液滴生成装置、设备、方法及原位反应方法

本发明涉及液滴生成的，尤其涉及一种液滴生成装置、设备、方法及原位反应方法。

背景技术：

1、现有的液滴生成技术中，多数为利用微流控芯片内部设置微流道形成的器件来生成液滴，这种方式需要同时流动的水相和油相，借助液体的表面张力和流道的形状共同产生作用以产生液滴；或者，利用离心力或表面亲疏水性质，或是利用低频机械振动加上水相流动来实现静止的油相内部的液滴生成。

2、但是，上述技术方案都有器件结构精细复杂、成本高、操作冗繁、生成液滴大小的可调范围窄等缺点，不能稳定快速地大批量生产。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种液滴生成装置、设备、方法及原位反应方法，旨在解决现有的液滴生成技术所用设备复杂且不能稳定快速地生产的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种液滴生成装置，所述液滴生成装置用于使得第一液体在第二液体中生成液滴，所述液滴生成装置包括：

3、导液结构；

4、所述导液结构包括至少一个导液管，所述第一液体在所述导液管中流动；所述导液管与所述第一液体接触的至少出口部分管壁为导电体，所述导电体与电源的第一电极连通；所述导液管与所述导液结构的入口连通；

5、所述导液结构还包括用于限定所述导液管与储液结构相对位置的限位结构，所述储液结构包括壳体和由壳体围成的储液腔，所述储液腔用于储存所述第二液体；在所述液滴生成的过程中，所述导液管的出口位于所述储液腔中的第二液体的液面以下，通过所述电源在所述导液管的出口和所述储液腔的内表面之间形成用于生成液滴的电场力；

6、其中，所述第二液体和所述第一液体不互溶。

7、可选的，在一实施方式中，所述限位结构上有一供所述导液管穿过的通孔。

8、可选的，在一实施方式中，所述导液结构还包括：用于存储所述第一液体的储液池，所述储液池为漏斗结构，所述漏斗结构较窄的一端与所述导液管连通，所述漏斗结构较宽的一端为所述导液结构的入口。

9、可选的，在一实施方式中，所述漏斗结构和导液管位于所述通孔下方；或者，所述漏斗结构位于所述通孔上方，所述导液管位于所述通孔下方。

10、可选的，在一实施方式中，在所述液滴生成的过程中，所述导液管与所述储液结构进行相对运动，所述相对运动有水平方向上的分量；所述导体管与所述储液结构进行相对运动时，所述导液管与所述储液腔内表面不接触。

11、可选的，在一实施方式中，所述导液管的出口为l型、曲线型、螺旋型或折线型，所述导液管出口的轴向方向有水平方向的分量。

12、可选的，在一实施方式中，所述至少出口部分管壁由导电材料构成、所述至少出口部分管壁本身即为所述导电体，或者，所述至少出口部分管壁由非导电材料构成、所述导电体是涂覆在所述至少出口部分管壁上的导电膜层。

13、可选的，在一实施方式中，所述导电体直接与所述限位结构的上端面电连接；或者，所述导电体通过导电件与所述限位结构的上端面电连接，所述限位结构的上端面上有容纳所述导电件的凹槽。

14、可选的，在一实施方式中，所述液滴生成装置还包括密封塞，所述密封塞填充所述导液结构和所述储液腔之间的径向间隙，以使在所述液滴形成的过程中，所述导液结构和所述储液腔之间具有气密性。

15、可选的，在一实施方式中，所述密封塞和所述导液管、所述限位结构、所述储液池中至少一者一体成型。

16、可选的，在一实施方式中，所述液滴生成装置还包括导电座，所述导电座包括用于放置所述储液结构的放置槽，所述放置槽与所述电源的第二电极连通，以在所述导液管的出口和所述储液腔的内表面之间形成用于生成液滴的电场力，所述放置槽与所述储液结构一一对应，所述放置槽与所述储液结构壳体之间的距离的最大值小于第一距离阈值。

17、可选的，在一实施方式中，所述导电座集成或连接有用于对所述放置槽进行温度控制的变温结构，所述放置槽由既导电又导热的材质制成。

18、可选的，在一实施方式中，在所述液滴生成的过程中，所述导电座和所述导液管进行相对运动，以使所述导液管与所述储液结构进行相对运动，所述相对运动有水平方向上的分量；所述导体管与所述导电座进行相对运动时，所述导液管与所述储液腔的内表面不接触。

19、可选的，在一实施方式中，组成所述液滴生成装置的各组件为阵列形式，至少一个阵列形式的组件的各单元之间彼此连接，所述至少一个阵列形式的组件包括密封塞和/或限位结构。

20、可选的，在一实施方式中，各单元之间彼此连接包括各单元本身彼此连接，或通过将彼此不连接的单元放入阵列连接件中实现各单元之间彼此连接。

21、本发明还提供一种液滴生成设备，所述液滴生成设备包括液体驱动装置和液滴生成装置，所述液体驱动装置用于驱动所述第一液体在所述导液管中流动。

22、可选的，在一实施方式中，所述液体驱动装置包括气压驱动或活塞驱动，所述液体驱动装置面向导液管的一侧设置有与所述导液结构的入口一一对应的流体出口。

23、可选的，在一实施方式中，组成所述液滴生成装置的各组件为阵列形式，至少一个阵列形式的组件的各单元之间彼此连接，所述至少一个阵列形式的组件包括密封塞和/或限位结构，在所述液体驱动装置驱动所述第一液体在所述导液管中流动时，所述液体驱动装置与所述至少一个阵列形式的组件连接。

24、本发明还提供一种液滴生成方法，通过上述的液滴生成设备生成液滴，所述方法包括：

25、获取所述电源的电压参数，所述电压参数是根据所要生成的液滴大小、所述第一液体的成分、所述第二液体的成分、所述导液管的直径、所述第一液体在所述导液管中的流动速度至少一者确定的；

26、获取所述液体驱动装置的驱动参数，所述驱动参数包括流出驱动参数；

27、在所述流出驱动参数下，驱动所述第一液体向导液管的出口流动，在所述电场力的作用下在所述第二液体中形成所述第一液体的液滴。

28、可选的，在一实施方式中，所述驱动参数包括流入驱动参数，在驱动所述第一液体向导液管的出口流动之前，所述方法还包括：

29、在所述流入驱动参数下，驱动第一液体从装有所述第一液体的容器经由导液管的出口流入所述导液管。

30、可选的，在一实施方式中，所述方法还包括：

31、获取所述导液管和所述储液结构的相对运动参数；

32、在所述流出驱动参数下，驱动所述第一液体向导液管的出口流动，在所述电场力的作用下在所述第二液体中形成所述第一液体的液滴，包括：

33、在所述流出驱动参数下，驱动所述第一液体向导液管的出口流动，控制所述导液管和所述储液结构按照所述相对运动参数进行相对运动，所述相对运动具有水平方向的分量，在所述电场力的作用下在所述第二液体中形成第一液体的液滴，使得第一液滴和第二液滴在竖直方向上的投影不重合；其中，所述第一液滴和第二液滴是先后生成的两个液滴。

34、本发明还提供一种原位反应方法，所述方法包括：

35、使用上述的液滴生成设备或液滴生成方法生成液滴；

36、控制所述导液结构移出所述储液结构；

37、获取变温参数；

38、利用所述变温参数，在生成液滴后保持所述储液结构在所述放置槽中的情况下，进行原位反应；

39、其中，所述液滴生成装置包括导电座；所述导电座集成或连接有用于对所述放置槽根据所述变温参数进行温度控制的变温结构，所述放置槽由既导电又导热的材质制成。

40、可选的，在一实施方式中，组成所述液滴生成装置的各组件为阵列形式，至少一个阵列形式的组件的各单元之间彼此连接，所述至少一个阵列形式的组件包括密封塞和/或限位结构，所述液体驱动装置与所述阵列形式的组件中的至少一个连接；

41、控制所述导液结构移出所述储液结构，包括：在液体驱动装置与所述阵列形式的组件中的至少一个保持连接的情况下，控制所述液体驱动装置移动，使所述液体驱动装置和所述导液结构离开所述储液结构上方。

42、本发明提供的技术方案中，通过电源在导液结构的导液管出口和储液腔内表面之间形成电场力，在电场力的作用下，第一液体在导液结构的出口处形成泰勒锥，泰勒锥尖端射流分裂形成液滴并储存在与第一液体不互溶的第二液体中。此方案通过电喷雾的原理直接在储液结构内的静态第二液体中产生第一液体的液滴，不需要单独的液滴生成芯片，也不需要离心轴或多个流体泵等复杂运动机械部件，器件结构和操作都极为简单，器件结构的制造简单且成本低，使得液滴生成装置可以稳定快速地大批量生产液滴。