本發(fā)明涉及微米粒子單分散，尤其涉及一種微米粒子單分散裝置。

背景技術(shù)：

1、目前，微米粒子單分散技術(shù)有如下幾種：

2、一是利用內(nèi)徑與細(xì)胞等微米粒子直徑接近的毛細(xì)管對(duì)細(xì)胞等微米粒子進(jìn)行單分散，由于毛細(xì)管內(nèi)徑與微米粒子直徑相近，所以在氣壓的作用下，毛細(xì)管內(nèi)每次只允許一個(gè)粒子進(jìn)入毛細(xì)管，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞等微米粒子的單分散。并利用氫氟酸刻蝕毛細(xì)管出口段，以獲得內(nèi)徑不變外徑縮小的出口尖端，這避免了分散后的細(xì)胞堆積，也有利于細(xì)胞最終發(fā)射進(jìn)入質(zhì)譜等分析檢測(cè)器。由于這種方法采用與細(xì)胞直徑接近的液流引入流道，所以非常容易堵塞。

3、二是利用dean流對(duì)細(xì)胞等微米粒子進(jìn)行單分散，需要加幾千伏的高壓輔助粒子出射。較高的電壓與一些離子化方法并不兼容。高壓通常加載一個(gè)起連接作用的三通上，長時(shí)間運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞碎片在死體積處堆積，進(jìn)而堵塞管路。

4、三是利用流動(dòng)聚焦對(duì)細(xì)胞等微米粒子進(jìn)行單分散，利用流速較高的鞘流對(duì)核心流引入的細(xì)胞懸液進(jìn)行聚焦，利用數(shù)千伏的高壓輔助細(xì)胞出射。由于這種方法需要較高流量的鞘流對(duì)細(xì)胞等微米粒子進(jìn)行聚焦和分散，所以對(duì)于以氣相質(zhì)譜或者液相色譜作為檢測(cè)器的檢測(cè)方法而言并不合適。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種微米粒子單分散裝置，不易堵塞、微米粒子單分散效率高、通量高、可兼容有機(jī)質(zhì)譜和光譜分析器等。

2、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微米粒子單分散裝置，包括：

3、聚焦流流道，所述聚焦流流道內(nèi)設(shè)有腔室和射出孔，所述射出孔連通所述腔室和外部環(huán)境；

4、液流引入模塊，所述液流引入模塊包括核心毛細(xì)管，所述核心毛細(xì)管的內(nèi)徑遠(yuǎn)大于微米粒子的粒徑，所述核心毛細(xì)管的出口端伸入所述腔室且正對(duì)地靠近所述射出孔，所述核心毛細(xì)管用于輸送微米粒子懸浮液；

5、氣流引入模塊，所述氣流引入模塊與所述聚焦流流道相連，用于將高壓氣體引入所述腔室，使所述腔室與外部環(huán)境之間形成壓差，進(jìn)而使所述核心毛細(xì)管的出口端流出的微米粒子懸浮液在所述射出孔處的同軸鞘氣氣流包裹擠壓作用下被拉成極細(xì)液體射流，并在所述聚焦流流道外自主破碎成單分散粒子的液滴。

6、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微米粒子單分散裝置，一方面，由于核心毛細(xì)管的內(nèi)徑遠(yuǎn)大于微米粒子的粒徑，因此微米粒子懸浮液從核心毛細(xì)管的輸入端流到核心毛細(xì)管的輸出端，可以有效避免核心毛細(xì)管堵塞；另一方面，鞘氣驅(qū)動(dòng)微米粒子懸浮液液流形成極細(xì)射流并自主破碎成單分散微米粒子的液滴，具體地，通過氣流引入模塊向腔室持續(xù)穩(wěn)定注入高壓氣體，使腔室與外部環(huán)境之間形成壓差，進(jìn)而腔室里的高壓氣體在射出孔附近形成聚焦的鞘氣氣流，鞘氣包裹從核心毛細(xì)管的出口端流出的微米粒子懸浮液液流，利用鞘氣對(duì)微米粒子懸浮液液流進(jìn)行聚焦和擠壓，在合適的聚焦流腔室內(nèi)外氣壓差和核心毛細(xì)管的液流量的條件下，極細(xì)射流的直徑可以達(dá)到與微米粒子接近的尺寸，從而能夠?qū)⑽⒚琢Ｗ优懦梢涣校纬蓸O細(xì)射流，在極細(xì)射流自主破碎后，形成由液滴包裹的單分散微米粒子，由于聚焦成的極細(xì)射流破碎成為具有單分散微米粒子的液滴的頻率極高，在khz-mhz之間，效率較高，因此可以實(shí)現(xiàn)更高的通量，這避免了現(xiàn)有技術(shù)的流動(dòng)聚焦方案中要實(shí)現(xiàn)高通量而需要高的鞘流流量的問題，也不需要高壓電噴霧輔助液流出射，從而在高通量的條件下可以與有機(jī)質(zhì)譜和光譜分析器兼容，即在極細(xì)射流自主破碎后，形成由液滴包裹的單分散微米粒子，可直接進(jìn)入分析器，分析器包括但不僅限于有機(jī)質(zhì)譜儀和光譜儀等?？傊景l(fā)明實(shí)施例的微米粒子單分散裝置不易堵塞、不需要復(fù)雜的液流管路形成特殊的液流動(dòng)力以對(duì)液流中的顆粒進(jìn)行分散，而是利用尺寸與顆粒直徑接近的極細(xì)射流以及極細(xì)射流破碎成單分散微米粒子的液滴，微米粒子單分散效率高、通量高、可兼容有機(jī)質(zhì)譜和光譜分析器等。

7、在一些實(shí)施例中，所述聚焦流流道包括腔室主體和孔板；所述孔板上設(shè)有所述射出孔，所述孔板固定在所述腔室主體上且與所述腔室主體之間形成所述腔室；所述核心毛細(xì)管穿過所述腔室主體，使所述核心毛細(xì)管的出口端伸入所述腔室；所述氣流引入模塊與所述腔室主體相連。

8、在一些實(shí)施例中，所述腔室主體包括基部和位于所述基部同一側(cè)彼此相間的兩個(gè)凸部，所述孔板與所述基部相對(duì)且固定在兩個(gè)所述凸部上；所述聚焦流流道還包括兩個(gè)側(cè)板，兩個(gè)所述側(cè)板對(duì)應(yīng)地分布在所述腔室主體的相對(duì)兩側(cè)上，并與所述腔室主體及所述孔板固定，從而所述基部、兩個(gè)所述凸部、所述孔板和兩個(gè)所述側(cè)板共同圍成所述腔室。

9、在一些實(shí)施例中，所述側(cè)板為透明板。

10、在一些實(shí)施例中，所述聚焦流流道還包括支撐組件，所述支撐組件用于支撐所述核心毛細(xì)管的位于所述腔室中的管段。

11、在一些實(shí)施例中，所述支撐組件包括n個(gè)支撐板，n個(gè)所述支撐板通過墊塊間隔開地固定在兩個(gè)所述凸部與所述孔板之間；所述支撐板上設(shè)有供所述核心毛細(xì)管穿過的限位支撐孔，所述核心毛細(xì)管的位于所述腔室中的管段適配地穿過n個(gè)所述支撐板；所述支撐板上還均布多個(gè)排氣孔。

12、在一些實(shí)施例中，所述液流引入模塊還包括鞘管、三通件和鞘流注射泵；所述鞘管同軸套設(shè)在所述核心毛細(xì)管外，所述鞘管的出口端伸入所述腔室中并與所述核心毛細(xì)管的出口端接近，所述核心毛細(xì)管的出口端突出于所述鞘管的出口端；所述三通件固定所述鞘管和所述核心毛細(xì)管；所述鞘流注射泵與所述三通件相連，用于向所述鞘管注射入鞘液。

13、在一些實(shí)施例中，所述核心毛細(xì)管的出口端與所述鞘管的出口端的距離為50-500um。

14、在一些實(shí)施例中，所述核心毛細(xì)管的出口端至所述射出孔的距離為0-500um。

15、在一些實(shí)施例中，所述氣流引入模塊包括高壓氣源、進(jìn)氣管和氣體流量控制器；所述高壓氣源與所述氣體流量控制器的入口端相連，所述氣體流量控制器的出口端與所述進(jìn)氣管的入口端相連，所述進(jìn)氣管的出口端與所述腔室相連。

16、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種微米粒子單分散裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述聚焦流流道包括腔室主體和孔板；所述孔板上設(shè)有所述射出孔，所述孔板固定在所述腔室主體上且與所述腔室主體之間形成所述腔室；所述核心毛細(xì)管穿過所述腔室主體，使所述核心毛細(xì)管的出口端伸入所述腔室；所述氣流引入模塊與所述腔室主體相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述腔室主體包括基部和位于所述基部同一側(cè)彼此相間的兩個(gè)凸部，所述孔板與所述基部相對(duì)且固定在兩個(gè)所述凸部上；所述聚焦流流道還包括兩個(gè)側(cè)板，兩個(gè)所述側(cè)板對(duì)應(yīng)地分布在所述腔室主體的相對(duì)兩側(cè)上，并與所述腔室主體及所述孔板固定，從而所述基部、兩個(gè)所述凸部、所述孔板和兩個(gè)所述側(cè)板共同圍成所述腔室。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述側(cè)板為透明板。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述聚焦流流道還包括支撐組件，所述支撐組件用于支撐所述核心毛細(xì)管的位于所述腔室中的管段。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述支撐組件包括n個(gè)支撐板，n個(gè)所述支撐板通過墊塊間隔開地固定在兩個(gè)所述凸部與所述孔板之間；

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述液流引入模塊還包括鞘管、三通件和鞘流注射泵；所述鞘管同軸套設(shè)在所述核心毛細(xì)管外，所述鞘管的出口端伸入所述腔室中并與所述核心毛細(xì)管的出口端接近，所述核心毛細(xì)管的出口端突出于所述鞘管的出口端；所述三通件固定所述鞘管和所述核心毛細(xì)管；所述鞘流注射泵與所述三通件相連，用于向所述鞘管注射入鞘液。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述核心毛細(xì)管的出口端與所述鞘管的出口端的距離為50-500um。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述核心毛細(xì)管的出口端至所述射出孔的距離為0-500um。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述氣流引入模塊包括高壓氣源、進(jìn)氣管和氣體流量控制器；所述高壓氣源與所述氣體流量控制器的入口端相連，所述氣體流量控制器的出口端與所述進(jìn)氣管的入口端相連，所述進(jìn)氣管的出口端與所述腔室相連。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種微米粒子單分散裝置，其中，聚焦流流道內(nèi)設(shè)有腔室和射出孔，射出孔連通腔室和外部環(huán)境；液流引入模塊的核心毛細(xì)管的內(nèi)徑遠(yuǎn)大于微米粒子的粒徑，核心毛細(xì)管的出口端伸入腔室且正對(duì)地靠近射出孔，核心毛細(xì)管用于輸送微米粒子懸浮液；氣流引入模塊與聚焦流流道相連，用于將高壓氣體引入腔室，使腔室與外部環(huán)境之間形成壓差，進(jìn)而使核心毛細(xì)管的出口端流出的微米粒子懸浮液在射出孔處的同軸鞘氣氣流包裹擠壓作用下被拉成極細(xì)液體射流，并在聚焦流流道外自主破碎成單分散粒子的液滴。本發(fā)明不易堵塞、微米粒子單分散效率高、通量高、可兼容有機(jī)質(zhì)譜和光譜分析器等。

技術(shù)研發(fā)人員：唐飛,陳懷義,張四純,張澤森,鄧文泰,楊學(xué)舸,董伉伉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：清華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19