管和注射器也难以控制每次滴加量的精度。这会造成每次滴加时实际滴加量与预设滴加量不同，分层球状结构的实际粒径与预设粒径误差较大。因此，现有技术难以保证分层球状结构的尺寸精度。而且，也会造成难以保证多次、重复分量滴定过程的精准性，既无法保证重复制备的分次滴加量的一致性，难以满足对不同批次分层球状结构的结构和粒径的一致性要求，无法实现批量标准化制备，也难以保证不同次滴加量按照预设差异进行变化，满足某些情况下对微球的个性化差异性要求。例如，将制备微球的现有技术结合也难以实现具有多层不同厚度包覆层的分层球状结构的批量、标准化制备。

4、现有的制备微球的装置难以控制分层球状结构的成型形状。基于现有技术制备分层球状结构时，核壳混合溶液直接滴入固化剂中进行固化，核芯的形状及包覆层的形状均是在固化过程中依靠各自自身的化学反应来形成的，而未对核芯和包覆层的成型形状加以控制。因此，核芯及包覆层的成型形状难以得到有效控制，核芯和包覆层的成型形状随机性较大，核芯的球形度较差，包覆于核芯上的包覆层的球形度也较差，最终形成的分层球状结构的成型效果并不理想。而且，由于核芯的形状是依靠自身化学反应形成的，这也就要求核芯液自身具有易于成型为球状的特点，从而使得现有技术中可用核芯液的选择范围受到限制，一些不易成型为球状的材料难以利用现有技术制备形成符合要求的分层球状结构。而这也就导致现有技术难以实现某些分层球状结构的制备，会阻碍某些特定技术领域的发展，例如，胶原需要在特定条件下才能成型，基于现有技术难以利用胶原直接制成分层球状结构。

5、操作繁琐，效率低下。现有技术的制备微球的装置和制备微球的方法通常都是以手动或半自动的方式对核芯液液滴和/或包覆液液滴进行收集和固化，微球的制备过程需要大量介入手动操作。并且，外界进样装置或收集装置、驱动控制系统一般是外接宏观的精密注射泵或压力泵等，存在着整个体系较大，接线多，需要专业人员操作等缺点。

可见，现有的制备微球的装置和制备微球的方法难以满足生物墨汁所需的微球的制备要求，存在粒径较大、成型形状不佳、微球间难以保证统一的尺寸及标准化且不利于后续进程、效率较低等缺陷，而且还存在容易损害细胞生物活性的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的一个技术问题是：现有的制备微球的装置和制备微球的方法难以满足粒径要求的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型第一方面提供了一种制备微球的装置，包括：液滴生成模块，所述液滴生成模块包括液滴微流控芯片，所述液滴微流控芯片包括流道系、第一流道系入口和流道系出口，所述第一流道系入口和所述流道系出口分别与所述流道系连通，所述液滴微流控芯片用于将从所述第一流道系入口进入所述流道系内的分散相流体形成液滴并从所述流道系出口输出所述液滴；收集制造模块，所述收集制造模块包括收集制造主体，所述收集制造主体包括各自具有作用表面的多个收集单元，各所述收集单元的作用表面彼此隔离，所述收集单元用于接收所述液滴至所述作用表面并在所述作用表面上基于所述液滴形成所述微球；运动模块，所述运动模块与所述液滴生成模块和/或所述收集制造主体驱动连接，用于在所述液滴生成模块和所述收集制造主体之间产生相对运动以使各所述液滴对应地滴至所述收集单元的所述作用表面上；控制模块，所述控制模块与所述液滴生成模块耦合以控制所述液滴生成模块生成所述液滴，且所述控制模块与所述运动模块耦合以控制所述运动模块动作。

本实用新型的制备微球的装置和制备微球的方法中，采用液滴生成模块可以生成即满足粒径要求的液滴并将液滴对应地滴入不同的收集单元内可以防止多个球状体在制备完成前相互影响；在作用表面上形成微球，有利于控制微球的形状和大小。因此，该制备微球的装置的各组成部分密切联系、彼此配合，能制备满足粒径要求的微球。进一步地，还能制备满足生物活性的微球。该制备微球的装置适合各种微球的制备，尤其适用于微小尺寸和/或需要保有生物活性的微球的制备，例如适合制备生物墨汁的微球。

本实用新型第二方面提供了一种制备微球的方法，包括：核芯液液滴生成和收集步骤，包括：向液滴微流控芯片内通入核芯液以通过所述液滴微流控芯片生成核芯液液滴；将所述核芯液液滴对应地滴至收集制造主体的不同的收集单元的作用表面上；微球生成步骤，包括：在所述收集单元的作用表面上基于所述核芯液液滴形成所述微球。

本实用新型的制备微球的方法能产生与制备微球的装置的前述技术效果类似的技术效果。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例进行详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型第一实施例的制备微球的装置的示意图。

图2为本实用新型第一实施例的制备微球的装置中液滴生成模块与试剂存储模块的连接示意图。

图3为本实用新型第一实施例的制备微球的装置中液滴生成模块的液滴微流控芯片的示意图。

图4为本实用新型第一实施例的制备微球的装置中液滴生成模块的液滴微流控芯片的原理示意图。

图5为本实用新型第一实施例的一个替代实施例中液滴微流控芯片的原理示意图。

图6为本实用新型第一实施例的制备微球的装置中收集制造模块的收集制造主体的示意图。

图7为本实用新型第一实施例的制备微球的装置中收集制造模块的一种可选的收集制造主体的剖视结构示意图。

图8本为实用新型第一实施例的制备微球的装置中收集制造模块的另一种可选的收集制造主体的剖视结构示意图。

图9为本实用新型第一实施例的制备微球的装置中收集制造模块的又一种可选的收集制造主体的剖视结构示意图。

图10为本实用新型第二实施例的制备微球的装置的示意图。

图11为本实用新型第二实施例的制备微球的装置中收集制造模块的排液结构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

本实用新型提供一种制备微球的装置。该制备微球的装置包括液滴生成模块、收集制造模块、运动模块和控制模块。液滴生成模块包括液滴微流控芯片，液滴微流控芯片包括流道系、第一流道系入口和流道系出口，第一流道系入口和流道系出口分别与流道系连通，液滴微流控芯片用于将从第一流道系入口进入流道系内的分散相流体形成液滴并从流道系出口输出液滴；收集制造模块包括收集制造主体，收集制造主体包括各自具有作用表面的多个收集单元，各所述收集单元的作用表面彼此隔离，收集单元用于接收液滴至作用表面并在作用表面上基于液滴形成微球；运动模块与液滴生成模块和/或收集制造主体驱动连接，用于在液滴生成模块和收集制造主体之间产生相对运动以使各液滴对应地滴至收集单元的作用表面上；控制模块与液滴生成模块耦合以控制液滴生成模块生成液滴，且控制模块与运动模块耦合以控制运动模块动作。

采用液滴生成模块可以生成满足粒径要求的液滴，并将液滴对应地滴入不同的收集单元内可以防止多个球状体在微球制备完成前相互影响；在作用表面上形成微球，有利于控制微球的形状和大小。因此，该制备微球的装置的各组成部分密切联系、彼此配合，能制备满足粒径要求的微球。进一步地还能制备满足生物活性要求的微球。该制备微球的装置适合各种微球的制备，尤其适用于微小尺寸和/或需要保有生物活性的微球的制备，例如适合制备生物墨汁的微球。

进一步地，通过控制模块对液滴生成模块和运动模块进行控制，使该制备微球的装置具有较高的自动化水平，控制精度和制备效率较高，使得微流控模块生成的各个液滴能够滴加到不同的收集单元内，也无需操作人员具有很高的操作水平。

由于收集制造主体的各个收集单元的作用表面彼此隔离，能够保证各个微球制备过程的独立性。相对于同时在同一收集单元中制备多个微球的情况，由于各个微球的制备不再相互干扰，因此可以保证每个微球的性能不受其他微球的影响。收集制造主体具体地可以为收集制造孔板。收集制造主体的收集单元具体地可以为收集制造孔板的微腔。

其中，本实用新型所称的球状体，是对在收集单元内的各阶段的微球的过渡结构以及微球本身的总称，其中微球的过渡结构例如包括核芯液液滴、核芯液液滴固化后形成的微珠、在核芯液液滴或微珠外包覆有任意层包覆层的未经固化的或经过固化成形的球状结构。另外，就球状体的形状而言，球状体不仅指球体，也包括椭球体、也可以包括接近球体或椭球体的其它类球体。

可选地，流道系包括夹流聚焦型流道或T型流道。夹流聚焦型流道或T型流道利于液滴的大小、生成速率的调节，还利于减少生成液滴过程中对液滴内的活性物质的损伤。

可选地，微流控芯片包括两个以上流道系；和/或，液滴微流控芯片包括两个以上第一流道系入口；和/或，液滴微流控芯片包括两个以上流道系出口；和/或，液滴生成模块包括多个微流控芯片。

该设置可以提高微球的制备效率。例如，可以通过多个流道系同时生成多组液滴以提高液滴生成效率；可以通过多个流道系出口同时对收集制造主体的多个收集单元进行滴注。

该设置还提高了微球制备的灵活性。由于各个微球制备过程相互独立，便于通过控制对各个收集单元中滴加量的不同来实现不同粒径分层球状结构的同时制备。例如可以通过使不同的流道系出口输出的液滴的粒径不同实现对各个收集单元的滴加量的不同。甚至，可以通过使不同的流道系产生的液滴及不同的流道系出口输出的液滴的材料不同，或者可以通过使不同的液滴微流控芯片输出的液滴的材料不同，在各个收集单元中滴加不同的核芯液液滴或者包覆液液滴来实现不同种类微球的同时制备。也可以通过多个微流控芯片在生成核芯液液滴时同时生成包覆液液滴或固化剂液滴以提高分层球状结构的制备效率等等。从而使得本实用新型的制备微球的装置能够满足更多样的制备需求。

可选地，液滴微流控芯片可拆卸地设置。该设置利于更换不同型号的液滴微流控芯片以改变微球的粒径以及在微球为分层球状结构时各层的厚度等，利于控制微球的各部分的尺寸和整体尺寸。

可选地，液滴生成模块还包括输入部件，输入部件与液滴微流控芯片的流道系连通以向液滴微流控芯片的流道系输送用于形成液滴的流体。输入部件例如包括输入连通管，输入连通管优选地包括输入毛细管。

输入部件可以具体分为用于输入分散相流体的输入部件和用于输入连续相流体的输入部件。分散相流体可以是核芯液、包覆液或固化剂等。连续相流体与分散相流体不相溶，可以是液体，也可以是气体。生成不同材料的液滴可以采用相同的连续相流体，也可以采用不同的分散相流体。

液滴生成模块还包括泵送装置，泵送装置与液滴微流控芯片的流道系连通，泵送装置用于向液滴微流控芯片的流道系泵送用于形成液滴的流体。

控制模块与泵送装置耦合以控制泵送装置动作。控制模块与泵送装置耦合可以通过对泵送装置的控制控制液滴的生成速率和液滴粒径。

泵送装置可以与液滴微流控芯片集成为一体也可以与液滴微流控芯片分体设置。泵送装置与液滴微流控芯片集成为一体可以减少制备微球的装置的空间占用，并减少外部接线等。泵送装置和液滴微流控芯片分体设置则更有利于液滴微流控芯片的更换和泵送装置的维护。

可选地，液滴微流控芯片中的流道系的内表面为疏水性表面，优选地为超疏水性表面。

液滴与固体表面接触后，经过固-液-气三相交点处的气-液界面的切线与固液交界线之间的夹角为接触角，接触角越大，则固体表面的疏水性越强，液滴也就更容易形成球体。依据接触角的不同，可以将固体表面分为亲水性表面和疏水性表面，疏水性表面包括超疏水性表面。其中，亲水性表面是指接触角小于90°的固体表面，当液体滴入亲水性表面时，其无法成型为球状，而是“趴”在固体表面上，呈扁平状。疏水性表面是指接触角大于90°的固体表面。超疏水性表面则是指接触角大于150°且滚动角小于10°的固体表面。

可见，固体表面采用疏水性表面或超疏水性表面时，流经该固体表面的含水液体受到的固体表面的阻力将小于具有非疏水性表面的固体表面的阻力。因此，将流道系的内表面设置为疏水性表面，优选地为超疏水性表面利于减少液滴输送的阻力。

在一个优选地实施方式中，液滴生成模块还包括与流道系出口连通的输出端口，液滴生成模块的输出端口的内表面为疏水性表面，优选地为超疏水性表面。

根据以上对疏水性表面和超疏水性表面的描述可知，该设置可以有效避免液滴对输出端口内表面的粘挂，使得滴定过程更容易实现，提高滴定效率和滴出效果，可以防止形成液滴的材料在输出端口的不必要的残留和阻滞。另外，该设置利于液滴顺利输出，且在输出时液滴更接近于球形。

可选地，液滴微流控芯片的流道系的至少部分流道的流通截面尺寸可调节地设置。

通过流道系的流道尺寸的调节，可以改变液滴微流控芯片生成的液滴的粒径。可以通过将流道尺寸变小而制备较小粒径的液滴，例如可用于生成满足体积小于几十pL级的液滴；也可以通过将流道尺寸变大而制备较大粒径的液滴，例如可以用于生成粒径大于500μm的液滴。

在一个优选地实施方式中，收集制造主体的收集单元内的作用表面为疏水性表面，优选地为超疏水性表面。

根据以上对疏水性表面和超疏水性表面的描述可知，当含水液体滴至疏水性表面上时，更易成型为球状体。因此，收集单元的作用表面设置为疏水性表面，优选地为超疏水性表面利于控制微球的整体形状为球状体及分层球状结构的各层结构为球状体。

具体地，利用作用表面的疏水性特点对滴入收集单元中的核芯液液滴进行成型处理，使核芯液液滴成型为球状体，在制备单一球状结构时，能保证微球的球形度。在制备分层球状结构时则能够保证核芯等各层的球形度；在制备分层球状结构时，也便于包覆液液滴更加均匀地对收集单元内已成型的球状体进行包覆，并使得包覆液能够对收集单元内的球状体进行完整地包覆，从而保证最终制得的分层球状结构各部位均一并具有更好的球形度。

可见，相对于现有技术中直接将核芯液和包覆液的混合溶液滴入固化剂中并依靠固化过程中自发的化学反应来成型微球的方式，本实用新型能够实现对微球的成型形状和成型效果的有效控制，保证微球具有较好的球形度及批次间的标准统一。

收集制造模块还包括排液结构，排液结构用于排出收集单元内的残余液体。

排出残余液体可以在微球的某一过渡结构完成之后进行，例如在核芯液液滴固化并形成核芯后或某层包覆层形成后进行，也可以在微球制备完成之后进行。

排液结构可以设置在收集制造主体上。此时，收集制造模块结构紧凑，结构和操作相对简单。

排液结构也可以包括排液主体，排液主体包括多个收集单元，排液主体的多个收集单元接收收集制造主体的多个收集单元内的物质后排出残余液体。利用排液主体进行排液，排除残余液体的过程对微球的制备影响相对较小。排液主体例如为排液孔板。排液主体的收集单元具体地可以为排液孔板的微腔。

排液结构包括设置在收集制造主体或排液主体的收集单元的底壁上和/或侧壁上的排液孔。利用排液孔排除残余液体，排液方式较为简单，排液孔易于加工。

在一个实施方式中，排液结构还包括对排液孔进行封堵的封堵件，封堵件与排液孔可拆卸地连接。设置封堵件可以防止在不需排出收集单元内的残余液体时将收集单元内的有用物质误排出。

可选地，在排液孔设置于收集单元的侧壁的情况下，排液结构还包括倾斜装置，倾斜装置在排出收集单元内的残余液体时用于控制收集单元向着设有排液孔的侧壁一侧倾斜。倾斜装置的设置利于收集单元内的残余液体排出。

控制模块与倾斜装置耦合以控制倾斜装置动作。该设置实现倾斜装置的自动、精确控制。

在一个优选地实施方式中，排液结构还可以包括真空抽吸装置，真空抽吸装置用于通过排液孔抽吸收集单元内的残余液体。

真空收集装置可以与收集制造主体上的排液孔配合使用，也可以与排液主体上的排液孔配合使用。利用真空抽吸装置可以利于收集单元内的残余液体排净。

可选地，收集制造模块还可以包括晃动产生装置，晃动产生装置用于使收集制造主体产生使收集单元内的物质成球的晃动。

设置晃动产生装置可以改善微球的形状，在微球为分层球状结构时，利于各层包覆层的均匀包覆；另外，由于可以加速球状体的成形，可以提高微球的制备效率。

控制模块与晃动产生装置耦合以控制晃动产生装置动作。该设置实现晃动产生装置的自动、精确控制。

另外优选地，收集制造主体可拆卸地设置。该设置利于更换收集制造主体，可以在液滴滴注和收集完成时将已收集完成相应的液滴的收集制造主体移至它处继续其它制备步骤，更换上新的收集制造主体，开始新一轮的球状体的制备工作，提高微球的制备效率；另外，还可以按照所需制备的微球的数量和粒径，选择具有合适的收集单元数量和尺寸的收集制造主体。

运动模块可以包括芯片运动装置，芯片运动装置用于控制液滴微流控芯片运动，控制模块与芯片运动装置耦合以控制芯片运动装置动作。例如，芯片运动装置包括用于控制液滴微流控芯片在水平面内运动的芯片水平运动组件和/或用于控制液滴微流控芯片沿上下方向运动的芯片垂直运动组件。

运动模块还可以包括主体运动装置，主体运动装置用于控制收集制造主体运动，控制模块与主体运动装置耦合以控制主体运动装置动作。例如，主体运动装置包括用于控制收集制造主体在水平面内运动的主体水平运动组件和/或用于控制收集制造主体沿上下方向运动的主体垂直运动组件。

液滴生成模块还包括输出部件，输出部件的入口与液滴微流控芯片的流道系连通，输出部件的出口形成液滴生成模块的输出端口。输出部件例如包括输出连通管，输出连通管优选地包括输出毛细管。

运动模块还可以包括用于控制输出部件的出口的位置的输出部件运动装置。通过输出部件运动装置可以实现液滴逐个滴入不同的收集单元内。

当然，在主体运动装置带动收集制造主体进行的运动可以满足液滴在多个收集单元中的分配需求的情况下，输出部件的出口可以固定设置。

另外优选地，制备微球的装置还包括试剂存储模块，试剂存储模块用于存储用于形成微球的材料。用于形成微球的材料既可以包括如核芯液或包覆液等主材，也可以包括如固化剂、连续相流体或清洗液等辅材。

例如，试剂存储模块可以包括：核芯液存储空间；和/或，包覆液存储空间；和/或，固化剂存储空间；和/或，清洗液存储空间；和/或，连续相流体存储空间。

其中，核芯液存储空间用于储存核芯液，核芯液为构成微球的核芯的组成成分的材料；包覆液存储空间用于储存包覆液，包覆液为构成包覆在收集单元内的球状体外侧的包覆层的材料；固化剂存储空间用于储存固化剂，固化剂为固化收集单元内的球状体的材料；清洗液存储空间用于储存清洗液，清洗液为清洗收集单元内的球状体的材料；连续相流体存储空间用于储存连续相流体，连续相流体为在液滴微流控芯片中将分散相流体分隔为液滴的材料。

其中，各种存储空间的数量不限于一个，在需要的情况下每种存储空间的数量均可以有两个以上。

例如，如果某种材料的数量需求较大，则可以采用两个以上存储空间存储同种材料。

再例如，在制造具有两层以上包覆层的分层球状结构时，两层以上包覆层的材料可以相同，也可以不同。如果两层以上包覆层的材料由两种以上包覆液形成，则包覆液存储空间的数量可以是两个以上，各包覆液存储空间可以存储不同种类的包覆液。

再例如，在核芯具有两层以上核芯层时，如果两层以上核芯层由两种以上核芯液形成，则核芯液存储空间的数量可以是两个以上，各核芯液存储空间可以存储不同种类的核芯液。

再例如，在对核芯和包覆层采用固化剂固化时，如果需要采用不同的固化剂，固化剂存储空间的数量可以为两个以上，各固化剂存储空间可以存储不同种类的固化剂。

再例如，如果核芯液液滴、包覆液液滴或固化剂液滴中至少两者采用液滴微流控芯片生成或者每种液滴采用不同的材料形成，如果需要采用不同的连续相流体时，连续相流体存储空间也可以设置为两个以上，各连续相流体存储空间存储不同种类的连续相流体。

第一流道系入口与核芯液存储空间具有连通状态使液滴微流控芯片用于生成核芯液液滴，控制模块控制各核芯液液滴对应地滴至收集单元的作用表面上；和/或，第一流道系入口与包覆液存储空间具有连通状态使液滴微流控芯片流道系用于生成包覆液液滴，控制模块还控制各包覆液液滴对应地滴至收集单元的作用表面上；和/或，第一流道系入口与固化剂存储空间具有连通状态使液滴微流控芯片流道系用于生成固化剂液滴，控制模块控制各固化剂液滴对应地滴至收集单元的作用表面上。

第一流道系入口与不同的存储空间之间的连通关系的设置，可以通过液滴微流控芯片既能生成核芯液液滴，又能生成包覆液液滴和/或固化剂液滴，从而能够减少制备微球的装置的核心部件。

当然，本实用新型中也可以用与生成核芯液液滴的液滴微流控芯片不同的液滴微流控芯片生成包覆液液滴和/或固化剂液滴，或者采用移液模块生成包覆液液滴和/或固化剂液滴。

制备微球的装置还包括第一温控模块，第一温控模块用于控制核芯液、包覆液、固化剂、清洗液和连续相流体中的至少之一的温度。该设置利于保证各材料的理化性能以及利用温度变化调节各材料的物理性状，化学性质等，尤其利于保证微球的生物活性。

优选地，第一温控模块包括彼此独立的多个材料温控结构，多个材料温控结构包括用于控制核芯液的温度的核芯液温控结构、用于控制包覆液的温度的包覆液温控结构、用于控制固化剂的温度的固化剂温控结构、用于控制清洗液的温度的清洗液温控结构和用于控制连续相流体的温度的连续相流体温控结构至少之一。该设置可以实现各种材料温度的独立控制。

控制模块与第一温控模块耦合以控制第一温控模块动作。该设置实现各材料温度的自动、精确控制。

另外可选地，制备微球的装置还包括第二温控模块，第二温控模块用于控制收集单元内的物质的温度。控制收集单元内的物质的温度利于控制收集单元内的物质的理化性能，在收集单元内的球状体包含温敏材料时还可以固化收集单元内的球状体。

设置第二温控模块可以无需使用固化剂对微球或微球的某些结构层进行固化，而直接通过控制球状体的温度的方式实现固化。该固化方式简单易行，能减少使用固化剂带来的不利影响，例如可以减少对微球的生物活性的影响。

控制模块与第二温控模块耦合以控制第二温控模块动作。该设置实现固化温度的自动、精确控制。

可选地，制备微球的装置还可以包括移液模块，移液模块用于滴注包覆液、固化剂和清洗液中至少之一。采用移液模块可以提高微球的制备效率。

另外优选地，为了使核芯液和/或包覆液更好地包覆于球状体上，本实用新型的制备微球的装置还可以包括材料预处理模块，该材料预处理模块用于对核芯液和/或包覆液进行能使核芯液和/或包覆液与收集单元中已成型的球状体结合的预处理。

经过材料预处理模块的预处理，核芯液和/或包覆液能够更好地结合于收集单元中已成型的球状体表面，利于对球状体进行包覆形成包覆层。核芯液或包覆液与球状体的结合，可以通过使核芯液或包覆液与球状体带上相反电荷等方式来实现。

作为材料预处理模块的一种实施方式，材料预处理模块可以通过使核芯液或包覆液与收集单元中已成型的球状体带上相反电荷，这样核芯液和/或包覆液能够在相反电荷之间相互吸引力的作用下吸附于球状体上，结构简单，且易于实现。

以下描述制备微球的方法。该制备微球的方法主要包括：核芯液液滴生成和收集步骤，包括：向液滴微流控芯片内通入核芯液以通过液滴微流控芯片生成核芯液液滴；将核芯液液滴对应地滴至收集制造主体的不同的收集单元的作用表面上；微球生成步骤，包括：在收集单元的作用表面上基于核芯液液滴形成微球。

采用液滴微流控芯片生成核芯液液滴，无须对核芯液施加振动，对核芯液的性能影响较小，因此能够有效解决现有技术中采用振动或脉冲法进行分液所造成的损害微球性能的问题，尤其对于内部含有细胞的核芯液，可以显著降低对细胞活性的损害，满足生物打印领域对微球的生物活性的要求。而且能够制得粒径更小的微球，可以满足生物打印领域对微球粒径的要求。并且能够较为精确地控制每次滴加量的精度，有效减小尺寸误差，既能够满足对微球粒径的一致性要求，也能够满足对微球粒径的差异性要求。

核芯液液滴生成和收集步骤还包括：向液滴微流控芯片内通入连续相流体以使连续相流体在微流控芯片的流道系内分隔核芯液生成核芯液液滴，连续相流体与核芯液不相溶。

连续相流体可以为气体或液体。但更优选地为气体，连接相流体为气体时，可以无需设置连续相和液滴的分离步骤，或无需设置连续相流体的清洗或排出步骤，因而利于提高微球的制备效率，减少微小球状体制备时的工艺步骤。

核芯液包括通过外部作用使核芯液成型的材料。外部作用包括温度控制作用、化学作用和/或生物反应作用。例如，核芯液包括温敏材料时，由于温敏材料可以在一定温度下固化或液化，因此，使得核芯液液滴可以通过控制温度的方式固化成形。再例如，核芯液包括通过化学作用可以成型的材料时，可以采用固化剂的方式固化成形。固化成型使核芯的强度得到加强，也使核芯的生物活性得到保护。

微球生成步骤包括包覆层生成步骤，包覆层生成步骤包括：包覆液液滴生成和收集步骤，包括生成包覆液液滴，并将包覆液液滴对应地滴至不同的收集单元的作用表面上，包覆液为构成包覆在收集单元内的球状体外侧的包覆层的材料；包覆步骤，包括使滴至作用表面上的包覆液液滴包覆在收集单元内的球状体外侧以形成包覆层。

包覆层生成步骤可以形成具有分层球状结构的微球，包覆层可以对核芯形成保护，增强微球的整体强度，使核芯的生物活性得到保护。

可选地，可以通过液滴微流控芯片生成包覆液液滴；或者，通过移液模块生成包覆液液滴。

采用液滴微流控芯片生成包覆液液滴，无须对包覆液施加振动，对包覆液的性能影响较小，因此能够有效解决现有技术中采用振动或脉冲法进行分液所造成的损害微球性能的问题。而且能够制得粒径更小的微球，可以满足生物打印领域对微球粒径的要求。并且能够较为精确地控制每次滴加量的精度，有效减小尺寸误差，既能够满足对微球粒径的一致性要求，也能够满足对微球粒径的差异性要求。通过移液模块生成包覆液液滴则可以提高微球的制备效率。

生成包覆液液滴时包覆液的滴加量(表现为包覆液液滴的体积或粒径)可以通过预先计算的方式来确定，以实现对包覆液的按需定量滴定。具体地，可以依据核芯的体积、厚度和电荷量等参数进行提前预估和确定包覆液的滴加量，以使得包覆液的滴加量恰好满足使用要求。

但作为一种可替代实施方式，也可以先向收集单元中滴入过量的包覆液，之后再通过余液清除步骤将收集单元中的残余液体排出。这样可以有效避免因核芯的体积、厚度和电荷量等参数不易确定或者所确定的参数容易存在偏差等原因造成的所确定的包覆液的滴加量仍不准确的问题，保证包覆液滴加量能够满足使用要求。

可选地，包覆步骤还包括晃动步骤，晃动步骤包括在形成包覆层的过程中晃动收集制造主体以使收集制造主体产生使收集单元内的物质成球的晃动。

晃动步骤可以改善微球的形状，利于各层包覆层的均匀包覆；另外，由于可以加速球状体成形，可以提高微球的制备效率。

微球生成步骤包括至少两次执行包覆层生成步骤。至少两次执行包覆层生成步骤可以形成至少两层包覆层。至少两层包覆层可以对核芯形成更有力地保护，增强微球的整体强度，使核芯的生物活性得到保证。另外，可以通过设置至少两层不同材料的包覆层而使不同层包覆层具有不同的性质，从而使微球的性能更好地符合设计要求。

包覆液包括通过外部作用使包覆液成型的材料。外部作用包括温度控制作用、化学作用和/或生物反应作用。例如，包覆液包括温敏材料时，使得包覆液液滴可以在核芯外通过控制温度的方式形成固化的包覆层。再例如，包覆液包括通过化学作用可以成型的材料时，可以采用固化剂的方式形成固化的包覆层。固化的包覆层可以使微球更加稳定，使核芯的强度得到进一步加强，也使核芯的生物活性得到进一步保证。

优选地，微球生成步骤包括固化步骤，固化步骤包括对收集单元内的球状体进行固化处理。其中球状体例如可以是核芯液液滴；还可以是核芯(包括未经过固化的核芯液液滴或核芯液液滴固化后形成的微珠)和一层或多层包覆层的组合结构，该组合结构中除最外层包覆层外的任一一层包覆层可以是未经过固化处理或经过固化处理的包覆层，而最外层包覆层是未经过固化处理的包覆层。

相对于现有技术，本实用新型的制备微球的方法的固化方式更加灵活。而且，固化步骤可以用于对核芯和/或包覆层进行固化处理，可以针对某层或某些层进行单独固化，利于对微球的各层的状态进行灵活控制。由于固化后的核芯和包覆层的液体流动性得以减弱，因此这样能使经固化处理的核芯和/或包覆层更加稳定，也能够进一步保证核芯和包覆层的成型效果。

可选地，固化处理包括使用固化剂固化收集单元内球状体，固化剂为固化收集单元内的球状体的材料；和/或，固化处理包括控制球状体的温度。

在使用固化剂固化球状体的情况下，相对于现有技术而言，该制备微球的方法中固化剂是对已经形成的球状体的固化，因此，固化成形后的球状体的球形度也得到保证。

在通过温度进行固化处理的情况下，由于固化处理可以通过控制球状体的温度进行，核芯和/或包覆层的成型可以不再依赖于化学反应，因此，能够有效扩大可用的核芯液和/或包覆液的选择范围，使得微球的制备受到的核芯液和/或包覆液自身成型性能的限制相对减少，利于生物打印等技术领域的发展。

在对核芯执行固化处理和对包覆层执行固化处理时，固化处理的温度可以控制为20-40°(优选控制为37°)，固化时间可以设定为5-180分钟(固化时间可以根据材料需要在该范围内选定，优选设定为30分钟)。在该固化处理条件下，能够得到较好的固化后的核芯和包覆层，且能够保证核芯内的细胞具有较好的生物活性。

需要说明的是，即使是使用固化剂固化球状体，也可以同时对球状体的温度进行控制，以利于保证球状体的理化性能，尤其是保证球状体的生物活性。

使用固化剂固化待固化结构包括：生成固化剂液滴，并将固化剂液滴对应地滴至不同的收集单元的作用表面上以固化收集单元内的球状体。

可选地，通过液滴微流控芯片生成固化剂液滴；或者通过移液模块生成固化剂液滴。通过液滴微流控芯片生成固化剂液滴可以使固化剂液滴的剂量更加精准；通过移液模块生成固化剂液滴还可以提高固化剂液滴的生成和滴加效率。

可选地，微球生成步骤包括余液清除步骤，余液清除步骤包括清除收集单元内的残余液体。清洗步骤利于清除微球生成过程中和微小球状体制备完成后的多余材料。

优选地，余液清除步骤包括清洗步骤，清洗步骤包括向收集单元中滴加清洗液并形成残余液体。

利用清洗液除可以使多余材料清除干净外，还可以去除形成包覆层后的多余的包覆液或其它液体中多余的带电物质，以避免多余的带电液体在球状体表面形成非均匀结构或凸起结构，影响分层球状结构的成型形状及理化性能。再将清洗液和未与球状体结合的残余的包覆液一起排出至收集单元之外。

优选地，余液清除步骤包括对收集单元内的残余液体进行真空抽吸。真空抽吸将残余液体排除得较为完全。

制备微球的方法还包括材料温度控制步骤，材料温度控制步骤包括控制核芯液、包覆液、固化剂、清洗液和连续相流体中的至少之一的温度。该设置利于保持微球及其制备材料的理化性能，例如利于保持具有细胞的微球的生物活性。

可选地，在制备分层球状结构的情况下，为了使得包覆液更容易地包覆于待包覆的球状体上，该微球制备微球的方法还可以包括材料预处理步骤，该材料预处理步骤对核芯液和/或包覆液进行能使核芯液和/或包覆液与收集单元中已成型的球状体结合的预处理。

该材料预处理步骤使滴注的核芯液和/或包覆液能够更好地与收集单元中已成型的球状体结合。在材料预处理步骤中，可以让核芯液和/或包覆液与收集单元中已成型的球状体带上不同的电荷来使核芯液和/或包覆液能够利用静电吸附作用与收集单元中已成型的球状体彼此结合。

为了进一步改善静电吸附效果，在该材料预处理步骤中，还包括对核芯液和/或包覆液的PH值进行调节的步骤。通过对核芯液或包覆液的PH值进行调节，可以使得核芯液或包覆液中参与静电吸附的电荷更多，静电吸附的反应更为剧烈，核芯液或包覆液对整个球状体的包覆更加充分。例如可以将核芯液和/或包覆液的PH值调节至6-10，优选调节至7.6，在该PH值条件下，包含细胞的胶原溶液中参与静电结合的电荷量更多，且静电结合的反应更为剧烈，从而可以得到更好的静电吸附效果。

当然，除静电吸附方式外，该预处理步骤也可以采用其他方式来使核芯液或包覆液与收集单元中已成型的球状体彼此结合，此处的结合可以是核芯液或包覆液的全部物质与收集单元中已成型的球状体相结合，也可以是核芯液或包覆液中的部分物质与收集单元中已成型的球状体相结合。

可选地，至少两次执行核芯液液滴生成和收集步骤。

微球可以为单一球状结构或分层球状结构。

分层球状结构可以是具有单层核芯和单层包覆层的分层球状结构，这种情况下，核芯液液滴在作用表面的作用下单独成型为球状体，形成单层核芯；且在包覆层生成步骤中，包覆液对单层的核芯(单层的核芯即为此种情况下收集单元中已成型的球状体)进行包覆，形成单层包覆层，并最终形成具有单层核芯和单层包覆层的分层球状结构。

分层球状结构还可以是具有多层核芯的分层球状结构，这类分层球状结构具有至少两层核芯，这种情况下，可以在收集单元中已成型的由核芯液液滴形成的球状体的基础上再滴加核芯液液滴并使新滴加的核芯液液滴与已成型的球状体结合成型为新的球状体，从而形成两层核芯层，以此类推，可以形成具有多层核芯层的核芯。

类似地，还可以制备具有多层包覆层的分层球状结构，这类分层球状结构具有至少两层包覆层，这种情况下，微球的制备过程中，重覆包覆层生成步骤，包覆液包覆的对象(也即收集单元中已成型的球状体)可以为核芯或已成型的具有至少一层包覆层的微球的过渡结构。

对于具有至少两层核芯的微球而言，其中各层核芯可以由相同或不同的核芯液形成；类似地，对于具有至少两层包覆层的微球而言，其中各层包覆层可以由相同或不同的包覆液形成。

可见，本实用新型的制备微球的方法，不仅能够制备不分层的单一球状结构，而且能够制备具有单层核芯和单层包覆层的分层球状结构，而且还可以制备具有多层核芯和/或多层包覆层的分层球状结构，从而能够满足各类分层球状结构的需求。

例如，基于该制备微球的方法可以制备具有一层核芯和三层包覆层的分层球状结构。一层核芯为包含细胞的胶原溶液。三层包覆层分别为包覆于核芯外周且由内而外依次排列的聚赖氨酸层、海藻酸钠层和聚赖氨酸层。其中，胶原溶液所带的电荷与聚赖氨酸层所带的电荷相反，海藻酸钠层与聚赖氨酸层所带的电荷相反，以保证各层之间的相互吸附。

优选地，微球为用于生物3D打印的生物墨汁的材料，该微球包括细胞。

通过本实用新型制备的微球可用于多个领域，例如生物打印(如3D生物打印)、组织工程、再生医学等领域。

例如，微球可以是分层球状结构，其组成可以包括一层核芯和封装核芯的至少一层包覆层。核芯包含细胞，细胞能够进行生长、增殖、分化或迁移，核芯液中细胞以外的物质由生物可降解材料制成，并且为细胞的生命活动提供所需的物质。包覆层可由生物可降解材料制成，并且为内部的核芯和细胞提供力学保护，这种优选结构的分层球状结构可以作为生物墨汁的核心组成部分，即作为3D生物打印的基础单元。

在某些优选的实施方式中，本实用新型的制备微球的装置和制备微球的方法所制备的微球为固体或半固体。在某些其他优选的实施方式中，本实用新型的制备微球的装置和制备微球的方法所制备的微球为凝胶态，例如，制备的分层球状结构的核芯和/或包覆层可以为凝胶态。在某些优选的实施方式中，所制备的分层球状结构包含水凝胶。在某些优选的实施方式中，水凝胶包含海藻酸盐、琼脂糖、明胶、壳聚糖或其它水溶性或亲水性聚合物。

以下将对本实用新型各实施例进行详细说明。

第一实施例

第一实施例给出了本实用新型的制备微球的装置的一个具体实施例。图1至图9示出了本实用新型第一实施例及其部分变形例的结构和原理。

如图1所示，第一实施例的制备微球的装置包括液滴生成模块1、收集制造模块2、运动模块3、控制模块4、试剂存储模块5、第一温控模块(未图示)、第二温控模块6、材料预处理模块和基架10。

液滴生成模块1、收集制造模块2、运动模块3、试剂存储模块5、第一温控模块和第二温控模块6均设置于基架10上。

具体地，基架10包括基台101和与基台101连接并设置于基台101上方的支撑架102。

液滴生成模块1设置于支撑架102上。收集制造模块2通过运动模块3设置在基台101上。试剂存储模块5和第二温控模块6均设置于基台101上。

本实施例中，控制模块4单独设置，例如可以设置于基架10外的控制台上。当然，在其它未示出的实施例中，控制模块4也可以设置于基架10上。

如图2所示，液滴生成模块1主要包括液滴微流控芯片11、泵送装置12、输入部件13和输出部件14。本实施例中，输入部件13具体地为输入毛细管。输部部件14具体地为输出毛细管。

控制模块4与液滴生成模块1耦合以控制液滴生成模块1的动作，从而控制液滴的生成速率、粒径等。

液滴生成模块1包括第一流体入口、第二流体入口和输出端口。液滴微流控芯片11包括用于形成液滴的流道系111。第一流体入口、第二流体入口和输出端口分别与流道系111连通。第一流体入口用于向液滴微流控芯片11输入分散相流体。分散相流体是构成液滴的组成成分的材料。第二流体入口用于向液滴微流控芯片11输入连续相流体。输出端口用于输出流道系111内形成的液滴。

如图3所示，本实施例中，液滴微流控芯片11包括分别与流道系111连通的第一流道系入口1111、第二流道系入口1112和流道系出口1113。

本实施例中，液滴生成模块1包括用于输送分散相的输入部件13、用于输送连续相的输入部件13和输出部件14。泵送装置12通过对存储空间施压的方式泵送相应流体。因此，输送分散相的输入部件13的入口形成第一流体入口，该第一流体入口通过第一流道系入口1111与流道系111连通。输送连续相的输入部件13的入口形成第二流体入口，该第二流体入口通过第二流道系入口1112与流道系111连通。输出部件14的入口通过流道系出口1113与流道系111连通，输出部件的出口形成液滴生成模块1的输出端口。

当然，在其它实施例中，如果通过泵送装置直接吸取分散相流体，则该泵送装置的吸取分散相流体的入口则成为液滴生成模块的第一流体入口。同理，如果泵送装置直接吸取连续相流体，则该泵送装置的吸取连续相流体的入口成为液滴生成模块的第二流体入口。如果液滴生成模块1不包括输出部件直接从流道系出口1113输出液滴，则此时流道系出口1113形成输出端口。

液滴微流控芯片11可以用于形成制备微球所需的各种液滴，其中，主要用于形成核芯液液滴，也可以用于形成包覆液液滴，还可以用于形成固化剂液滴。

液滴微流控芯片是指具有液滴生成功能的微流控芯片。本实施例的微流控芯片的原理是将两种互不相溶的流体通入微流控芯片的流道系内，利用其中一种流体作为连续相流体分隔另一种作为分散相流体的流体，使分散相流体分隔为液滴。

具体地，连续相流体和分散相流体分别进入液滴微流控芯片的流道系的不同流道后，会在不同流道的交汇处形成连续相流体和分散相流体的界面。分散相流体在外力的推动以及连续相流体的剪切力的作用下与连续相流体同步向前运动。当界面处的界面张力不足以维持连续相流体施加给分散相流体的剪切力时，分散相流体断裂生成独立的被连续相流体包围的微小体积单元即液滴。

例如，在连续相流体为油而分散相流体为水的情况下，在油水交汇处形成油/水界面，水相在外力的推动以及油相剪切力的作用下与油相同步向前运动，当油/水界面处的界面张力不足以维持油相施加给水相的剪切力时，水相断裂生成独立的被油相包围的液滴。

如图3所示，液滴微流控芯片11包括用于形成液滴的流道系111。

如图2和图3所示，在第一实施例中，流道系111包括夹流聚焦型流道。夹流聚焦型流道包括第一流道111A和对称设置于第一流道111A两侧并与第一流道111A连通的两个第二流道111B。通过第一流道系入口1111向第一流道111A通入分散相流体。通过第二流道系入口1112向第二流道111B通入连续相流体。连续相流体将第一流道111A的位于相交处111C上游的流道段内的分散相流体在第一流道111A和第二流道111B的相交处111C分隔为液滴，分隔后的液滴流经第一流道111A的位于相交处111C下游的流道段后经流道系出口1113输出。

第一实施例的夹流聚焦型流道中第一流道111A为直流道，两个第二流道111B对称地且与第一流道111A成一定角度地设置于第一流道111A的两侧，在第二流道111B与第一流道111A之间的夹角为90°时，夹流聚焦型流道表现为十字形流道。

参考图4，图4中实线箭头代表连续相流体，虚线箭头代表分散相流体。具有夹流聚焦型流道的液滴微流控芯片生成液滴的工作原理如下：分散相流体从中间流道(对应于第一流道)流入，连续相流体从中间流道的两侧流道(对应于第二流道)流入，在中间流道和两侧流道的相交处连续相流体对分散相流体产生夹流聚焦的效果，分散相流体受到两侧连续相流体的对称剪切力的作用而分隔成液滴。

在第一实施例的一个替代实施例中，流道系可以包括T型流道。T型流道包括第三流道和与第三流道相交于第三流道的第四流道。第三流道用于通入连续相流体，连续相流体将分散相流体在第三流道和第四流道的相交处分隔为液滴。第四流道用于通入分散相流体。

参见图5，图5中实线箭头代表连续相流体，虚线箭头代表分散相流体。具有T型流道的液滴微流控芯片生成液滴的工作原理如下：连续相流体分别从图中水平流道(对应于第三流道)流入，分散相流体从垂直流道(对应于第四流道)流入。在两相界面处(对应于第三流道和第四流道的相交处)，分散相流体受到连续相流体的剪切力的作用，当两相界面处的界面张力不足以抵抗连续相流体施加给分散相流体的剪切力时，分散相流体断裂生成独立的被连续相流体包覆的微小体积单元即液滴。

其中，具有夹流聚焦型流道的流道系与具有T型流道的流道系相比生成液滴更加稳定，生成的液滴的粒径大小可控范围更宽。而T型流道则具有更简单的结构。

第一实施例中优选地，液滴微流控芯片11中的流道系111的内表面为超疏水表面，具有疏水性。具体地，第一流道111A的位于相交处111C上游和下游的流道段、两个第二流道111B以及相交处111C等的内表面均具有疏水性。该设置在生成含水液滴时，可以减弱流道系内表面对液滴的黏附作用，减小流动阻力。

流道系111的内表面具有疏水性的液滴微流控芯片11主要用于生成含水液滴。这种微流控芯片11可以采用采用聚二甲基硅氧烷(PDMS，polydimethylsiloxane)制作，并对液滴微流控芯片的流道系的内表面进行疏水处理使液滴微流控芯片的流道系的内表面呈现疏水性。还可以采用玻璃(Glass)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，polymethylmethacrylate)制作液滴微流控芯片，并对流道系内表面进行疏水处理使液滴微流控芯片的流道系的内表面呈现疏水性。对流道系内表面进行疏水处理的方式例如为通过十八烷基三氯硅烷(OTS，octadecyltrichlorosilane)进行表面处理。

另外，为了解决了高粘度材料难以悬滴的问题，优选地，液滴生成模块1的输出端口的内表面为疏水性表面，优选地为超疏水性表面。如前所述，本实施例中液滴生成模块1的输出端口是液滴生成模块1的输出部件14的出口。本实施例中，液滴生成模块1的输出端口与液滴微流控芯片11相对固定地设置。

输出端口的内表面具有疏水性可以使液滴输出顺畅，避免液滴材料在输出端口处残留，并且利于输出的液滴更接近球形。

第一实施例中，液滴微流控芯片11可拆卸地设置。液滴微流控芯片11可拆卸，可以配置不同功能、不同规模的液滴微流控芯片，

满足不同的液滴制备需求。对于制备具有分层球状结构的微球而言，还有利于利用液滴微流控芯片形成除核芯液液滴以外的其它液滴，如包覆层液滴和固化剂液滴等，从而利于使用多种材料制备具有一层或多层包覆层的微球或固化成形的微球。

第一实施例中，液滴生成模块1还包括安装底座和芯片夹具(未图示)。芯片夹具安装于安装底座上，液滴微流控芯片11可拆卸地夹持于芯片夹具上。该设置利于微流控芯片11的快速拆装。

本实施例中，安装底座固定于支撑架102上，芯片夹具设置于安装底座上。

第一实施例中，芯片夹具一方面用于固定液滴微流控芯片，将液滴微流控芯片11安装于安装底座上，另一方面还用于对输入部件13或输出部件14进行限位，用于防止输入部件13或输出部件14与相连接的部件脱离，避免分散相流体或连续相流体或液滴泄漏。

输入部件13与液滴微流控芯片11连接，并与流道系111连通以向液滴微流控芯片11输送用于形成液滴的流体。用于形成液滴的流体包括分散相流体和连续相流体。分散相流体可以是核芯液、包覆液或固化剂等。

如图2所示，输入部件13的两端分别连接液滴微流控芯片11和后面将详细描述的试剂存储模块5的储存有分散相流体的存储空间。

图2中示出了一根与试剂存储模块5的核芯液存储空间连接的输入部件13和一根与试剂存储模块5的连续相流体存储空间连接的输入部件13。核芯液存储空间用于储存核芯液。连续相流体存储空间用于储存连续相流体。

其它情况下，输入部件13可以向液滴微流控芯片输入其它材料。

例如，在制作具有分层球状结构的微球时，两个输入部件可以与试剂存储模块5的包覆液存储空间和连续相流体存储空间分别连接，以向液滴微流控芯片输入包覆液和用于分隔包覆液的连续相流体，以使包覆液分隔为包覆液液滴，再将包覆液对应地滴入收集单元内。其中，包覆液存储空间用于储存包覆液。

再例如，在通过固化剂对核芯液液滴或微球的过渡结构进行固化时，两个输入部件可以与试剂存储模块5的固化剂存储空间和连续相流体存储空间分别连接，以向液滴微流控芯片输入固化剂和用于分隔固化剂的连续相流体，以使固化剂分隔为固化剂液滴，再将固化剂液滴对应地滴入收集单元内。其中，固化剂存储空间用于储存固化剂。

本实施例中，第一流体入口可切换地与核芯液存储空间、包覆液存储空间和固化剂存储空间连通。

从而，本实施例中，第一流体入口在与核芯液存储空间连通时，用于生成核芯液液滴，此时，控制模块4控制核芯液液滴对应地滴入各收集单元211内。而在第一流体入口与包覆液存储空间连通时则用于生成包覆液液滴，此时，控制模块4控制包覆液液滴对应地滴入各收集单元211内。第一流体入口与固化剂存储空间连通时，则用于生成固化剂液滴，此时，控制模块4控制固化剂液滴对应地滴入各收集单元211内。

该设置可以使得同一个液滴微流控芯片11可以在不同的时段内制造核芯液液滴、包覆液液滴和/或固化剂液滴。

输出部件14用于输出与其相连的液滴微流控芯片内形成的液滴，例如核芯液液滴、包覆液液滴或固化剂液滴。

其中，输入部件13和输出部件14的长度、管径等参数可按照不同的液滴微流控芯片11配置选择。

如图2所示，泵送装置12与液滴微流控芯片11连接，并与流道系连通。泵送装置12用于向液滴微流控芯片11泵送用于形成液滴的流体。

泵送装置12是控制与泵送装置12连接的相应的试剂存储模块5的存储空间内流体运动的核心模块，可精确控制流体进样的速率及流量等。泵送装置12是连续相流体和分散相流体进样速度及流量控制装置。连续相流体和分散相流体的流速一定时，通过液滴微流控芯片11生成液滴趋于稳定。

控制模块4与泵送装置12耦合以控制泵送装置12动作。通过对泵送装置12的控制，可以控制分散相流体和连续相流体的进液速度和流量，从而控制液滴的生成速率和粒径等。具体地，可以依靠连续相流体和分散相流体的进样流速比例的变化控制液滴尺寸。分散相流体的流速越大，产生的液滴尺寸越大。连续相流体的流速越大，产生液滴尺寸越小。因此，液滴生成模块1生成液滴具有操作简单、可重复性的特点。

而且，控制模块4通过协调运动模块3和泵送装置12，可以使得液滴微流控芯片11生成的液滴能够对应地滴入到收集制造主体21的各收集单元211中，使一个收集单元内只单独容纳一粒液滴，从而能够避免不同的微球所需的液滴之间的团聚或凝聚。

参见图2，泵送装置12通过两路输入部件13和液滴微流控芯片11连接，并通过连通部件与试剂存储模块5的相应的存储空间连接。本实施例中，连通部件具体地为连通毛细管。

第一实施例中泵送装置12包括压力泵。压力泵通过压缩空气对待泵送流体施加一定的压力，驱动待泵送流体泵送至液滴微流控芯片11的流道系111并在流道系111内流动。压力泵可以为压力驱动的微量进样泵，由于采用无脉冲的方式泵送流体，对流体的损害较小。

在一些替代实施例中，泵送装置可以包括但不限于：注射泵或抽吸器。注射泵可以推动待泵送流体(如制作核芯液液滴时的核芯液和连续相流体)在液滴微流控芯片11内运动。抽吸器则可以在液滴微流控芯片11的末端抽真空，从而在流道系111内产生负压，通过压力差驱动待泵送流体在液滴微流控芯片11内流动。泵送装置也可以包括精密流体控制阀、活塞注射器等。

通常情况下，泵送装置的泵送压力在0.1MPa以内，微流控芯片的驱动压力通常为100KPa以内，输入部件13内的流体的流速通常0.01～1000μL/min。

第一实施例中，泵送装置12与液滴微流控芯片11集成为一体并设置于安装底座上。

通过采用泵送装置12和液滴微流控芯片11进行精确分液，可以依据微球的预定参数提前预估并实现精确定量滴加液体，使得所制备的微球的粒径更加精确。例如在制作具有分层球状结构的微球时，可以对作为核芯液和包覆液的预定参数进行提前预估和精确定量滴加，使分层球状结构的核芯和包覆层的粒径均更加精确，解决现有技术中分层球状结构中核芯的尺寸和/或包覆层的尺寸难以精确控制的问题。

本实施例中，仅以一组夹流聚焦型流道或T字型流道对流道系进行说明，其中的液滴微流控芯片的流道系为单路液滴生成的流道系。对应地，也仅示出了一个分散相流休进口和一个输出端口、以及示出了一个液滴生成模块的输出端口。但是，在实际使用中，液滴微流控芯片的流道系可以设置包括多个流道系，微流控芯片可以包括多个第一流体入口、多个输出端口。该设置可以同时或交替产生液滴以增加效率，或增加同时生成的微球的种类。

以上实施例中，也仅以液滴生成模块包括一个液滴微流控芯片进行说明。但是液滴生成模块也可以包括多个液滴微流控芯片，各液滴微流控芯片可以同时工作，也可以交替工作，可以是全部用于核芯液液滴的生成，也可以即有用于生成核芯液液滴的芯片、也可以有用于生成包覆液液滴的液滴微流控芯片，和/或可以有用于生成固化剂液滴的液滴微流控芯片。

另外，可以使液滴微流控芯片的流道系的至少部分流道的流通截面尺寸可调节地设置。液滴粒径的大小可以通过调节流道的尺寸调节。可以通过将流道尺寸变小而制备较小粒径的液滴，也可以通过将流道尺寸变大而制备较大粒径的液滴。

与现有技术相比，通过液滴微流控芯片11生成液滴具有更高的精度和可重复性。可以对0.05pL～0.5μL级体积量的微量液体进行操控，可形成5～1000μm的粒径液滴。例如：对应的体积为25pL的液体能够形成粒径为40μm的液滴。进一步通过物理或化学反应，形成微球，例如形成单一球状结构或分层球状结构。

分散相流体和连续相流体的成分可以根据要形成的微球的需要进行选择。

下面以3D生物打印领域中用于形成生物墨汁的分层球状结构的制备为例说明分散相流休和连续相流体的选择。

生物墨汁的分层球状结构中，在制作核芯时，分散相流体为分层球状结构的核芯液。其中，核芯液可以为包含细胞的胶原溶液，胶原中含有的细胞个数可以为1～10⁶个，例如1-10⁵、1-10⁴、1-5000、1-2000、10-900、20-800、30-700、40-600、50-500、60-400、70-300、80-200、10-100个细胞。

胶原溶液是一种温敏材料，其在一定温度下可固化或液化。因此，可以通过温控方式对具有胶原液的核芯液液滴进行固化。

在采用微流控芯片11制作包覆层时，分散相流体为分层球状结构的包覆液。包覆液可以为聚赖氨酸和/或海藻酸钠溶液。

聚赖氨酸溶液的制备步骤可以为：聚赖氨酸(Sigma,Mw150,000～300,000)溶于PH7.2的含氨基酸和葡萄糖的培养基(DMEM，dulbecco's modified eagle medium)中，得到浓度为0.05％的聚赖氨酸溶液。其中，聚赖氨酸溶液是一种温敏材料。采用聚赖氨酸溶液作为包覆液，在包覆液的液滴包覆在核芯外形成包覆层以后，可以通过温控的方式将包覆层固化成型。

海藻酸钠溶液的制备步骤可以为：将海藻酸钠溶于DMEM培养基中，得到浓度为0.03％的海藻酸钠溶液。

以海藻酸钠溶液作为包覆液生成微小液滴且包覆在核芯外形成包覆层以后，可将包覆层连同其内部结构置入到固化剂里，通过化学方式固化成型。

采用微流控芯片11生成液滴时，连续相流体是与分散相流体不相溶的流体。本实施例中，连续相流体可以采用与分散相流体不相溶的液体。例如，分散相流体为水溶液时，作为连续相流体的液体可以选择油液。

优选地，采用与分散相不相溶的气体作为连续相流体。采用气体作为连续相流体时，气体不会对液滴造成污染。采用气体作为连续相流体来剪切生成的液滴后，相比于采用油液作为连续相流体，无需再进行清洗等步骤，更加清洁高效。

可见，采用液滴微流控芯片11制备液滴，液滴生成发生于液滴微流控芯片11内部。借助连续相流体的剪切作用力，能够将μL级体积量的分散相流体分散成具有pL、nL级体积量的流体，生成的液滴具有较小的粒径和较好的单分散性。例如，液滴的体积可以达到0.05pL～100nL，用于生成5-500μm的液滴，液滴粒径甚至可达到5μm～120μm。另外，相比于振动式分液，无须高频振动，对液滴自身理化性能影响更小，尤其体现在其更有利于保持液滴内部的细胞活性。

收集制造模块2用于接收由液滴微流控芯片11生成并输出的液滴并为微球的形成提供制备空间和一定的制备条件。收集制造模块2主要包括收集制造主体21、排液结构和晃动产生装置。

如图6至图9所示，收集制造主体21包括具有彼此隔离的作用表面的多个收集单元211。收集单元211用于收集液滴至作用表面并在作用表面上基于液滴形成微球。

可以借助收集制造主体21上各收集单元211的孔壁将各收集单元211内的液滴收集过程及微球的形成过程进行隔离，能够保证相应过程的独立性，以避免滴加后的液滴相互凝聚或重聚。同时能够保证各微球的形成过程的独立性，防止各微球的过渡结构之间互相影响。

控制模块4控制运动模块3，从而控制收集制造主体21和液滴生成模块1的输出端口相对运动，对收集液滴的过程实现自动控制，提高了液滴收集和微球制备效率和自动化程度，而且操作简便。

由于多个收集单元211的各作用表面彼此隔离地设置于收集制造主体21上，可以同时完成多个微球的制备，从而能够节约制备时间，提高制备效率。

本实施例中，收集制造主体21的各收集单元211还是形成微球的制备空间。微球的过渡结构的形成、包覆层的形成、微球及微球的过渡结构的清洗、排液等均可在收集制造主体21的各收集单元211内进行。

优选地，收集单元211呈阵列状排布。如图6所示，这些收集单元21沿着收集制造主体2的长度L的方向和宽度B的方向彼此间隔均匀地分布，这样设置更便于控制模块4控制运动模块3完成对不同收集单元21的液滴分配。

收集制造主体21上设有的多个收集单元211的数量例如可以是96、384、1536个等。收集制造主体21可以是标准的或定制的具有微腔阵列的孔板。

收集单元211的大小可以根据待制备的目标微球的粒径决定。第一实施例中，每个收集单元211的底壁212即为该收集单元211的作用表面。作用表面具体地为超疏水性表面。这样，当液滴微流控芯片11生成的液滴滴至收集单元211的作用表面后，液滴会在作用表面的超疏水性的作用下形成球状体。

第一实施例的制备微球的装置巧妙地利用了超疏水性表面的特点，使得滴入收集单元211中的液滴能够成型为球状或椭球状，形成具有良好球形度的球状体，便于后滴入收集单元211中的包覆液均匀且可预期地对球状体进行包覆，并使得包覆液能够对球状体进行完整地包覆，形成具有较好球形度的分层球状结构。可见，该制备微球的装置，通过利用作用表面的超疏水性控制球状体的球形度，能够实现对单一球状结构或分层球状结构成型形状的控制，使得微球具有更好的球形度。而且，在包覆液于作用表面上对球状体进行包覆的情况下，作用表面也能对包覆液的成型起到一定作用，从而能够进一步改善分层球状结构的球形度。

在制作分层球状结构的微球时，收集单元211为核芯液和包覆液的交联反应提供反应空间。具体地，液滴微流控芯片11先后向收集单元211滴入核芯液液滴和包覆液液滴。核芯液液滴滴入该收集单元211中后，核芯液液滴会在作用表面的超疏水性的作用下形成球状体。包覆液液滴滴入该收集单元211中后，便于包覆液更加均匀且充分地包覆于收集单元111中已成型的球状体外周。从而可以保证得到的分层球状结构具有较好的球形度，实现对该分层球状结构成型形状的控制。

对于3D生物打印领域中用作生物墨汁的分层球状结构而言，包覆层包覆的完整性会严重影响核芯内的细胞的存活率。若外部的包覆层包覆得不充分或者不完整，细胞容易从包覆层的缺口或缝隙中溢出，导致细胞因无法得到包覆层的有效保护而容易受到损伤，存活率降低。而该实施例通过设置超疏水性的作用表面，使得包覆层能够均匀且充分地包覆于核芯上，因此，该实施例能够有效提高细胞的存活率，最终改善生物墨汁的性能。

为了更清楚地示出对作用表面进行超疏水处理后的效果，图7和图8中对照示出了液滴滴入未经处理和经过处理后的收集单元211的底壁212时的成型形状。

如图7和图8所示，左侧第一个收集单元211的底壁未经超疏水处理，液体滴入收集单元211中后，液滴形状呈扁平型；左侧第二个起至右侧的几个收集单元211的底壁212均经过超疏水处理，液体滴入收集单元211中后，液滴形状呈球形。

该实施例中作用表面的超疏水性可以通过对收集单元211的底壁212进行超疏水处理得到；也可以利用超疏水性材料制作收集制造主体21。

其中，通过对收集单元211的底壁212进行超疏水处理得到超疏水性的作用表面的优选方式为：在超净室内将收集制造主体21用丙酮、无水乙醇、去离子水等浸洗或擦洗除尘，然后用浸泡或喷枪喷涂等方式将超疏水涂料涂布至收集单元211的内表面，之后置于恒温箱内加热并晾干。超疏水涂料例如可以为经各种全氟化处理得到的涂层或纳米疏水层等满足生物相容性的材料。

收集单元的底壁优选地为下凹曲面部。

利用下凹曲面部的中心汇聚作用，可以使得微球更易成型为球状体。例如，在制备分层球状结构时，下凹曲面部可以使核芯液液滴更容易成型为球状体，从而使核芯具有更好的球形度，而且可以使得包覆液更快速且充分地包覆于球状体上，进一步改善包覆效果，提高包覆效率。

可见，本实施例的制备微球的装置不仅可以利用作用表面的疏水性特点控制微球的成型形状和球形度，而且还可以利用下凹曲面部的汇聚导向作用进一步改善分层球状结构的球形度，并进一步提高核芯液和/或包覆液对球状体的包覆效率。

如图7所示，第一实施例中，收集制造主体21包括多个收集单元21，各收集单元21的底壁212为球冠形的下凹曲面部。球冠形的下凹曲面部利于形成球形的球状体。

在其它未示出的实施例中，下凹曲面部也可以为U型结构的下凹曲面部。U型结构的下凹曲面部利于形成椭球形的球状休。

如图8所示，在一个替代实施例中，收集制造主体21的收集单元211的底壁212也可以为平面。

微球制备的过程中，收集单元211中可能存在残余液体，例如多余的包覆液、清洗液或者固化剂等。为了使残余液体能够及时排出，收集制造模块2还包括排液结构。排液结构用于排出微球制备过程中收集单元211内的残余液体。

本实施例中，排液结构包括设置在收集单元211的底壁212上的排液孔213和封堵件。封堵件用于封堵排液孔213。其中，封堵件与排液孔213可拆卸地连接。

在排液前封堵排液孔213，在需要排液时再打开排液孔213。这样，当微球制备过程中需要对残余液体进行排出时，只需将封堵件从排液孔213上拆下使残余液体从排液孔213流出即可，而当残余液体排除干净后重新将封堵件封堵与排液孔上，又可以保证分层球状结构制备过程的顺利进行，方便且易于实现。

在一个替代实施例中，排液结构包括设置在收集单元211的侧壁上的排液孔。此时，排液结构优选地还包括倾斜装置，倾斜装置在排出收集单元内的残余液体时用于控制收集单元向着设有排液孔的侧壁一侧倾斜。倾斜装置的设置既能够保证残余液体的排出，又可以避免因设置排液结构而影响微球的制备，尤其可以避免排液结构影响核芯液在作用表面上的成型效果或影响包覆液在作用表面上的包覆效果。

优选地，控制模块与倾斜装置耦合以控制倾斜装置动作以实现倾斜装置的自动、精确控制。

而且，为了防止在排出残余液体的过程中误将收集单元211内的球状体排出，可以将排液孔的孔径大小设置为小于核芯液所形成的球状体的粒径。排液孔的孔径小于核芯液所形成的球状体的粒径，则其一定小于微球的粒径，因此，能够避免球状体和微球误排出。

另外，封堵件并不是必须的，在不设置封堵件的情况下，高于排液孔的残余液体可以随时排出。

图9中示出了在孔板21的收集单元211的底壁212上设置排液孔213的示例。为了防止滴入收集单元211内的液滴在排液之前不从排液孔213排出，收集单元211在排液前处于封堵状态。

在制备单一球状结构和分层球状结构的核芯时，以及在制备的微球为分层球状结构时，为了使核芯液液滴更快更好地形成球状体，以及为使包覆液更均匀地包覆于收集单元211内已成形的球状体上，可以在核芯液液滴成形及包覆液包覆于球状体的过程中晃动孔板，通过这种晃动来使核芯液液滴更快更好地成球、包覆液均匀包覆于收集单元中的球状体上。

为此，本实施例中，收集制造模块2还包括晃动产生装置，晃动产生装置用于在形成微球的过程中使收集制造主体21产生使形成微球的材料成球的晃动。

优选地，控制模块4与晃动产生装置耦合以控制晃动产生装置动作以实现晃动产生装置的自动、精确控制。

由于各个收集单元211的各作用表面彼此隔离，因此，即使晃动收集制造主体21，也不会造成各个收集单元211的相互干扰，从而可以通过该晃动产生装置来实现所需的晃动，进一步改善微球尤其是分层球状结构的成型效果。

晃动产生装置可以设置于收集制造主体2的下方或侧方。

本实施例中，收集制造主体21可拆卸地设置。

收集制造主体21可拆卸地设置，可以根据微球制备的需求更换合适的收集制造主体21。另外，在某些情况下也有利于提高微球的制备效率。例如，在液滴微流控芯片11生成和滴注液滴的过程中，使某一收集制造主体21位于液滴微流控芯片11下方以接纳生成的液滴，而在液滴生成和收集过程结束以后，可将该收集制造主体21拆离并放置在第二温控模块6的温控平台上进行温控固化处理，以使得该收集制造主体21内的液滴固化。与此同时，可以将另一块收集制造主体21置于液滴微流控芯片11下方，以维持液滴生成和滴注过程的持续性，从而提高制备效率。

运动模块3用于与液滴生成模块1的输出端口和/或收集制造主体21连接，以驱动液滴生成模块1的输出端口和/或收集制造主体21相对运动以使各液滴对应地滴至收集单元211的作用表面上。

控制模块4与运动模块3耦合以控制运动模块3运动，从而自动精确地控制液滴的滴入位置。

第一实施例中，运动模块3包括芯片运动装置和主体运动装置。

主体运动装置用于控制收集制造主体21运动。控制模块4与主体运动装置耦合以控制主体运动装置动作。具体地，主体运动装置包括用于控制收集制造主体在水平面内运动的主体水平运动组件。

主体水平运动组件包括运动平台，收集制造主体21可拆卸地连接于运动平台上。运动平台能够带动收集制造主体21在基台101上水平移动。

具体地，运动平台上设置插槽，收集制造主体21可以沿水平方向插入插槽中或从该插槽中抽出，从而实现收集制造主体21与运动平台的可拆卸地连接。

芯片运动装置用于控制液滴微流控芯片11运动。其中，液滴生成模块1的输出端口与液滴微流控芯片11同步运动。控制模块4与芯片运动装置耦合以控制芯片运动装置动作。

具体地，芯片运动装置包括用于控制液滴微流控芯片11沿上下方向运动的芯片垂直运动组件。如图1所示，第一实施例中，芯片垂直运动组件是安装在液滴生成模块1的底部，用于带动液滴微流控芯片11及液滴生成模块1的输出端口沿竖直方向上下运动。

设置芯片垂直运动组件有利于按需调节输出端口的高度，尤其是待滴注材料黏性较高时，借助芯片垂直运动组件可以实现在收集单元211内滴注，利于解决高粘度材料难以悬滴的问题。

可见，控制模块4通过对芯片垂直运动组件的控制来控制液滴微流控芯片11的上下运动，通过对主体水平运动组件的控制来控制收集制造主体21在水平面内运动。因此，可以在一定范围内对液滴生成模块1的输出端口与收集制造主体21的相对位置时行调控，从而控制液滴微流控芯片11生成的液滴逐个滴入对应的收集单元211内。

本实施例中，为实现液滴生成模块1的输出端口与收集单元211精确地对准定位，主体水平运动组件的运动精度可以为0.01mm。该运动精度既能满足3D生物打印领域中作为生物墨汁的微球的制备要求，又不至于过多的增加设计和加工成本。

试剂存储模块5包括核芯液存储空间、包覆液存储空间、固化剂存储空间、清洗液存储空间和连续相流体存储空间。各种存储空间的数量可以按需增减。

本实施例中，各存储空间采用活塞密封，核芯液存储空间、包覆液存储空间、固化剂存储空间和连续相流体存储空间的活塞至少包含两个部件接口，一路通过连通部件连接泵送装置12进气，一路通过输入部件连接液滴微流控芯片11进样。

制备具有生物活性的微球如分层球状结构时所用到的一些材料对温度有一定的要求，例如内部含有细胞的核芯液要求温度能够保证其内部细胞的活性。为了满足这类微球对温度的要求，需要对核芯液、包覆液等制备材料的温度进行控制。为此，制备微球的装置还设置有第一温控模块。第一温控模块控制核芯液、包覆液、固化剂、清洗液和连续相流体中的至少之一的温度。

第一温控模块设置于试剂存储模块5处，用于控制各存储空间内存储的材料的温度。

第一温控模块包括彼此独立的多个材料温控结构，每个存储空间都对应设置有材料温控结构，各材料温控结构对对应的储空间内存储的材料的温度进行控制。每个材料温控结构的控制温度均可独立设置，因此，可以根据存储空间内材料需要的不同的存储温度来设置控制温度，各存储空间的温度作到互不干扰。

本实施例中，第一温控模块的各独立材料温控结构设置于对应的存储空间的底部与基台101之间。多个材料温控结构包括用于控制核芯液的温度的核芯液温控结构、用于控制包覆液的温度的包覆液温控结构、用于控制固化剂的温度的固化剂温控结构、用于控制清洗液的温度的清洗液温控结构和用于控制连续相流体的温度的连续相流体温控结构。

与核芯液存储空间对应的核芯液温控结构能够保证核芯液中的细胞在制备过程中保持良好的活性，以最终制备得到具有生物活性的液滴或3D生物打印领域中作为生物墨汁的微球。与包覆液存储空间对应的包覆液温控结构能够保证包覆于球状体时不会对核芯液中的细胞的环境温度造成大的波动，从而在制备具有活性的微球的过程中保持良好的活性。与连续相流体存储空间对应的连续相流体温控结构能够保证连续相流体对核芯液中的细胞的环境温度不会造成大的波动，在制备具有活性的分层球状结构的过程中保持良好的活性。固化剂温控结构和清洗液温控结构分别用于控制固化剂和清洗液的温度以减少使用固化剂或使用清洗液时对核芯或包覆层的理化性能造成的不利影响。

第二温控模块6控制收集单元211内物质的温度。第二温控模块6可以对收集单元211内的球状体进行温控固化。待固化的球状体可以是核芯液液滴、具有未固化的包覆层的微球的过渡结构。

第二温控模块适用于待固化的球状体的待固化结构具有温敏材料的情形。

控制模块4包括与第二温控模块6耦合的固化温度控制部，可以根据不同材料设定固化温度控制部的控制温度，以满足不同的待固化的球状体的固化需求。

如图1所示，本实施例中，通过将收集制造主体21移至第二温控模块6的温控平台上对收集制造主体21内的待固化的球状体进行温控固化。

采用温控固化的方式对待固化的球状体进行固化，一方面使收集单元211内的温度能够保证收集单元211内的物质的理化性能，尤其是核芯液液滴中细胞的活性，另一方面当需要对核芯和/或包覆层进行固化时，还可以通过该第二温控模块6控制收集单元211内球状体的温度达到核芯液和/或包覆液的固化温度，实现温控固化。

在该实施例中，第二温控模块6包括半导体制冷片、散热装置和温控平台。

其中，半导体制冷片设置在温控平台下方并与控制模块4的固化温度控制部电连接以在固化温度控制部的控制下对温控平台进行加热或冷却。当收集制造主体2置于温控平台上时，即可对收集制造主体2的收集单元211内的物质的温度进行控制。

散热装置用于实现半导体制冷片与环境之间的热传递，其设置在半导体制冷片的底部。半导体制冷片具有控温端和非控温端，控温端朝向温控平台设置，非控温端朝向散热装置设置。

为了保证传热均匀，在该实施例中，温控平台包括均热板。该均热板能够实现半导体制冷片与放置在温控平台上的收集制造主体21之间的均匀热传递。

设置第二温控模块6，使得在制备微球时无需采用固化剂对微球的各层结构进行固化。例如，在制造分层球状结构时，可以采用胶原溶液作为核芯液制备核芯，采用聚赖氨酸溶液作为包覆液制备包覆层。通过温控固化的方式，能够避免固化剂固化方式对细胞活性的损害，所制备的核芯或分层球状结构的粒径也更加精准。

在其它未示出的实施例中，也可以直接将第二温控模块设置于收集制造主体和运动平台之间，这样的设置可以使收集单元内的球状体原位固化、原位组装而形成分层球状结构。

本实施例中，第一温控模块的各独立的材料温控结构的具体结构可以参考第二温控模块的具体结构。

此外，在该实施例中，制备微球的装置还包括材料预处理模块(图中未示出)。

其中，该材料预处理模块连接于试剂存储模块5，具体地连接于核芯液存储空间和包覆液存储空间，用于使核芯液或包覆液带上与收集单元211中已成型的球状体相反的电荷，以便于核芯液或包覆液包覆于收集单元中已成型的球状体上。

第一实施例中，控制模块4包括与运动模块3耦合的运动模块控制部、与泵送装置12耦合的泵送装置控制部、与第二温控模块6耦合的固化温度控制部、与第一温控模块耦合的材料温度控制部、与晃动产生装置耦合的晃动产生装置控制部等。

本实施例中，控制模块4集合了各种控制功能，实现制备微球的装置的各组成部分协调工作，具备以下功能：

向运动模组3发送指令，调整收集制造主体21的收集单元211与液滴生成模块1的输出端口之间的相对位置，以使得液滴微流控芯片11生成的液滴逐个滴注到收集单元211内，一个收集单元211内只单独容纳一粒液滴。

向泵送装置12发送指令，调整泵送装置12的进样速率和进样量，以使得液滴生成、滴注的速率与调整收集制造主体21的收集单元211与液滴生成模块1的输出端口之间的相对位置相互协同，并且控制液滴的粒径。

需要时控制晃动产生装置动作，以加快微球的成形效率、确保包覆层包覆均匀。

通过控制第一温控模块控制试剂存储模块存储的至少部分材料的温度，尤其是核芯液和包覆液的温度。

控制置于第二温控模块的收集制造主体的收集单元内的球状体的固化温度。

第二实施例

第二实施例给出了本实用新型的制备微球的装置的另一个具体实施例。图10和图11示出了本实用新型第二实施例的制备微球的装置的结构示意图。

如图10所示，本实用新型第二实施例的制备微球的装置包括液滴生成模块、收集制造模块、运动模块3、控制模块4、试剂存储模块5、第一温控模块、第二温控模块6、移液模块7、替换枪头模块8、废料盒9、材料预处理模块和基架10。

液滴生成模块包括液滴微流控芯片11和泵送装置12、输入部件13和输出部件14。

基架10包括基台101和与基台101连接的支撑架102。

液滴微流通控芯片11、收集制造模块、运动模块3、试剂存储模块5、第二温控模块6、替换枪头模块8、废料盒9均设置于基台101上。移液模块7设置在支撑架102上。

控制模块4和泵送装置12单独设置。当然，在一个可选的实施方式中，控制模块4和泵送装置12也可以设置于基架10上。

其中，液滴微流控芯片11固定设置于基架10的基台101上。液滴生成模块的输出部件13与液滴微流控芯片11的流道系连通以输出液滴。本实施例中，输出部件13的出口固定设置。

第二实施例中，运动模块3包括用于控制收集制造主体21在水平面内运动的主体水平运动组件。控制模块4与主体水平运动组件耦合，以控制主体水平运动组件动作，进而控制液滴对应地滴入收集制造主体21的各收集单元211内。

第二实施例中，收集制造模块2还包括排液结构，排液结构用于排出形成微球后收集单元内的残余液体。

如图11所示，第二实施例的收集制造模块2的排液结构包括用于排液的排液主体23以及真空抽吸装置22。

本实施例中，为了避免在制备核芯液液滴等液滴时液滴在未固化的情况下被误排出，用于接纳液滴的收集制造主体21为未设置排液孔的孔板。在核芯液液滴或包覆层固化完成以形成固化的球状体后，将固化的球状体移入到排液主体23内再进行排液操作。

排液主体23包括多个收集单元231，在收集单元231的底壁232上设置有排液孔233。排液主体23具体地为排液孔板

真空抽吸装置22用于通过排液孔233抽吸收集单元231内的残余液体。

真空抽吸装置22包括抽吸腔221和真空发生器222。抽吸腔221设置于排液主体23的收集单元231的下方并与排液孔233连通。真空发生器222与抽吸腔221连通以使抽吸腔221内形成真空。控制模块4与真空发生器222耦合以控制真空发生器222动作。

真空抽吸设置22结合排液主体23的设置方式，方便组装过程中多余的包覆液等残余液体的滤除操作，且利于排液孔231内的残余液体排净。

其中排液主体23上的排液孔233的大小可根据制备不同大小的微球的粒径或核芯的粒径决定，该排液孔231的直径应小于排液时的收集单元231，内的球状体的外径。

移液模块用于向收集制造主体21的收集单元211内滴注包覆液、固化剂和清洗液中至少之一。

制备微球的装置设有移液模块时，当通过液滴生成模块11制备并滴注完成核芯液液滴后，可通过移液模块迅速、便捷地滴注包覆液液滴，可以满足多层球状体结构的制备需要，并兼顾制备效率。当然，在核芯液液滴滴注和包覆液液滴滴注之间可以对核芯液液滴进行固化处理。

控制模块4与移液模块耦合以控制移液模块动作。

具体地，移液模块包括移液枪7，制备微球的装置还包括替换枪头储存模块8，替换枪头储存模块8用于储存移液枪7的替换枪头。

另外，如图10所示，制备微球的装置还包括废料盒9。废料盒9用于接收并存储废料。

移液枪7用于几十微升级以上液体的分液操作，和替换枪头储存模块8、废料盒9为一体使用。本实施例中，移液枪7可以是标准的移液产品。

第二实施例中，控制模块4包括与运动模块3耦合的运动模块控制部、与泵送装置12耦合的泵送装置控制部、与第二温控模块6耦合的固化温度控制部、与第一温控模块耦合的材料温度控制部、与移液模块耦合的移液模块控制部、与真空抽吸模块耦合的真空控制部等。

本实施例中，控制模块4具备以下功能：

向运动模组3发送指令，调整收集制造主体21的收集单元211与液滴生成模块1的输出端口之间的相对位置，以使得液滴微流控芯片11生成的液滴逐个滴注到收集单元211内，一个收集单元211内只单独容纳一粒液滴。

向泵送装置12发送指令，调整泵送装置12的进样速率和进样量，以使得液滴生成滴注的速率与调整收集制造主体21的收集单元211与液滴生成模块1的输出端口之间的相对位置相互协同，还控制液滴生成模块生成的液滴的粒径。

通过控制第一温控模块以控制试剂存储模块存储的至少部分材料的温度，尤其是核芯液和包覆液的温度。

控制置于第二温控模块的收集制造主体的收集单元内的球状体的固化温度。

需要时控制晃动产生装置动作，以加快微球的成形效率、确保包覆层包覆均匀。

调整抽吸腔221的真空度，以排出收集单元231内的残余液体；

向移液枪71发送指令，调整移液枪71的启闭、位置、和液滴生成速率，以及控制移液枪71更换枪头等等。

第二实施例中未说明的部分均可参考第一实施例的相关内容。

第三实施例

第三实施例提供本实用新型的制备微球的方法的一个具体实施例。第三实施例的制备微球的方法可以过本实用新型第一实施例的制备微球的装置实施。

第三实施例中以制造不分层的单一球状结构为例说明制备微球的方法。

本实施例制备的单一球状结构为未组装包覆层的单颗的固态微珠。固态微珠的体积为0.05pL-100nL。该固态微珠具体为海藻酸钙微珠。

以下说明该海藻酸钙微珠的具体制备微球的方法。

该制备微球的方法包括核芯液液滴生成和收集步骤和微球生成步骤。

核芯液液滴生成和收集步骤包括：向液滴微流控芯片内通入核芯液以通过液滴微流控芯片生成核芯液液滴；将核芯液液滴一一对应地滴至收集制造主体的不同的收集单元的作用表面上。还包括：向液滴微流控芯片内通入连续相流体以使连续相流体在微流控芯片的流道系内分隔核芯液生成核芯液液滴，连续相流体与核芯液不相溶。连续相流体为气体。

本实施例中，核芯液液滴生成和收集步骤具体包括步骤a、通过泵送装置12将试剂存储模块5中的作为连续相流体的气体泵送到液滴微流控芯片11的第二流道111B内；步骤b、通过泵送装置12，将作为分散相流体的海藻酸钠溶液注入液滴微流控芯片11的第一流道111A内，分散相流体在连续相流体的剪切力作用下，形成单分散排列的粒径为10μm-500μm的核芯液液滴；步骤c，将步骤b中形成的核芯液液滴收集至收集制造主体21的收集单元211内，收集过程中通过控制模块4控制安装在收集制造主体21底部的主体水平运动组件与液滴生成速率相匹配的速度运动，依次实现液滴的对收集单元211的一一对应的存储收集；步骤d，重复步骤a至步骤c，直至收集制造主体内各收集单元内均容纳有一个核芯液液滴。

微球生成步骤，包括在收集单元的作用表面上基于核芯液液滴形成微球。其中包括固化步骤，固化步骤包括对收集单元内的由核芯液液滴形成的球状体进行固化处理。

第三实施例中，微球生成步骤具体包括：步骤e，以氯化钙溶液作为固化剂，同时作为分散相流体替代海藻酸钠溶液重复上述步骤a～步骤d，直至收集制造主体的各收集单元内均滴注有固化剂液滴，并且在收集制造主体的各收集单元内固化核芯液液滴形成海藻酸钙的微珠；步骤f，余液清除步骤，通过排液孔清除收集单元内的残余的固化剂。

第四实施例

第四实施例提供了本实用新型的制备微球的方法的一个具体实施例。第四实施例的制备微球的方法可以过本实用新型第一实施例的制备微球的装置实施。第四实施例中以制造分层球状结构为例说明微球的制备。该分层球状结构具体地用作3D打印的生物墨汁。

第四实施例的分层球状结构的制备微球的方法包括核芯液液滴生成和收集步骤和微球生成步骤。

核芯液液滴生成和收集步骤可参见第三实施例的相关内容。

微球生成步骤包括在收集单元内基于核芯液液滴形成微球。其中包括固化步骤和包覆层生成步骤。固化步骤包括控制收集单元内的球状体的温度以对球状体的进行固化处理。包覆层生成步骤包括：包覆液液滴生成和收集步骤，包括通过液滴微流控芯片生成包覆液液滴，并将包覆液液滴一一对应地滴至不同的收集单元的作用表面上；包覆步骤，包括使滴至作用表面上的包覆液液滴包覆在收集单元内的球状体外侧以形成包覆层。

第四实施例中微球生成步骤具体包括：步骤e、将收集制造主体移置第二温控模块进行温控固化形成核芯，固化温度为37°左右，固化时间为半小时左右；步骤f、将收集制造主体21移回主体水平运动组件的运动平台上，利用液滴微流控芯片11滴注包覆液，包覆液为聚赖氨酸溶液，具体地，以聚赖氨酸溶液作为包覆液，同时作为分散相流体替代海藻酸钠溶液重复上述步骤a～步骤d，直至收集制造主体的各收集单元内均滴注有包覆液液滴；步骤g，静置一段时间等待包覆液液滴在核芯外周形成包覆层；步骤h，余液清除步骤，清除收集单元内的残余包覆液，本实施例中具体地通过排液孔清除残余包覆液；步骤i，按需更换包覆液的材料，并重复步骤f-h，滴注第二层或更多层的包覆液。

第五实施例

第五实施例提供了本实用新型的制备微球的方法的一个具体实施例。第五实施例的制备微球的方法可以过本实用新型第二实施例的制备微球的装置实施。第五实施例中以制备分层球状结构为例说明制备微球的方法。该分层球状结构具体地用作3D打印的生物墨汁。

第五实施例的分层球状结构的制备微球的方法包括核芯液液滴生成和收集步骤和微球生成步骤。

核芯液液滴生成和收集步骤参见第三实施例的相关内容。

微球生成步骤包括在收集单元内基于核芯液液滴形成微球。其中包括固化步骤和包覆层生成步骤。固化步骤包括控制收集单元内的球状体的温度以对球状体的进行固化处理。包覆层生成步骤包括：包覆液液滴生成和收集步骤，包括通过移液模块生成包覆液液滴，并将包覆液液滴一一对应地滴至不同的收集单元的作用表面上；包覆步骤，包括使滴至作用表面上的包覆液液滴包覆在收集单元内的球状体外侧以形成包覆层。

第五实施例中微球生成步骤具体包括：步骤e、将收集制造主体移置第二温控模块进行温控固化形成核芯，固化温度为37°左右，固化时间为半小时左右；步骤f、将收集制造主体21移回主体水平运动组件的运动平台上，利用移液模块，加装包含第一层包覆层的包覆液的枪头，滴注作为包覆液的聚赖氨酸溶液，直至收集制造主体的各收集单元内均滴注有包覆液液滴；步骤g，静置一段时间等待包覆液液滴在核芯外周形成包覆层；步骤h，余液清除步骤，清除收集单元内的残余包覆液，具体地先将收集制造主体的内的各结构和材料移至排液主体，再通过抽真空的方式从排液主体的排液孔清除残余包覆液，再将排液主体内的物质移回收集制造主体；步骤i，按需更换具有下一层包覆层的包覆液的枪头，并重复步骤f-h，形成第二层或更多层的包覆液。

本实施例中，可以采用移液模块滴注包覆液的原因在于：为了保证包覆液的充分包覆，通常需要滴注过量的包覆液，因此包覆液滴注的体积较大，移液枪(或其它现有的移液装置)即可满足这样的精度要求。本实施例中，采用移液枪来滴注包覆液液滴既能满足包覆液液滴滴注的粒度需求，同时也具备更高的滴注效率。

需要说明的是，只要无矛盾之处，本实用新型以上描述的任一实施例、任一实施例的替代实施例或可选实施方式中采用的技术手段均可以组合使用。例如，在关于制备微球的装置的各实施例中，第二实施例的排液结构中的真空抽吸装置可以与第一实施例的收集制造主体组合；同样地，第一实施例或其替代实施例中提及的封堵件、设置于收集单元的侧壁上的排液孔、倾斜装置等结构也可以与第二实施例的排液主体组合。

另外，对于为实现本实用新型的基本目的不需要的各结构和步骤在具体实施时可以根据需要省略；当然为了更优的技术效果，也可以在本实用新型各实施例的基础上增加其它技术手段。

根据以上描述可知，本实用新型以上实施例至少能实现以下技术效果之一：

1、将液滴生成的过程放进液滴微流控芯片内部，借助两相流体的剪切作用力，能够将μL级液体分散成具有pL、nL级体积量的流体，液滴的体积可以达到0.05pL-100nL，用于生成5-500μm液滴，尤其是生成5-120μm的液滴。生成的液滴具有较小的粒径和较好的单分散性。这种方式无需高频振动，相比于振动式分液的方式，对液滴自身特性影响更小，尤其体现在其更有利于保持液滴内部的细胞活性。

2、借助液滴微流控芯片本身的结构设计，在液滴微流控芯片内部生成单分散的液滴，并借助流道系的设计，代替了传统的利用微小长毛细管进行液滴排布，减少空间占用。并且可以单分散单排列依次通过并输出液滴，一方面便于液滴生成时的物理动态，另一方面又可以借助光学显微镜观察生成液滴的形态等。借助液滴微流控芯片产生液滴，简化了液滴生成过程的控制条件，提高制备效率。生成液滴的速率可以达到每秒几万颗。不易造成交叉污染，粒径更小、易于操控，生产效率更高。

3、通过集成液滴微流控芯片、泵送装置、试剂存储模块、收集制造模块、运动模块和控制模块，泵送装置驱动试剂存储模块内的不同流体进入液滴微流控芯片，液滴微流控芯片根据连续相流体和分散相流体的流体速率比，在其内部自发生成液滴后，输出至可移动的收集制造主体，实现生成的液滴定量定位的输出和存储，方便进行恒温培养、振荡混匀等微球制备操作。

4、通过控制模块对微球制备的运动模块、泵送装置、晃动产生装置等进行自动控制，自动化程度高、收集制备效率高，操作简便。

5、控制模块4控制液滴微流控芯片生成的液滴滴入收集制造主体中的各收集单元中使一个收集单元内只单独容纳一粒液滴，能够避免不同的微球所需的液滴之间的团聚或凝聚。

以上仅为本实用新型的示例性实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (46)

1.一种制备微球的装置，其特征在于，包括：

液滴生成模块，所述液滴生成模块包括液滴微流控芯片，所述液滴微流控芯片包括流道系、第一流道系入口和流道系出口，所述第一流道系入口和所述流道系出口分别与所述流道系连通，所述液滴微流控芯片用于将从所述第一流道系入口进入所述流道系内的分散相流体形成液滴并从所述流道系出口输出所述液滴；

收集制造模块，所述收集制造模块包括收集制造主体，所述收集制造主体包括各自具有作用表面的多个收集单元，各所述收集单元的作用表面彼此隔离，所述收集单元用于接收所述液滴至所述作用表面并在所述作用表面上基于所述液滴形成微球；

运动模块，所述运动模块与所述液滴生成模块和/或所述收集制造主体驱动连接，用于在所述液滴生成模块和所述收集制造主体之间产生相对运动以使各所述液滴对应地滴至所述收集单元的所述作用表面上；

控制模块，所述控制模块与所述液滴生成模块耦合以控制所述液滴生成模块生成所述液滴，且所述控制模块与所述运动模块耦合以控制所述运动模块动作。

2.根据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，所述液滴微流控芯片还包括用于通入连续相流体的第二流道系入口，所述连续相流体用于在所述流道系内将所述分散相流体分隔为所述液滴，其中，

所述流道系包括夹流聚焦型流道，所述夹流聚焦型流道包括第一流道和设置于所述第一流道两侧并与所述第一流道连通的两个第二流道，所述第一流道与所述第一流道系入口连通以通入所述分散相流体，所述第二流道与所述第二流道系入口连通以通入所述连续相流体；和/或，

所述流道系包括T型流道，所述T型流道包括第三流道和与所述第三流道相交于所述第三流道中部的第四流道，所述第三流道与所述第二流道系入口连通以通入所述连续相流体，所述第四流道与所述第一流道系入口连通以通入所述分散相流体。

3.根据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，所述液滴微流控芯片的流道系的内表面为疏水性表面，优选地为超疏水性表面。

4.根据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，所述液滴微流控芯片可拆卸地设置。

5.根据权利要求4所述的制备微球的装置，其特征在于，所述液滴生成模块还包括安装底座和芯片夹具，所述芯片夹具安装于所述安装底座上，所述液滴微流控芯片可拆卸地夹持于所述芯片夹具上。

6.根据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，所述液滴生成模块还包括输入部件，所述输入部件与所述流道系连通，以向所述流道系输送用于形成所述液滴的流体。

7.根据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，所述液滴生成模块还包括泵送装置，所述泵送装置与所述流道系连通，以向所述流道系泵送用于形成所述液滴的流体。

8.根据权利要求7所述的制备微球的装置，其特征在于，所述泵送装置与所述液滴微流控芯片集成为一体；或者，所述泵送装置与所述液滴微流控芯片分体设置。

9.根据权利要求7所述的制备微球的装置，其特征在于，所述控制模块与所述泵送装置耦合以控制所述泵送装置动作。

10.根据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，

所述液滴微流控芯片包括两个以上所述流道系；和/或，

所述液滴微流控芯片包括两个以上所述第一流道系入口；和/或，

所述液滴微流控芯片包括两个以上所述流道系出口；和/或，

所述液滴生成模块包括多个所述微流控芯片。

11.根据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，所述液滴生成模块还包括与所述流道系出口连通的输出端口，所述输出端口的内表面为疏水性表面，优选地为超疏水性表面。

12.根据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，所述液滴微流控芯片的流道系的至少部分流道的流通截面尺寸可调节地设置。

13.根据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，所述作用表面为疏水性表面，优选地为超疏水性表面。

14.根据权利要求13所述的制备微球的装置，其特征在于，所述作用表面包括所述收集单元的底壁，所述收集单元的底壁为平面或者下凹曲面部。

15.根据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，所述收集制造模块还包括排液结构，所述排液结构用于排出所述收集单元内的残余液体。

16.根据权利要求15所述的制备微球的装置，其特征在于，所述排液结构包括排液主体，所述排液主体包括多个收集单元，所述排液主体的多个收集单元用于接收所述收集制造主体的多个收集单元内的物质后排出所述残余液体。

17.根据权利要求15或16所述的制备微球的装置，其特征在于，所述排液结构包括设置在所述收集单元的底壁上和/或侧壁上的排液孔。

18.根据权利要求17所述的制备微球的装置，其特征在于，所述排液结构包括设置在所述收集单元的侧壁上的排液孔，所述排液结构还包括倾斜装置，所述倾斜装置用于在排出所述收集单元内的残余液体时控制所述收集单元向着设有所述排液孔的侧壁一侧倾斜。

19.根据权利要求18所述的制备微球的装置，其特征在于，所述控制模块与所述倾斜装置耦合以控制所述倾斜装置动作。

20.根据权利要求15或16所述的制备微球的装置，其特征在于，所述排液结构还包括对所述排液孔进行封堵的封堵件，所述封堵件与所述排液孔可拆卸地连接。

21.根据权利要求15或16所述的制备微球的装置，其特征在于，所述排液结构还包括真空抽吸装置，所述真空抽吸装置用于通过所述排液孔抽吸所述收集单元内的残余液体。

22.根据权利要求21所述的制备微球的装置，其特征在于，所述控制模块与所述真空抽吸装置耦合以控制所述真空抽吸装置动作。

23.根据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，所述收集制造模块还包括晃动产生装置，所述晃动产生装置用于使所述收集制造主体产生使所述收集单元内的物质成球的晃动。

24.根据权利要求23所述的制备微球的装置，其特征在于，所述控制模块与所述晃动产生装置耦合以控制所述晃动产生装置动作。

25.根据权利要求1所述的制备微球的装置，所述收集制造主体可拆卸地设置。

26.根据权利要求1所述的制备微球的装置，所述运动模块包括芯片运动装置，所述芯片运动装置用于控制所述液滴微流控芯片运动，所述控制模块与所述芯片运动装置耦合以控制所述芯片运动装置动作。

27.根据权利要求26所述的制备微球的装置，其特征在于，所述芯片运动装置包括用于控制所述液滴微流控芯片在水平面内运动的芯片水平运动组件和/或用于控制所述液滴微流控芯片沿上下方向运动的芯片垂直运动组件。

28.根据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，所述运动模块包括主体运动装置，所述主体运动装置用于控制所述收集制造主体运动，所述控制模块与所述主体运动装置耦合以控制所述主体运动装置动作。

29.根据权利要求28所述的制备微球的装置，其特征在于，所述主体运动装置包括用于控制所述收集制造主体在水平面内运动的主体水平运动组件和/或用于控制所述收集制造主体沿上下方向运动的主体垂直运动组件。

30.根据权利要求29所述的制备微球的装置，其特征在于，所述主体水平运动组件包括运动平台，所述收集制造主体可拆卸地连接于所述运动平台上。

31.根据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，所述液滴生成模块还包括输出部件，所述输出部件的入口与所述流道系连通，所述输出部件的出口形成所述液滴生成模块的输出端口。

32.根据权利要求31所述的制备微球的装置，其特征在于，所述输出部件的出口固定设置。

33.根据权利要求31所述的制备微球的装置，其特征在于，所述运动模块包括用于控制所述输出部件的出口的位置的输出部件运动装置。

34.根据权利要求33所述的制备微球的装置，其特征在于，所述控制模块与所述输出部件运动装置耦合以控制所述输出部件运动装置动作。

35.根据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，所述制备微球的装置还包括试剂存储模块，所述试剂存储模块用于存储形成所述微球的材料。

36.根据权利要求35所述的制备微球的装置，其特征在于，所述试剂存储模块包括：

核芯液存储空间；和/或，

包覆液存储空间；和/或，

固化剂存储空间；和/或，

清洗液存储空间；和/或，

连续相流体存储空间。

37.根据权利要求36所述的制备微球的装置，其特征在于，

所述第一流道系入口与所述核芯液存储空间具有连通状态以使所述液滴微流控芯片用于生成所述核芯液液滴，所述控制模块还控制所述核芯液液滴对应地滴至所述收集单元的所述作用表面上；和/或，

所述第一流道系入口与所述包覆液存储空间具有连通状态以使所述液滴微流控芯片用于生成包覆液液滴，所述控制模块控制各所述包覆液液滴对应地滴至所述收集单元的所述作用表面上；和/或，

所述第一流道系入口与所述固化剂存储空间具有连通状态以使所述液滴微流控芯片用于生成固化剂液滴，所述控制模块还控制各所述固化剂液滴对应地滴至所述收集单元的所述作用表面上。

38.根据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，所述制备微球的装置还包括第一温控模块，所述第一温控模块用于控制核芯液、包覆液、固化剂、清洗液和连续相流体中的至少之一的温度。

39.根据权利要求38所述的制备微球的装置，其特征在于，所述控制模块与所述第一温控模块耦合以控制所述第一温控模块动作。

40.根据权利要求38所述的制备微球的装置，其特征在于，所述第一温控模块包括彼此独立的多个材料温控结构，所述多个材料温控结构包括用于控制所述核芯液的温度的核芯液温控结构、用于控制所述包覆液的温度的包覆液温控结构、用于控制所述固化剂的温度的固化剂温控结构、用于控制所述清洗液的温度的清洗液温控结构和用于控制所述连续相流体的温度的连续相流体温控结构至少之一。

41.根据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，所述制备微球的装置还包括第二温控模块，所述第二温控模块用于控制所述收集单元内的物质的温度。

42.根据权利要求41所述的制备微球的装置，其特征在于，所述控制模块与所述第二温控模块耦合以控制所述第二温控模块动作。

43.根据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，所述制备微球的装置还包括移液模块，所述移液模块用于滴注包覆液、固化剂和清洗液中至少之一。

44.根据权利要求43所述的制备微球的装置，其特征在于，所述控制模块与所述移液模块耦合以控制所述移液模块动作。

45.根据权利要求43所述的制备微球的装置，其特征在于，所述移液模块包括移液枪，所述制备微球的装置还包括替换枪头储存模块，所述替换枪头储存模块用于储存所述移液枪的替换枪头。

46.据权利要求1所述的制备微球的装置，其特征在于，所述制备微球的装置还包括材料预处理模块，所述材料预处理模块用于对核芯液和/或包覆液进行使核芯液和/或包覆液与收集单元内的球状体结合的预处理。