0043] 液滴化装置的作用是临时盛放液滴化介质并利用微观和高惯性力产生液滴。其表 面应当对所盛放液滴化介质（通常为水相）及溶质具有低吸附左右。液滴化管最下端是微 管区，微管区与盛放区之间完全密封，可粘接或一体化制造，使得在惯性力作用下，所有液 滴化介质全部穿过微管才能到达收集管内。
[0044] 收集管可为常规的离心管或孔板，或专门配套的收集管。收集管内盛放收集介质， 通常为惰性有机溶剂，并且密度小于液滴化介质。收集介质页面高度不得过高，不能接触微 管区下端；收集介质不可过少，必须可以有效的收集落下的液滴。通常收集介质是液滴化介 质总量的10倍以上。
[0045] 惯性力是使得第一液体通过液滴化装置的微通道产生微液滴的动力。常见的惯性 力有很多种，比如可以人手持所述的液滴化装置和收集管，来回甩动即可以促使液体通过 一定尺寸的微通道产生液滴，但是其并不能产生均匀的液滴，不能满足实际的应用。可以将 液滴化装置沿着摇摆装置的向心的方向装在摇摆装置的底部。旋转装置，例如离心机可以 提供稳定的惯性力。
[0046] 延迟启动设计。因为在加速过程中，惯性力未达到平衡，产生的液滴不均匀。为 了完整的使得全部液滴化介质产生等大的液滴，必须在加速度产生装置的加速期不产生液 体。实现方式有两类：1，增加装置，如在一定惯性力下才可打开的机关，如蜡封；或2,增加 一种高粘度高密度液体在盛放管里，这种液体先从微孔中流出，真正需要液滴化的液体被 保留在上部，被阻滞一段时间再流出。阻滞时间由加入高密度液体的体积决定。阻滞液应 具有如下特征：1、不和液滴化介质混溶或反应，具有足够的化学惰性。2、不产生液滴、或产 生的液滴不能融合、或产生液滴可区分并分离，不参与后续反应。3、可以和收集液体混溶。
[0047] 液滴产生的原理可以通过以下计算解释：
[0048] 临界态等式：
[0049] 2 π r γ = Gm......(I)
[0050] γ :表面张力，单位（mN. m) ;r :微通道直径。单位（m) ;G :离心力值。单位（N/m2); m :液滴质量。
[0051] 液体的密度公式：
【主权项】
1. 一种液滴的产生装置，其特征在于，包含加速度产生装置，其用于产生向心加速度； 第一液体；液滴化装置，其具备微通道，第一液体在加速度产生装置的作用下通过液滴化装 置的微通道产生5-300 ym直径的液滴；收集装置，其用于收集产生的液滴；其中，第一液 体在液滴化装置出口部分的表面呈疏水态。其中所述微通道的内径为l-l〇〇ym，长度为 0. 1 ~1 Omnin
2. 根据权利要求1所述的液滴产生装置，其特征在于， 第一液体是水、细胞培养液、乙醇等物质的溶液，或者液体中包含细胞、DNA、RNA或者蛋 白质的组合。
3. 根据权利要求1所述的液滴产生装置，其特征在于， 液滴化装置是带微通道的装置，选自毛细管、带小孔的膜或者带小孔的板；毛细管的 内径或者小孔的直径为1-100 y m ;液滴化装置的材料可为无机材料如：玻璃，石英，硅；或 常见有机塑料材料如：聚苯乙烯，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸，聚酰胺，聚乙烯，聚氯乙烯，聚丙 烯；含氟塑料如聚四氟乙烯，PVDF等。
4. 根据权利要求3所述的液滴产生装置，其特征在于， 所述小孔为圆孔或者多边形孔；所述多边形孔的内径即其边长为1-100 um。
5. 根据权利要求1所述的液滴产生装置，其特征在于， 所述液滴的直径为10-250 ym，优选20-200微米；所述微通道的内径为2-90微米，优 选5-50微米；微通道的长度为0. 5_6mm，优选l_5mm。
6. 根据权利要求1所述的液滴产生装置，其特征在于， 液滴化装置是1，2, ..... n个，其中n是大于2的整数。
7. 根据权利要求1所述的液滴产生装置，其特征在于， 收集装置是离心收集管。
8. 根据权利要求1所述的液滴产生装置，其特征在于， 更进一步包括第一液体的储存装置，其用于储存第一液体。 更进一步包括第二液体，位于收集装置内，用于收集产生的第一液体的液滴，所述液滴 化装置的出口的部分和第二液体不接触。第一液体在转化成液滴前和转化成液滴中不与第 二液体接触。
9. 根据权利要求1所述的液滴产生装置，其特征在于， 所述的加速度产生装置为离心机。
10. 根据权利要求1所述的液滴产生装置，其特征在于， 所述加速度可以是恒定的或者变化的。
11. 根据权利要求1所述的液滴产生装置，其特征在于， 所述微通道为直的或弯曲的。
12. 根据权利要求1所述的液滴产生装置，其特征在于， 液滴化装置为前端有开口的管状物或锥状物。
13. 根据权利要求1所述的液滴产生装置，其特征在于， 更进一步包括延迟介质或者延迟装置。
14. 根据权利要求1所述的液滴产生方法，其特征在于， 液滴化装置和储存装置是一个整体。
15. 根据权利要求1所述的液滴产生装置，其特征在于， 液滴化装置材料为无机材料、有机材料或复合材料。无机材料为玻璃，石英，陶瓷，金属 中的一种。有机材料为聚苯乙烯，聚醚醚酮，聚酯高分子材料中的一种。复合材料是一种或 多种所述有机材料和/或无机材料的混合物。
16. 根据权利要求1所述的液滴产生装置，其特征在于， 所述液滴化装置的全部或者仅出口部分经过疏水和/或亲水表面处理，使得第一液体 在液滴化装置出口部分的表面呈疏水态；表面处理的方法有：直接覆涂，化学反应修饰，化 学沉积等。
17. -种液滴的产生方法，其特征在于，包含加速度产生装置，其用于产生向心加速 度；第一液体；液滴化装置，其具备微通道，第一液体在加速度产生装置的作用下通过液滴 化装置的微通道产生5-300 ym直径的液滴；收集装置，其用于收集产生的液滴；其中，第 一液体在液滴化装置出口部分的表面呈疏水态。所述微通道的内径为1-100 um，长度为 0. 1 ~1 Omnin
18. 根据权利要求17所述的液滴产生方法，其特征在于， 第一液体是水、细胞培养液、乙醇等物质的溶液，或者液体中包含细胞、DNA、RNA或者蛋 白质的组合。
19. 根据权利要求17所述的液滴产生方法，其特征在于， 液滴化装置是带微通道的装置，选自毛细管、带小孔的膜或者带小孔的板；毛细管的 内径或者小孔的直径为1-100 y m ;液滴化装置的材料可为无机材料如：玻璃，石英，硅；或 常见有机塑料材料如：聚苯乙烯，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸，聚酰胺，聚乙烯，聚氯乙烯，聚丙 烯；含氟塑料如聚四氟乙烯，PVDF等。
20. 根据权利要求19所述的液滴产生方法，其特征在于， 所述小孔为圆孔或者多边形孔；所述多边形孔的内径即其边长为1-100 um。
21. 根据权利要求17所述的液滴产生方法，其特征在于， 所述液滴的直径为10-250 ym，优选20-200微米；所述微通道的内径为2-90微米，优 选5-50微米；微通道的长度为0. 5_6mm，优选l_5mm。
22. 根据权利要求17所述的液滴产生方法，其特征在于， 液滴化装置是1，2, ..... n个，其中n是大于2的整数。
23. 根据权利要求17所述的液滴产生装方法，其特征在于， 收集装置是离心收集管。
24. 根据权利要求17所述的液滴产生方法，其特征在于， 更进一步包括第一液体的储存装置，其用于储存第一液体。 更进一步包括第二液体，位于收集装置内，用于收集产生的第一液体的液滴，所述液滴 化装置的出口的部分和第二液体不接触。第一液体在转化成液滴前和转化成液滴中不与第 二液体接触。
25. 根据权利要求17所述的液滴产生方法，其特征在于， 所述的加速度产生装置为离心机。
26. 根据权利要求17所述的液滴产生方法，其特征在于， 所述加速度可以是恒定的或者变化的。
27. 根据权利要求17所述的液滴产生方法，其特征在于， 所述微通道为直的或弯曲的。
28. 根据权利要求17所述的液滴产生方法，其特征在于， 液滴化装置为前端有开口的管状物或锥状物。
29. 根据权利要求17所述的液滴产生方法，其特征在于， 更进一步包括延迟介质或者延迟装置。
30. 根据权利要求24所述的液滴产生方法，其特征在于， 液滴化装置和储存装置是一个整体。
31. 根据权利要求17所述的液滴产生方法，其特征在于， 液滴化装置材料为无机材料、有机材料或复合材料。无机材料为玻璃，石英，陶瓷，金属 中的一种。有机材料为聚苯乙烯，聚醚醚酮，聚酯高分子材料中的一种。复合材料是一种或 多种所述有机材料和/或无机材料的混合物。
32. 根据权利要求17所述的液滴产生方法，其特征在于， 所述液滴化装置的全部或者仅出口部分经过疏水和/或亲水表面处理，使得第一液体 在液滴化装置出口部分的表面呈疏水态；表面处理的方法有：直接覆涂，化学反应修饰，化 学沉积等。
【专利摘要】一种通过惯性力产生微液滴的装置和方法。装置主体包括加速度产生装置，其用于产生向心加速度；第一液体；液滴化装置，其具备微通道，第一液体在加速度产生装置的作用下通过液滴化装置的微通道产生5-300μm直径的液滴；收集装置，其用于收集产生的液滴；其中，第一液体在液滴化装置出口部分的表面呈疏水态。这种新的微液滴的产生方法客服了传统方法的不足，无表面液体的残留，可以实现高通量快速的产生微液滴，并且可以实现液滴的可控性分散。
【IPC分类】B01L3-00
【公开号】CN104741158
【申请号】CN201510155219
【发明人】黄岩谊, 陈子天
【申请人】北京大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月3日