一種乳液多維度快速制備微流控裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種乳液多維度快速制備微流控裝置，包括內相毛細管、外相毛細管、壓縮毛細管以及分裂毛細管，所述內相毛細管、外相毛細管、壓縮毛細管以及分裂毛細管同軸設置，所述內相毛細管位于所述外相毛細管內前端，所述壓縮毛細管位于所述外相毛細管內中部，所述分裂毛細管位于所述外相毛細管內后端，在所述內相毛細管與壓縮毛細管之間間隔有一乳液形成段，所述分裂毛細管入口端連接在所述壓縮毛細管的出口端。本發(fā)明制備裝置通道簡單、搭建步驟少，不需要復雜的通道機械加工，可以在多維度實現(xiàn)單乳液、雙重乳液的分裂，在保證乳液產量、均勻性的條件下實現(xiàn)多維度乳液分裂并提高乳液產量。
【專利說明】
一種乳液多維度快速制備微流控裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及乳液制備裝置，具體涉及的是一種為提高乳液產量而設計的具有多維度、快速均勻制備乳液特征的玻璃毛細管微流控裝置。
【背景技術】
[0002]乳液是一種高度結構化的流體體系，按照組分不同可以分為:只有一相的單重乳液、具有兩相嵌套結構的雙重乳液以及大于兩相的多重乳液。乳液被廣泛的應用于藥物釋放、藥品輸運、生物材料、生物化學以及化妝品產業(yè)等領域中。隨著科學技術的發(fā)展，生產中對乳液品質以及產量的要求越來越高。傳統(tǒng)的乳液制備方法，如攪拌法、膜乳化等，由于工藝和原理的限制，會造成原材料浪費、制備效率低、乳液單分散性差等問題。
[0003]微流控是指一種精確操控微尺度(尤其指亞微米尺度)流體的技術，具有裝置體積小、液體流動可控、消耗樣品和試劑量更少、易于操控、不易造成交叉污染等優(yōu)點。利用微流控技術的微通道裝置，能夠可控地制備各種形狀、結構的功能性載體、還可以實現(xiàn)不同性質的化學、生物樣品的封裝，已經在基因組學、蛋白質組學、組合化學、藥物篩選和緩釋、細胞培養(yǎng)以及臨床診斷領域得到廣泛的應用。但是，采用微流控技術產生的乳液產量低，是限制微流控在快速制備乳液領域中應用的最大障礙。
[0004]當前主要采用乳液分裂的方法解決微流控中乳液產量低的問題。目前常用的乳液分裂方法主要有:T形通道、十字形通道、分支通道、平行分裂陣列等。然而這些通道是通過二維平面加工技術加工，例如表面化學蝕刻、激光蝕刻，這樣就需要對微流控通道進行復雜的處理以保證通道的潤濕性。而且由于通道處于平面上，所以這種通道只能實現(xiàn)液滴的二維分裂。為此，迫切需要對基于微流控技術的乳液分裂方法進行改進優(yōu)化，研制多維度、快速均勻分裂乳液的微流控裝置，從而提高乳液的制備效率。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有乳液分裂裝置通道處理復雜、乳液分裂維度受限，而提供了一種在保證乳液產量、均勻性的條件下實現(xiàn)多維度乳液分裂并提高乳液產量的微流控裝置。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是:
一種乳液多維度快速制備微流控裝置，其特征在于:包括內相毛細管、外相毛細管、壓縮毛細管以及分裂毛細管，所述內相毛細管、外相毛細管、壓縮毛細管以及分裂毛細管同軸設置，所述內相毛細管位于所述外相毛細管內前端，所述壓縮毛細管位于所述外相毛細管內中部，所述分裂毛細管位于所述外相毛細管內后端，在所述內相毛細管與壓縮毛細管之間間隔有一乳液形成段，所述分裂毛細管入口端連接在所述壓縮毛細管的出口端。
[0007]在所述外相毛細管內前端還設置有一與所述內相毛細管同軸的中間相毛細管，該中間相毛細管的出口端位于所述第一乳液形成段，在所述中間相毛細管與所述壓縮毛細管之間間隔有第二乳液形成段。
[0008]所述內相毛細管的流出端和中間相毛細管的流出端均為尖頭形。
[0009]所述分裂毛細管為用于一分二的Θ形分裂毛細管或用于一分三的三通道分裂毛細管。
[0010]所述內相毛細管的內徑為外相毛細管的內徑的1/3—2/3;所述壓縮毛細管的外徑等于外相毛細管的內徑且壓縮毛細管的內徑為外徑的1/2;分裂毛細管的外徑等于所述外相毛細管的內徑。
[0011]所述內相毛細管的內徑為中間相毛細管內徑的1/3—2/3;中間相毛細管的內徑為外相毛細管內徑的1/3—2/3 ο
[0012]所述內相毛細管、外相毛細管、中間相毛細管、壓縮毛細管以及分裂毛細管均為玻璃毛細管。
[0013]有益效果:
本發(fā)明涉及的一種乳液多維度快速制備微流控裝置，所述的乳液多維度快速制備微流控裝置通道簡單、搭建步驟少，可以在多維度實現(xiàn)單乳液、雙重乳液的分裂，在保證乳液產量、均勻性的條件下實現(xiàn)多維度乳液分裂并提高乳液產量。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明一種乳液多維度快速制備微流控裝置用于單乳液一分二的結構示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明一種乳液多維度快速制備微流控裝置用于單乳液一分三的結構示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明一種乳液多維度快速制備微流控裝置用于雙乳液一分二的結構示意圖。
[0017]圖4是本發(fā)明一種乳液多維度快速制備微流控裝置用于雙乳液一分三的結構示意圖。
[0018]圖中1.內相進液裝置;2.外相進液裝置;3.中間相進液裝置;4.內相毛細管;5.夕卜相毛細管;6.壓縮毛細管;7.Θ形分裂毛細管;8.三通道分裂毛細管;9.中間相毛細管。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發(fā)明的較佳實例進行更進一步的詳細說明，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能夠更易于被本領域技術人員理解:
圖1給出了一種乳液多維度快速制備微流控裝置用于單乳液一分二的結構示意圖，具體結構包括內相進液裝置I;外相進液裝置2 ；內相毛細管4 ；外相毛細管5 ；壓縮毛細管6 ； Θ形分裂毛細管7等主要組成部分。內相毛細管4外套有外相毛細管5;內相毛細管4形成內相流體流通管道，內相毛細管4的流出端口為尖頭形并位于外相毛細管5;外相毛細管5形成外相流體流通管道;壓縮毛細管6緊密嵌套于外相毛細管5中；Θ形分裂毛細管7于壓縮毛細管5緊密相鄰，并套裝于外相毛細管5中；內、外相流體的流向相同，內相毛細管4、外相毛細管5的流入端分別與內相進液裝置1、所述的外相進液裝置2連通。
[0020]其中，內相毛細管4的內徑為外相毛細管5的內徑的1/3—2/3;內相毛細管4的直徑小于外相毛細管5的直徑;壓縮毛細管6的外徑等于外相毛細管5的內徑且壓縮毛細管6的內徑為外徑的1/2;的Θ形分裂毛細管7的外徑等于外相毛細管5的內徑；內相毛細管4、所外相毛細管5、壓縮毛細管6以及Θ形分裂毛細管7均為玻璃毛細管；內相進液裝置1、外相進液2包括注射栗和注射器連接針頭，注射栗通過導管與注射器連接針頭接通，注射提連接針頭通過導管與內相毛細管4、外相毛細管5連通；內相流體為油相;外相流體為水相。
[0021]圖2給出了一種乳液多維度快速制備微流控裝置用于單乳液一分三的結構示意圖，具體結構包括內相進液裝置I;外相進液裝置2;內相毛細管4;外相毛細管5;壓縮毛細管6;三通道分裂毛細管8等主要組成部分。內相毛細管4外套有外相毛細管5;內相毛細管4形成內相流體流通管道，內相毛細管4的流出端口為尖頭形并位于外相毛細管5;外相毛細管5形成外相流體流通管道;壓縮毛細管6緊密嵌套于外相毛細管5中；三通道分裂毛細管8于壓縮毛細管5緊密相鄰，并套裝于外相毛細管5中；內、外相流體的流向相同，內相毛細管4、外相毛細管5的流入端分別與內相進液裝置1、外相進液裝置2連通。
[0022]其中，內相毛細管4的內徑為外相毛細管5的內徑的1/3—2/3;內相毛細管4的直徑小于外相毛細管5的直徑;壓縮毛細管6的外徑等于外相毛細管5的內徑且壓縮毛細管6的內徑為外徑的1/2;三通道分裂毛細管8的外徑等于外相毛細管5的內徑；內相毛細管4、外相毛細管5、壓縮毛細管6、三通道分裂毛細管8均為玻璃毛細管；內相進液裝置1、外相進液2包括注射栗和注射器連接針頭，注射栗通過導管與注射器連接針頭接通，注射提連接針頭通過導管與內相毛細管4、外相毛細管5連通；內相流體為油相;外相流體為水相。
[0023]圖3給出了一種乳液多維度快速制備微流控裝置用于雙重乳液一分二的結構示意圖，具體結構包括內相進液裝置I;外相進液裝置2 ；中間相進液裝置3 ；內相毛細管4 ；外相毛細管5;壓縮毛細管6; Θ形分裂毛細管7 ;中間相毛細管9等主要組成部分。內相毛細管4外套有中間相毛細管9;中間相毛細管9外套有外相毛細管5;內相毛細管4形成內相流體流通管道，內相毛細管4的流出端口為尖頭形并位于中間相毛細管9;中間相毛細管9形成中間相流體流通管道，中間相毛細管9的流出端口為尖頭形并位于外相毛細管5;外相毛細管5形成外相流體流通管道;壓縮毛細管6緊密嵌套于外相毛細管5中；Θ形分裂毛細管7于所述的壓縮毛細管5緊密相鄰，并套裝于外相毛細管5中；內、中間、外相流體的流向相同，內相毛細管4、外相毛細管5、中間相毛細管9的流入端分別與內相進液裝置1、外相進液裝置2、中間相進液裝置3連通。
[0024]其中，內相毛細管4的內徑為中間相毛細管9內徑的1/3—2/3;中間相毛細管9為外相毛細管5的內徑的1/3—2/3;內相毛細管4的直徑小于中間相毛細管9的直徑；中間相毛細管9的直徑小于外相毛細管5的直徑;壓縮毛細管6的外徑等于外相毛細管5的內徑且壓縮毛細管6的內徑為外徑的1/2;θ形分裂毛細管7的外徑等于外相毛細管5的內徑；內相毛細管4、外相毛細管5、中間相毛細管9、壓縮毛細管6以及Θ形分裂毛細管7均為玻璃毛細管；內相進液裝置1、外相進液2和中間相進液裝置3包括注射栗和注射器連接針頭，注射栗通過導管與注射器連接針頭接通，注射提連接針頭通過導管與內相毛細管4、外相毛細管5、中間相毛細管9連通；內相流體為油相；中間相流體為油相;外相流體為水相。
[0025]圖3給出了一種乳液多維度快速制備微流控裝置用于雙重乳液一分三的結構示意圖，具體結構包括內相進液裝置I;外相進液裝置2 ；中間相進液裝置3 ；內相毛細管4 ；外相毛細管5;壓縮毛細管6;三通道分裂毛細管8;中間相毛細管9等主要組成部分。內相毛細管4外套有中間相毛細管9;中間相毛細管9外套有外相毛細管5;內相毛細管4形成內相流體流通管道，內相毛細管4的流出端口為尖頭形并位于中間相毛細管9;中間相毛細管9形成中間相流體流通管道，中間相毛細管9的流出端口為尖頭形并位于外相毛細管5;外相毛細管5形成外相流體流通管道;壓縮毛細管6緊密嵌套于外相毛細管5中；三通道分裂毛細管8與壓縮毛細管5緊密相鄰，并套裝于外相毛細管5中；內、中間、外相流體的流向相同，內相毛細管4、外相毛細管5以及中間相毛細管9的流入端分別與內相進液裝置1、外相進液裝置2以及中間相進液裝置3連通。
[0026]其中，內相毛細管4的內徑為中間相毛細管9內徑的1/3—2/3;中間相毛細管9為外相毛細管5的內徑的1/3—2/3;內相毛細管4的直徑小于中間相毛細管9的直徑；中間相毛細管9的直徑小于外相毛細管5的直徑;壓縮毛細管6的外徑等于外相毛細管5的內徑且壓縮毛細管6的內徑為外徑的1/2;三通道分裂毛細管8的外徑等于外相毛細管5的內徑；內相毛細管4、外相毛細管5、中間相毛細管9、壓縮毛細管6以及三通道分裂毛細管8均為玻璃毛細管；內相進液裝置1、外相進液2以及中間相進液裝置3包括注射栗和注射器連接針頭，注射栗通過導管與注射器連接針頭接通，注射提連接針頭通過導管與內相毛細管4、外相毛細管5以及中間相毛細管9連通；內相流體為油相；中間相流體為油相;外相流體為水相。
[0027]一種乳液多維度快速制備微流控裝置制備乳液的具體實施步驟:
(I)配制相關溶液，針對單乳液，內相可選用乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)，外相可選用2%的PVA水溶液;針對雙重乳液，內相可選用粘度為0.65CS的二甲基硅油，中間相可選用ETPTA，外相可選用2%的PVA水溶液。
[0028](2)將配制的溶液對應內相、中間相、外相流通道注入，并調節(jié)相流量，獲得穩(wěn)定的單乳液或者雙重乳液。
[0029](3)對生成的乳液進行收集，獲得分裂后的單乳液或者雙重乳液。
[0030]實例1:采用圖1所示的微流控裝置并按照實施步驟實施，實現(xiàn)單乳液一分二。
[0031]實例2:采用圖2所示的微流控裝置并按照實施步驟實施，實驗單乳液一分三。
[0032]實例3:采用圖3所示的微流控裝置并按照實施步驟實施，實驗雙重乳液一分二。
[0033]實例4:采用圖4所示的微流控裝置并按照實施步驟實施，實現(xiàn)雙重乳液一分三。
【主權項】
1.一種乳液多維度快速制備微流控裝置，其特征在于:包括內相毛細管、外相毛細管、壓縮毛細管以及分裂毛細管，所述內相毛細管、外相毛細管、壓縮毛細管以及分裂毛細管同軸設置，所述內相毛細管位于所述外相毛細管內前端，所述壓縮毛細管位于所述外相毛細管內中部，所述分裂毛細管位于所述外相毛細管內后端，在所述內相毛細管與壓縮毛細管之間間隔有一第一乳液形成段，所述分裂毛細管入口端連接在所述壓縮毛細管的出口端。2.根據(jù)權利要求1所述的乳液多維度快速制備微流控裝置，其特征在于:在所述外相毛細管內前端還設置有一與所述內相毛細管同軸的中間相毛細管，該中間相毛細管的出口端位于所述第一乳液形成段，在所述中間相毛細管與所述壓縮毛細管之間間隔有第二乳液形成段。3.根據(jù)權利要求2所述的乳液多維度快速制備微流控裝置，其特征在于:所述內相毛細管的流出端和中間相毛細管的流出端均為尖頭形。4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的乳液多維度快速制備微流控裝置，其特征在于:所述分裂毛細管為用于一分二的Θ形分裂毛細管或用于一分三的三通道分裂毛細管。5.根據(jù)權利要求4所述的乳液多維度快速制備微流控裝置，其特征在于:所述內相毛細管的內徑為外相毛細管的內徑的1/3—2/3;所述壓縮毛細管的外徑等于外相毛細管的內徑且壓縮毛細管的內徑為外徑的1/2;分裂毛細管的外徑等于所述外相毛細管的內徑。6.根據(jù)權利要求5所述的乳液多維度快速制備微流控裝置，其特征在于:所述內相毛細管的內徑為中間相毛細管內徑的1/3—2/3;中間相毛細管的內徑為外相毛細管內徑的I/3—2/3 ο7.根據(jù)權利要求3所述的乳液多維度快速制備微流控裝置，其特征在于:所述內相毛細管、外相毛細管、中間相毛細管、壓縮毛細管以及分裂毛細管均為玻璃毛細管。
【文檔編號】B01L3/00GK105921188SQ201610396388
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】趙遠錦, 高崴, 張程賓, 陳永平
【申請人】東南大學