CN216367906U - 一种基于微流控技术制备微球的交联装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于微流控技术制备微球的交联装置，属于微流控法制备微球技术领域。包括至少一个交联单元和旋转机构，交联单元通过连杆与旋转机构连接，通过旋转机构的转动，可以带动交联单元的旋转，一方面可较好的控制经微流控芯片剪切的液滴的交联时间，另一方面还可通过调整液滴在不同交联单元中，接触适当浓度的交联液，即保证交联效率和质量，此外，可较好的衔接下一批液滴进行交联；交联单元包括交联槽及套设在交联槽内的交联漏斗，交联漏斗通过可拆卸方式固定在交联槽内，交联漏斗设置在微流控芯片工位前侧。解决现有技术微球制备中交联工序的工业化、连续化等问题。

Description

一种基于微流控技术制备微球的交联装置

技术领域

本实用新型涉及一种交联装置，尤其涉及一种基于微流控技术制备微球的交联装置，属于微流控法制备微球技术领域。

背景技术

微流控液滴技术是近年来在微流控芯片上发展起来的一种研究几微米至数百微米尺度范围内微液滴的生成、操控及应用的新技术。在微流控法生成液滴过程中，互不相溶的两种（或三种以上）液体分别作为连续相和分散相，在固定体积流率的注射 泵的驱动下，各自进入微流控芯片中不同的微通道，当两股（或三股以上）流体在交叉点处相遇后，分散相流体继续延伸形成“塞状”或“喷射状”的液柱后在连续相流体的剪切和挤压作用下，由于自由界面不稳定性而破裂，“塞状”或“喷射状”的液柱被夹断，以微小体积单元的形式分散于连续相中形成液滴，后将液滴进行交联和清洗后，得到微球。微流控芯片作为微反应器，可实现生化反应、试剂快速混合以及微颗粒合成等，极大程度地强化了微流控芯片的低消耗、自动化和高通量等优点。

目前，由于微球制备工艺的特殊性、已有设备条件等受限，导致微球制备工艺难以实现连续化、批量化及产业化，且微球制备过程中人为操作程序较多，容易引起产品性能不统一，并增加了产品污染风险。比如：在栓塞微球制备过程中，内相液体和外相液体分别通过注射泵注入至微流控芯片，在微流控芯片中剪切成液滴，然后，再进行后续的交联和清洗。目前，大部分交联设备仅是处于实验室阶段的小型设备，很难投入到工厂中进行工业化连续生产，这成为限制微流控制备微球技术走向工业化生产的瓶颈。

现有技术CN208732742U中公开“自动化微生物固定化成型设备”，包括机架、料筒、滑动装置、主控制器和至少一个反应桶，滑动装置设置在机架的机架后面板上，料筒设置在滑动装置上，反应桶并排设置在机架的机架台面上，且位于滑动装置的下方，主控制器与滑动装置的第一电机连接，用于控制第一电机驱动滑动装置带动料筒移动，调整料筒与反应桶的位置，料筒底部设有滴头装置，将混合好的微生物菌剂和微生物固定化载体放入料筒中，滑动装置带动料筒滑动至所述反应桶的上方，载体滴入到反应桶中，与固化剂反应，形成固定化微生物微球，从出料口排出。其中，通过料筒的滴头装置使混合好的微生物菌剂和微生物固定化载体实现重力成型。

此外，CN102211008A中公开“可拆卸T型微通道装置及其制备单分散聚合物微球的方法”，其中，在摇床的作用下，有机溶剂从液滴中扩散出来，液滴固化后形成粒径均匀的聚合物微球；CN107298767A中，公开“一种基于微流控芯片装置制备明胶纳米微粒的连续制备方法”，其中，采用能够明胶水溶液和极性有机溶剂形成同心轴流体的、微米尺度的微流控芯片装置，将内相和外相汇合后在输出通道内形成外相包围内相的同心轴流体，通过两相间的快速物质扩散，促使明胶分子快速成核生长，并逐渐生长形成明胶纳米颗粒；将交联剂溶液注入至位于微流控芯片装置下游的附加相流体微通道，交联剂溶液与含明胶纳米颗粒的内相和外相的混合溶液混合，使明胶微粒交联，形成明胶纳米颗粒悬浮液，从输出通道出口导出芯片；CN104829851A中公开“一种精确控制粒径的单分散明胶栓塞微球的制备方法”，将分散相I、分散相II和连续相分别装入注射器中，分别通过微量注射泵连接微通道反应器，微通道反应器结构是由Θ管、收集管和外管组成，明胶液滴形成过程在微通道反 应器中完成，分散相与连续相流通方向相同或相反；明胶水溶液和交联剂水溶液作为两路 分散相，同时平行进入微通道反应器； 收集生成的明胶液滴，置于烘箱中保温，明胶发生交联固化反应，得固化的明胶微球，然后进行微球分离、干燥，即得。

由上述可知，目前在微球生产过程中所用交联设备要么是实验室装置，要么在微球制备工艺中是分开设置，即先进行液滴的剪切，再进行液滴的交联固化得到微球，最后再将所得微球收集以进行相应的清洗，因此该生产过程具有不连续性，容易在剪切、交联、清洗及收集等过程中引入外来杂质。

发明内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足，提出一种基于微流控技术制备微球的交联装置。在本技术方案中，通过至少一个交联单元和旋转机构等设置，有效解决现有技术微球制备中交联工序的工业化、连续化等问题，且能较好的衔接前工序中的液滴剪切和后工序中清洗。

为了实现上述技术目的，提出如下的技术方案：

一种基于微流控技术制备微球的交联装置，包括至少一个交联单元和旋转机构，交联单元通过连杆与旋转机构连接，通过旋转机构的转动，可以带动交联单元的旋转，一方面可较好的控制经微流控芯片剪切的液滴的交联时间，另一方面还可通过调整液滴在不同交联单元中，接触适当浓度的交联液，即保证交联效率和质量，此外，可较好的衔接下一批液滴进行交联；

所述交联单元包括交联槽及套设在交联槽内的交联漏斗，交联漏斗通过可拆卸方式固定在交联槽内，交联漏斗设置在微流控芯片工位前侧，待液滴在交联液中交联固化完成后，仅仅通过将交联漏斗自交联槽内取出，即可进行后续的清洗等后处理工序，同时，为下一批待交联液滴提供交联空间等。

优选的，所述旋转机构包括旋转座，旋转座连接有旋转泵，交联单元通过连杆与旋转座连接。

优选的，所述连杆为液压连杆。

优选的，所述交联槽上设置有进料口和出料口，进料口通过交联液管连接有交联液储罐，出料口通过回收管连接有交联废液回收罐。

优选的，所述交联单元至少两个，旋转机构设置在交联单元之间的中心位置处，方便进行每一批次液滴的交联，保证该操作的有序性。

优选的，所述交联槽一侧设置有升降机构，交联漏斗设置在升降机构上，当一个交联单元处的液滴完成交联后，还可通过将装有微球的交联漏斗自交联槽内提出，进而便于控制交联时间，同时，也方便交联槽等清洁和更换等。

优选的，所述交联装置工位前侧设置有微球清洗装置。

优选的，所述微流控芯片与交联漏斗之间设置有液滴排放管，液滴排放管一端与微流控芯片连接，另一端延伸至交联漏斗工位处，该设置将经微流控芯片剪切的液滴有序、可控的排放至交联漏斗中进行交联。

在本技术方案中，根据实际需求，设置对应的液体泵、电磁阀、电机和控制系统等，比如：控制交联液进入交联槽，以及废交联液的排出；通过控制旋转机构的转速，来控制液滴交联批次和时间等。其中，涉及的液体泵、电磁阀、电机和控制系统等均为现有成熟技术，进而基于本装置，可以促使微球制备工艺实现自动化控制。

本技术方案中，涉及 “内”、“工位前侧”、“上”、“一端”、“另一端”、“之间”、“中心位置处”、“一侧”等位置关系，是根据实际使用状态下的情况而定义的，为本技术领域内的常规用语，也是本领域术人员在实际使用过程中的常规用语。

在本技术方案的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是便捷式连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，除非为本实用新型中特别限定或定义。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

采用本技术方案，带来的有益技术效果为：

本实用新型结构简单，设计合理，能较好的衔接前工序中微流控芯片和后工序中的清洗装置。通过至少一个交联单元和旋转机构等设置，有效解决现有技术微球制备中交联工序的工业化、连续化等问题，可较好的避免过多人为操作引入的外来杂质等。

其中，交联单元包括交联槽及套设在交联槽内的交联漏斗，为交联工序提供反应环境，并保证交联液有序的进入和废交联液的排出回收。同时，交联漏斗通过可拆卸方式固定在交联槽内，交联漏斗设置在微流控芯片工位前侧，待液滴在交联液中交联固化完成后，仅仅通过将交联漏斗自交联槽内取出（采用人工或者机械手），即可进行后续的清洗等后处理工序，同时，为下一批待交联液滴提供交联空间等；

此外，交联槽与交联漏斗之间的配合设置，既实现了液滴交联为微球，又实现了交联后微球便于收集等；

旋转机构的转动，可以带动交联单元的旋转，一方面可较好的控制经微流控芯片剪切的液滴的交联时间，另一方面还可通过调整液滴在不同交联单元中，接触适当浓度的交联液，即保证交联效率和质量，此外，可较好的衔接下一批液滴进行交联；

因此，本实用新型较好的保证了微流控技术制备微球的交联工艺的连续性、可控性、半自动化及经济性。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型工作原理图；

图3为本实用新型中交联单元的结构示意图；

图4为本实用新型中交联槽的结构示意图；

图5为本实用新型在具体应用中的实际布置框图；

其中：1、交联单元，101、交联槽，102、交联漏斗，2、旋转机构，201、旋转座，3、连杆，4、进料口，5、出料口，6、交联液管，7、交联液储罐，8、回收管，9、交联废液回收罐，10、升降机构，11、微球清洗装置，12、微流控芯片，13、液滴排放管。

具体实施方式

下面通过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，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1-2所示：一种基于微流控技术制备微球的交联装置，包括至少一个交联单元1和旋转机构2，交联单元1通过连杆3与旋转机构2连接，通过旋转机构2的转动，可以带动交联单元1的旋转，一方面可较好的控制经微流控芯片12剪切的液滴的交联时间，另一方面还可通过调整液滴在不同交联单元1中，接触适当浓度的交联液，即保证交联效率和质量，此外，可较好的衔接下一批液滴进行交联；

所述交联单元1包括交联槽101（如图4所示）及套设在交联槽101内的交联漏斗102，交联漏斗102通过可拆卸方式固定在交联槽101内，交联漏斗102设置在微流控芯片12工位前侧，待液滴在交联液中交联固化完成后，仅仅通过将交联漏斗102自交联槽101内取出，即可进行后续的清洗等后处理工序，同时，为下一批待交联液滴提供交联空间等。

其中，旋转机构2包括旋转座201，旋转座201连接有旋转泵，交联单元1通过连杆3与旋转座201连接；连杆3为液压连杆。

此外，对于本装置，根据实际需求，还可在交联槽101内放置清洗液，比如：待液滴在放有交联液的交联单元1中交联完成后，通过位置的移动即旋转，将微球放入至装有清洗液的交联槽101中进行清洗，即可实现将交联、清洗一体化。

实施例2

基于实施例1，本实施例更进一步的，

如图3所示：交联槽101上设置有进料口4和出料口5，进料口4通过交联液管6连接有交联液储罐7，出料口5通过回收管8连接有交联废液回收罐9，实现交联液有效的进入至交联槽101中，同时，将交联废液进行回收利用，实现本装置涉及的交联工艺的经济化，有效节约成本。

至于进料口4和出料口5在交联槽101上的具体位置（一上一下，一左一右）和数量限定，可以根据实际需求进行调整。

实施例3

基于实施例1-2，本实施例更进一步的，

交联单元1至少两个，旋转机构2设置在交联单元1之间的中心位置处，方便进行每一批次液滴的交联，保证该操作的有序性。

实施例4

基于实施例1-3，本实施例更进一步的，

交联槽101一侧设置有升降机构10，交联漏斗102设置在升降机构10上，当一个交联单元1处的液滴完成交联后，还可通过将装有微球的交联漏斗102自交联槽101内提出（上升），进而便于控制交联时间，同时，也方便交联槽101等清洁和更换等。

其中，升降机构10具体包括安装柱及设置在安装柱上的丝杠，交联漏斗102套设在丝杠上；安装柱上设置有导轨，交联漏斗102上设置有与导轨相配合的滑块，该设置可实现本装置的半自动化，进而保证微球交联工序的连续性。

此外，涉及的升降机构10还可为现有技术中其他的升降机构。

实施例5

基于实施例1-4，本实施例更进一步的，

如图5所示：交联装置工位前侧设置有微球清洗装置11，此处，本交联装置设置在微流控芯片12与微球清洗装置11之间，使得微球原料依次进行剪切、交联和清洗。

实施例6

基于实施例1-5 ，本实施例更进一步的，

微流控芯片12与交联漏斗102之间设置有液滴排放管13，液滴排放管13一端与微流控芯片12连接，另一端延伸至交联漏斗102工位处，该设置将经微流控芯片12剪切的液滴有序、可控的排放至交联漏斗102中进行交联。

Claims (8)

1.一种基于微流控技术制备微球的交联装置，其特征在于，包括至少一个交联单元（1）和旋转机构（2），交联单元（1）通过连杆（3）与旋转机构（2）连接；

所述交联单元（1）包括交联槽（101）及套设在交联槽（101）内的交联漏斗（102），交联漏斗（102）通过可拆卸方式固定在交联槽（101）内，交联漏斗（102）设置在微流控芯片（12）工位前侧。

2.根据权利要求1所述的基于微流控技术制备微球的交联装置，其特征在于，所述旋转机构（2）包括旋转座（201），旋转座（201）连接有旋转泵，交联单元（1）通过连杆（3）与旋转座（201）连接。

3.根据权利要求1所述的基于微流控技术制备微球的交联装置，其特征在于，所述连杆（3）为液压连杆。

4.根据权利要求1所述的基于微流控技术制备微球的交联装置，其特征在于，所述交联槽（101）上设置有进料口（4）和出料口（5），进料口（4）通过交联液管（6）连接有交联液储罐（7），出料口（5）通过回收管（8）连接有交联废液回收罐（9）。

5.根据权利要求1所述的基于微流控技术制备微球的交联装置，其特征在于，所述交联单元（1）至少两个，旋转机构（2）设置在交联单元（1）之间的中心位置处。

6.根据权利要求1所述的基于微流控技术制备微球的交联装置，其特征在于，所述交联槽（101）一侧设置有升降机构（10），交联漏斗（102）设置在升降机构（10）上。

7.根据权利要求1所述的基于微流控技术制备微球的交联装置，其特征在于，所述微流控芯片（12）与交联漏斗（102）之间设置有液滴排放管（13），液滴排放管（13）一端与微流控芯片（12）连接，另一端延伸至交联漏斗（102）工位处。

8.根据权利要求1所述的基于微流控技术制备微球的交联装置，其特征在于，所述交联装置工位前侧设置有微球清洗装置（11）。

Images