微液滴生成装置和微液滴生成系统的制作方法

1.本实用新型涉及微流控技术领域，尤其涉及一种微液滴生成装置和微液滴生成系统。


背景技术：

2.微液滴被广泛应用于医学分析、药物制备等领域。目前有多种微液滴生成技术，如膜乳化法、喷雾乳化法、微流控芯片法、吐液枪头注射法等。其中微流控芯片法是一种用于精确控制和操控微尺度流体的微流控技术。此方法产生的液滴分散性高，可控性强，与其他方法相比具有显著的优越性。现有的液滴生成装置通常都是在压力泵作用下，利用压力推动驱动芯片内流体运动形成微液滴。但是目前的微液滴生成装置在制备微液滴的过程中操作复杂，且微液滴制备效率低。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种微液滴生成装置和微液滴生成系统，用以解决现有技术中微液滴生成装置在制备微液滴的过程中操作复杂，且微液滴制备效率低的问题。
4.本实用新型提供一种微液滴生成装置，包括：盖体、底座和多个微液滴芯片；
5.所述盖体设有多个第一气道，所述第一气道贯穿所述盖体，所述微液滴芯片上设有至少一个槽组结构，所述槽组结构包括收集槽和多个物料槽，多个所述物料槽分别通过微流道与所述收集槽相连通；
6.所述盖体盖设于所述底座，所述微液滴芯片位于所述底座和所述盖体之间，每一所述物料槽与所述盖体密封连接以形成第一容置腔体，每一所述槽组结构对应的多个所述第一容置腔体与多个所述第一气道一一对应相连通。
7.根据本实用新型提供的微液滴生成装置，所述盖体还设有第二气道，所述第二气道贯穿所述盖体；所述收集槽与所述盖体密封连接以形成第二容置腔体，所述第二容置腔体与所述第二气道对应相连通。
8.根据本实用新型提供的微液滴生成装置，还包括第一密封件，所述第一密封件压紧于所述微液滴芯片和所述盖体之间；所述第一密封件上设有多个第一通孔和多个第二通孔，多个所述第一通孔分别用于连通所述第一气道和对应的多个所述物料槽，多个所述第二通孔分别用于连通所述第二气道和多个所述收集槽。
9.根据本实用新型提供的微液滴生成装置，所述第一气道和所述第二气道均包括主气道和多个支气道，所述多个支气道并联连接于对应的所述主气道，所述第一气道的多个所述支气道与对应的多个所述物料槽一一对应相连通，所述第二气道的多个所述支气道与对应的多个所述收集槽一一对应相连通。
10.根据本实用新型提供的微液滴生成装置，所述微液滴芯片包括芯片主体和第二密封件，所述芯片主体具有相背的第一侧面和第二侧面，所述槽组结构设于所述第一侧面，所述第二侧面设有导流槽，所述第二密封件贴附于所述第二侧面以与多个所述导流槽形成所
述微流道。
11.根据本实用新型提供的微液滴生成装置，所述导流槽设有过滤段，对应于所述过滤段的所述导流槽的槽底设有多个凸起结构，多个所述凸起结构呈至少一排设置，相邻所述凸起结构之间形成过滤通道。
12.根据本实用新型提供的微液滴生成装置，所述槽组结构包括第一物料槽和第二物料槽，所述第一物料槽、所述第二物料槽和所述收集槽沿所述微液滴芯片的长度方向排布；
13.所述微流道包括第一流道和第二流道，所述第二流道连接所述第二物料槽和所述收集槽，所述第一流道连接所述第一物料槽和所述第二流道，所述第一流道包括两个支流道，两个所述支流道分别位于所述第二流道的两侧。
14.根据本实用新型提供的微液滴生成装置，所述底座对应于所述微液滴芯片两端的位置分别设有插槽，所述微液滴芯片的两端分别对应插设于所述插槽内，至少一个所述插槽内设有弹性复位件，所述弹性复位件压紧于所述微液滴芯片的端部和所述插槽之间。
15.根据本实用新型提供的微液滴生成装置，所述盖体可转动连接于所述底座。
16.本实用新型还提供一种微液滴生成系统，包括压力控制器和上述任一种微液滴生成装置，所述压力控制器设有多个出气口，多个出气口与所述盖体上的多个气道的进气口一一对应管路连通，所述压力控制器用于分别控制多个所述气道内的气压。
17.本实用新型提供的微液滴生成装置和微液滴生成系统，通过将微液滴芯片设置于盖体和底座之间，并在盖体内设置多个第一气道，使每一槽组结构的多个物料槽与多个第一气道一一对应相连通，每一个第一气道可同时给多个微液滴芯片上的一个物料槽施加压力。在装夹微液滴芯片时，将多个微液滴芯片放置于底座和盖体之间，并使微液滴芯片上物料槽槽口与盖体上对应的第一气道的出气口连通。在进行微液滴生成时，只需将供气装置连接在盖体上的多个第一气道的进气口，就可以实现对多个微液滴芯片的多个槽组机构的物料槽同时进行供气，可批量制备多组微液滴且操作简单。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本实用新型提供的微液滴生成系统的结构示意图；
20.图2是本实用新型提供的微液滴生成装置中芯片夹具的结构示意图；
21.图3是本实用新型提供的微液滴生成装置中第一密封件的结构示意图；
22.图4是本实用新型提供的微液滴生成装置中微液滴芯片的爆炸示意图；
23.图5是本实用新型提供的微液滴生成装置中芯片主体的结构示意图；
24.图6是本实用新型提供的微液滴生成装置中微液滴芯片的微流道结构示意图；
25.图7是本实用新型提供的微液滴生成装置中芯片主体的导流槽局部视图。
26.附图标记：
27.100、微液滴生成装置；11、盖体；12、底座；121、定位凸起；122、插槽；2、微液滴芯片；111、第一进气接口；112、第二进气接口；20、芯片主体；211、收集槽；212a、第一物料槽；
212b、第二物料槽；22、导流槽；221、过滤段；23、第二密封件；24、凸起结构；25、筋板；26、插头；3、第一密封件；31、第一通孔；32、第二通孔；33、定位孔；411、支流道；412、主流道；42、第二流道；200、压力控制器。
具体实施方式
28.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。此外，“多个”的含义是两个或两个以上。
30.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。
31.下面结合图1-图7描述本实用新型的微液滴生成装置和微液滴生成系统。
32.本实用新型提供一种微液滴生成装置100，如图1和图2所示，该微液滴生成装置100包括盖体11、底座12和多个微液滴芯片2。盖体11设有多个第一气道，第一气道贯穿盖体11。微液滴芯片2上设有至少一个槽组结构，槽组结构包括收集槽211和多个物料槽，收集槽211与多个物料槽分别通过微流道相连通。盖体11盖设于底座12，微液滴芯片2位于底座12和盖体11之间，每一物料槽与盖体11密封连接以形成第一容置腔体，每一槽组结构对应的多个第一容置腔体与多个第一气道一一对应相连通。
33.其中，盖体11可活动连接于底座12，例如，盖体11通过转轴与底座12可转动连接。或者，盖体11与底座12为可分离的两个单独部件，盖体11可拆卸连接于底座12。该微液滴生成装置100包括芯片夹具，该芯片夹具包括盖体11和底座12。
34.盖体11具有第一位置和第二位置。在盖体11处于第一位置的情况下，微液滴芯片2盖体11盖设于底座12；在盖体11处于第二位置的情况下，盖体11与底座12分离。盖体11位于第一位置的情况下，多个物料槽的槽口分别与盖体11密封连接以形成第一容置腔体，第一容置腔体用于收容液体。每一槽组结构的多个物料槽与盖体11之间形成的第一容置腔体分别用于收容不同的液体，且与多个第一气道一一对应相连通。盖体11上设有多个第一进气接口111，多个第一气道与多个第一进气接口111一一对应连接，第一进气接口111用于连接进气装置。
35.使用该微液滴生成装置时，分别将一定压力的气体对应通入多个第一气道，然后分别从多个第一气道的出气口进入对应的物料槽。可通过多个第一气道分别对多个物料槽内的液体施加不同的气压。多个物料槽内的液体在压力作用下分别经微液滴芯片2上的微流道汇流到收集槽211内，形成微液滴。
36.作为一具体实施例，如图1和图4所示，微液滴芯片2的数量为四个，第一气道的数
量为两个，每一微液滴芯片2设有两个槽组结构，每一槽组结构包括两个物料槽，分别为第一物料槽212a和第二物料槽212b。其中一个第一气道用于同时向多个微液滴芯片2的第一物料槽212a通入压力气体，另一个第一气道用于同时向多个微液滴芯片2的第二物料槽212a通入压力气体。
37.本实用新型提供的微液滴生成装置，通过将微液滴芯片2设置于盖体11和底座12之间，并在盖体11内设置多个第一气道，使每一槽组结构的多个物料槽与多个第一气道一一对应相连通，每一个第一气道可同时给多个微液滴芯片2上的一个物料槽施加压力。在装夹微液滴芯片2时，将多个微液滴芯片2放置于底座12和盖体11之间，并使微液滴芯片2上物料槽槽口与盖体11上对应的第一气道的出气口连通即可。在进行微液滴生成时，只需将供气装置连接在盖体11上的多个第一气道的进气口，就可以实现对多个微液滴芯片2的多个槽组结构的物料槽同时进行供气。该微液滴生成装置可批量制备多组微液滴且操作简单。
38.进一步地，盖体11还设有第二气道，第二气道贯穿盖体11。收集槽211与盖体11密封连接以形成第二容置腔体，第二容置腔体与第二气道对应相连通。
39.具体的，在盖体11位于第一位置的情况下，收集槽211的槽口与盖体11密封连接以形成第二容置腔体，第二容置腔体用于收容从多个物料槽汇流而来的混合液体。盖体11上设有第二进气接口112，第二气道与第二进气接口112连接，第二进气接口112用于连接进气装置。
40.使用该微液滴生成装置时，将一定压力的气体通入第二气道，然后从第二气道的出气口进入收集槽211，对收集槽211内的液体施加压力。通过双向调节收集槽211和物料槽内的气压，可实现对物料槽内气压的精准控制。
41.如图1和图3所示，本实用新型实施例提供的微液滴生成装置还包括第一密封件3。在盖体11位于第一位置的情况下，第一密封件3压紧于微液滴芯片2和盖体11之间。第一密封件3上设有多个第一通孔31，多个第一通孔31分别用于连通第一气道和对应的多个物料槽。即每一槽组结构的多个物料槽与多个第一气道通过多个第一通孔31一一对应相连通。
42.进一步地，在盖体11还设有第二气道的情况下，第一密封件3还包括多个第二通孔32，多个第二通孔32分别用于连通第二气道和多个收集槽211。即每一个收集槽211与第二气道通过单独的一个第二通孔32相连通。
43.在上述具体实施例的基础上，第一密封件3上设有16个第一通孔31和8个第二通孔32。第一气道通过16个第一通孔31与四个微液滴芯片2上的共16个物料槽一一对应连通。第二气道通过8个第二通孔32与四个微液滴芯片2上的共8个收集槽211一一对应连通。
44.进一步地，底座12的侧边设有定位凸起121，第一密封件3设有与定位凸起121相适配的定位孔33。可选地，第一密封件3为密封垫片。安装该密封垫片时，通过定位孔33与定位凸起121配合实现快速安装定位，使第一通孔31与对应的物料槽连通，第二通孔32与对应的收集槽211连通。
45.本实用新型一些实施例中，第一气道包括主气道和多个支气道，多个支气道并联连接于对应的主气道。第一气道的多个支气道与对应的多个物料槽一一对应相连通。
46.具体地，如图2所示，盖体11朝向微液滴芯片2的一侧设有多个气孔，每一支气道与一个气孔对应相连通。微液滴芯片2的数量为n，每一微液滴芯片2上的槽组结构数量为m，则每一第一气道的支气道数量为n与m的乘积。
47.例如，在上述具体实施例中，四个微液滴芯片2共有八个第一物料槽212a，则其中一个第一气道包括八个支气道。八个支气道的一端分别与主气道相连通，在盖体11位于第一位置的情况下，八个支气道的另一端与这八个第一物料槽212a一一对应相连通。
48.可选地，第二气道的结构与第一气道的结构相同，也包括主气道和多个支气道，多个支气道并联连接于对应的主气道。第二气道的多个支气道与对应的多个收集槽一一对应相连通。第二气道的支气道数量与第一气道的支气道数量相同。
49.本实用新型一些实施例中，槽组结构包括第一物料槽212a和第二物料槽212b，第一物料槽212a、第二物料槽212b和收集槽211沿微液滴芯片2的长度方向排布。所述微流道包括第一流道和第二流道42，第二流道42连接第二物料槽212b和收集槽211，第一流道连接第一物料槽212a和第二流道42。第一流道包括两个支流道411，两个支流道411分别位于第二流道42的两侧。
50.具体地，第一流道还包括主流道412，第一物料槽212a设有出液口，主流道412的一端连接该出液口，两个支流道411的一端并联连接于主流道412的另一端，两个支流道411的另一端分别经第二物料槽212b的两侧后连接于第二流道42的两侧。第二物料槽212b内的第二相液体从第二流道42向收集槽211内流道，第一物料槽212a内的第一相液体经主流道412后分流到两个支流道411，然后从第二流道42的两侧进入第二流道42，与第二流道42内的第二相液体混合，实现第一相液体对第二相液体的包裹。
51.可选地，在微液滴芯片2上设有多个槽组结构的情况下，多个槽组结构沿微液滴芯片2的宽度方向排布。相邻的第一物料槽212a通过筋板25连接，相邻的收集槽211通过另一筋板25连接。
52.如图4-图6所示，本实用新型一些实施例中，微液滴芯片2包括芯片主体20和第二密封件23。芯片主体20具有相背的第一侧面和第二侧面，槽组结构设于第一侧面，第二侧面设有导流槽22。第二密封件23贴附于第二侧面以与多个导流槽22形成所述微流道。
53.其中，第一侧面上设有多个环形凸起结构，每一环形凸起结构与芯片主体20围设形成收集槽211或物料槽。收集槽211和物料槽均为贯穿芯片主体20第二侧面的贯通槽。第二密封件23贴附于第二侧面后，在导流槽22和第二密封件23之间形成微流道。多个物料槽分别通过微流道与收集槽211相连通。可选地，第二密封件23为膜状结构。
54.本实用新型实施例中，如图7所示，导流槽22设有过滤段221，对应于过滤段221的导流槽22的槽底设有多个凸起结构24，多个凸起结构24呈至少一排设置，相邻凸起结构24之间形成过滤通道。
55.具体的，第一流道的主流道412和第二流道42内均设有过滤段221。第一流道的主流道412和第二流道42内的过滤段221的结构可以相同也可以不同。其中，凸起结构24向导流槽22的槽口延伸，并与第二密封件23贴合，以在微流道内形成沿其横断面设置的栅格结构，用于阻挡物料槽向收集槽211内流通的液体内的杂质，使纯净的液体从相邻凸起结构24之间的过滤通道通过。
56.可选地，多个凸起结构24可呈多排设置，每排凸起结构的尺寸大小和/或间隔大小不同，从而形成多级栅格结构。相邻两排凸起结构形成的多个过滤通道可一一对应设置，也可错开设置。可选地，在液体的流通方向上，多排凸起结构形成的过滤通道的宽度依次减小。
57.本实用新型实施例中，底座12对应于微液滴芯片2两端的位置分别设有插槽122，微液滴芯片2的两端分别对应插设于插槽122内。至少一个插槽122内设有弹性复位件，弹性复位件压紧于微液滴芯片2的端部和插槽之间。
58.其中，微液滴芯片2的两端分别设有插头26。可选地，如图5和图6所示，插槽122设置为u型槽，相应的，插头26也设置为u型结构。插头与插槽122间隙配合，使微液滴芯片2在插槽122的长度方向和宽度方向上实现限位。在插槽122的深度方向上，微液滴芯片2通过弹性复位件实现限位。
59.可选地，对应于微液滴芯片2一端的插槽122内设有弹性复位件，微液滴芯片2压紧于该弹性复位件和另一插槽122之间。可选地，对应于微液滴芯片2两端的两个插槽122内均设有弹性复位件，微液滴芯片2压紧于两个弹性复位件之间。
60.本实用新型实施例中，盖体11可转动连接于底座12。微液滴芯片2定位于底座12后，可简单的通过转动操作来开关盖体11，以实现微液滴芯片2的夹装，并保证盖体11上的气道出口与定位于底座12上的微液滴芯片2的收集槽211和物料槽对应连通。
61.进一步地，盖体11和底座12上对应设有安装孔，盖体11通过转动盖设于底座12上后，可通过穿设于盖体11和底座12上对应的安装孔的螺钉实现盖体11和底座12紧固连接。
62.本实用新型还提供一种微液滴生成系统，该微液滴生成系统包括压力控制器200和上述任一种微液滴生成装置。压力控制器200设有多个出气口，多个出气口与盖体11上的多个气道的进气口一一对应管路连通。压力控制器200用于分别控制多个气道内的气压。压力控制器200可实现对多个气路的气体压力的精确控制，提高看系统的稳定性，进而提高了微液滴的均匀性和一致性。
63.其中，在盖体11上仅设有多个第一气道的情况下，压力控制器200的多个出气口与多个第一气道的进气口一一对应管路连接。在盖体11上设有第二气道和多个第一气道的情况下，压力控制器200的一个出气口与第二气道管路连接，其他多个出气口与多个第一气道的进气口一一对应相连通。
64.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。