一种可调式液滴发生装置制造方法
【专利摘要】一种基于毛细管的可调式液滴发生装置。该发生装置可以由正压或负压驱动生成纳升至皮升量级的液滴；相比于传统的微流体芯片液滴发生装置，该发生装置不需要微流体制备工艺，制作简便，所产生的液滴大小可以实现多维可调。并且该液滴生成技术可以无缝植入到现有生物检测流程中。
【专利说明】一种可调式液滴发生装置
【技术领域】
[0001]本发明属于微流体应用【技术领域】，特别涉及一种可调式液滴发生装置。
【背景技术】
[0002]微流体是新一代数字化生物检测技术的基础，而之所以称之为数字化，就是因为在微流体中悬浮着纳升甚至皮升量级的液滴，这些液滴就是一组微反应器，它不仅极大地减少了试剂用量，也加快了检测速度，是新一代检测技术的核心和关键。目前，液滴一般是在基于平面光刻技术PDMS的微流体芯片内由注射泵推动生成的。所生成的液滴悬浮液，需要转移到流式等液滴检测设备中。也就是说，目前的微流体液滴生成技术和生物分子检测流程是各自独立的。在这液滴转移过程中，经常出现液滴沉淀和融合等需要克服的问题。另夕卜，对于一个液滴发生装置，只能通过流速比来调节液滴的大小，不能满足实际工作中的多样性需求。本发明的液滴发生装置，不仅能很好地与现有检测设备相结合，更能实现全方位的液滴大小调节，增加了实用性和灵活性。
【发明内容】
[0003]本发明所解决的技术问题:首先，实现制备液滴大小可以进行多维度调节，得到不同大小的液滴，从而满足不同的应用需求；其次，克服现有液滴制备与检测设备之间需要转移的问题，提供一种基于检测设备的液滴发生装置，所产生液滴可以直接进入检测设备中，实现了微流体技术和检测设备一体化。
[0004]本发明的技术解决方案:一种可调式液滴发生装置，包括T型三通接头1、变径管
2、分散相输入端3、连续相流入端4以及液滴悬浮液流出端5 ；T型三通接头I的直管与变径管2较大内径端相连接，将毛细管一端即尖端拉细至2-50微米并作为分散相输入端3穿过T型三通接头I的直管而插入变径管2内，T型三通接头I的支管为连续相流入端4 ;同时将毛细管作为液滴悬浮液流出端5插入变径管2较小内径端而相连接；分散相和连续相通过正压或负压驱动；分散相经过分散相输入端3穿过T型三通接头I的直管而进入变径管2，被由连续相输入端4流入的连续相分割成一组液滴并悬浮在连续相中，液滴先后经变径管2和液滴悬浮液流出端5流出。
[0005]所述变径管2 —端较大内径端的内径为400-2000微米，另一端较小内径端的内径为120-380微米。
[0006]所述作为分散相输入端3的毛细管插入变径管2的深度可调。
[0007]所述作为液滴悬浮液流出端5的毛细管插入变径管2的深度可调。
[0008]所述变径管2插入T型三通接头I的位置可调。
[0009]所述分散相输入端3的尖端大小可以通过更换毛细管来进行改变，从而实现液滴大小可调。
[0010]所述产生液体流动的驱动力大小可调，从而实现流速的变化，进而改变液滴的大小。[0011]可以通过改变分散相和连续相的流速比来调整液滴的大小。
[0012]所述出口端毛细管5的外径为120-380微米。
[0013]所述T型接头部分可以更换为直通接头，只要能保证分散相输入端3与变径管2同轴，并且实现连续相的流入即可。
[0014]上述输入端3和T型三通接头I连接的位置可以增加一个调节旋扭，以便调节3与2的相对位置。
[0015]所述液流的驱动力来自分散相输入端3和连续相流入端4的正压，也可以是液滴悬浮液流出端5的负压，或联合使用正压和负压驱动。
[0016]本发明与现有技术相比的优点在于:本发明不采用传统的微流体制作工艺，而是直接采用检测仪器常用的毛细管和接头构成，制作简单且容易集成到现有检测流程中；其次，该装置可以耐受很高的压力，所制备的液滴大小可以实现多维度可调，满足更广泛的应用需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明的装置示意图。
【具体实施方式】
[0018]以下说明本发明的实施例。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例对该领域的技术人员即可以实现本发明权利要求的全部内容。
[0019]如图1所示，本发明装置由毛细管和T型三通接头组成。三根毛细管分别接入三通接头的三个端口，具体部件包括T型三通接头1、变径管2、分散相输入端3、连续相流入端4以及液滴悬浮液流出端5。分散相经过分散相输入端3流入T型三通接头I后，被由连续相流入端4流入的连续相切割成一组液滴并悬浮在连续相中，经变径管2和液滴悬浮液流出端5流出。
[0020]如图1所示，本发明为一种基于毛细管T型接头的液滴发生装置，图1是本发明的一个实施例。其中，3流入分散相，4流入连续相，液滴由5流出。
[0021]本发明中，连接用的毛细管可以是不同粗细的毛细管，从120um到380um不等。不同的内径的毛细管可以提供不同的液体流动阻力，从而实现调节两相混合比例的目的。由于外径365um的毛细管最常见,下面的实施例中以365um的毛细管为例。
[0022]实施例1
[0023]本发明具体实施例是基本实施例的优选实施例，具体如下:
[0024]本实施例中，所述的毛细管为365微米外径的毛细玻璃管，尖端拉制成直径10um，三通接头为液相色谱的标准接头，变径管可以自行拉制。分散相为PCR反应试剂，连续相为硅油，通过正向气压驱动液体流动，在3的尖端处即可形成油包水的液滴。将液体驱动的压力由0.1Mpa提高到0.4Mpa,液滴的大小由60um减小到15um左右。将液体驱动压力降低到
0.1Mpa以下,液滴的大小会进一步增大,甚至可能会超过lOOum。如果压力过小,无法推动液体流动，也就无法产生液滴。
[0025]实施例2[0026]本实施例中，所述的毛细管为365微米外径的毛细玻璃管，尖端拉制成直径10um，三通接头为液相色谱的标准接头，变径管可以自行拉制。分散相为PCR反应试剂，连续相为硅油，通过正向气压驱动液体流动，在3的尖端处即可形成油包水的液滴。将气体驱动压力恒定在0.3Mpa，改变3与2的相对位置，或者将3固定，改变2与I的相对位置，即可获得大小不同的液滴。液滴大小一般在30um到80um之间。也可以在3与I连接处增加一个位置调节旋扭，这样可以更加方便地控制3与2的相对位置。也可以在3、4端加正压驱动，同时在5的出口处施加负压，共同驱动；但两端加压会增加装置的复杂度，而且通常不是必须的。
[0027]实施例3
[0028]本实施例中，固定1、2、3的相对位置，驱动压力保持0.2Mpa，将3的毛细管尖端换成2um的尖端，此时液滴大小可以减小到IOum以下。如果将3的尖端换成50um左右的，所得液滴直径通常在IOOum以上。
[0029]实施例4
[0030]本实施例中，固定1、2、3的相对位置，将3的毛细管尖端换成2um的尖端，将液体驱动力换成注射泵，恒定总流速为100ul/min，改变分散相和连续相的比例，可以获得大小不同的液滴。恒定总流速情况下，分散相所占比例越小，液滴也越小。如果恒定两者的比例，改变流速，流速越大，液滴越小。
[0031]实施例5
[0032]本实施例中，所述的毛细管为365微米外径的毛细玻璃管，尖端拉制成直径10um，三通接头为液相色谱的标准接头，变径管可以自行拉制。分散相为PCR反应试剂，连续相为硅油，通过正向气压驱动液体流动，压力恒定为0.3Mpa。改变出口管5和3尖端的位置，会引起3尖端附近流体的变化，从而改变液滴的大小。
[0033]实施例6
[0034]本实施例中，所述的毛细管为365微米外径的毛细玻璃管，尖端拉制成直径20um，三通接头为液相色谱的标准接头，变径管可以自行拉制。分散相为PCR反应试剂，连续相为硅油，通过5的出口端施加负压驱动液体流动，负压大小可以从0.0l到0.1Mpa，此时液滴的大小在50-120um之间变化。
[0035]实施例7
[0036]在附图1中，保证2、3、5基本共轴的情况下，4的位置也可以移到与3同一侧，不影响整体效果。4的位置是否与3保持垂直与液滴的发生没有直接关系，甚至4的连续相可以5的周围输送，也可以产生类似的效果。
[0037]实施例8
[0038]本发明中采用T型的三通接头主要是为了简化整个装置。T型接头也可以换成是十字形接头。与T型接头相比，多出的一个入口位于4的对称位置，用于连续相的输入。此时，有两个入口用于输入连续相，尽管结构上比本发明略显复杂，但可以达到同样的效果。
[0039]本发明所提出的一种基于毛细管T型接头的液滴发生装置，具有简单易行的特点，不需要微流体制备过程。
[0040]本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术。
【权利要求】
1.一种可调式液滴发生装置，其特征在于包括:τ型三通接头(I)、变径管(2)、分散相输入端(3)、连续相流入端(4)以及液滴悬浮液流出端(5);所述T型三通接头(I)的直管与变径管(2)较大内径端相连接，将毛细管一端即尖端拉细至2-50微米并作为分散相输入端(3 )穿过T型三通接头(I)的直管而插入变径管(2 )内，T型三通接头(I)的支管为连续相流入端(4);同时将毛细管作为液滴悬浮液流出端(5)插入变径管(2)较小内径端而相连接；分散相和连续相通过正压或负压驱动；分散相经过分散相输入端(3)穿过T型三通接头(O的直管而进入变径管(2)，被由连续相输入端(4)流入的连续相分割成一组液滴并悬浮在连续相中，液滴先后经变径管(2)和液滴悬浮液流出端(5)流出。
2.根据权利要求1所述的可调式液滴发生装置，其特征在于:所述变径管(2)—端较大内径端的内径为400-2000微米，另一端较小内径端的内径为120-380微米。
3.根据权利要求1所述的可调式液滴发生装置，其特征在于:所述作为分散相输入端(3)的毛细管插入变径管(2)的深度可调。
4.根据权利要求1所述的可调式液滴发生装置，其特征在于:所述作为液滴悬浮液流出端(5)的毛细管插入变径管(2)的深度可调。
5.根据权利要求1所述的可调式液滴发生装置，其特征在于:所述变径管(2)插入T型三通接头(I)的位置可调。
6.根据权利要求1所述的可调式液滴发生装置，其特征在于:所述分散相输入端(3)的尖端大小可以通过更换毛细管来进行改变，从而实现液滴大小可调。
7.根据权利要求1所述的可调式液滴发生装置，其特征在于:所述产生液体流动的驱动力大小可调，从而实现流速的变化，进而改变液滴的大小。
8.根据权利要求1所述的可调式液滴发生装置，其特征在于:所述通过改变分散相和连续相的流速比来调整液滴的大小。
9.根据权利要求1所述的可调式液滴发生装置，其特征在于:所述毛细管的外径为120-380 微米。
10.根据权利要求1所述的可调式液滴发生装置，其特征在于:所述T型接头部分能够更换为直通接头，只要能保证分散相输入端(3)与变径管(2)同轴，并且实现连续相的流入即可。
11.根据权利要求1所述的可调式液滴发生装置，其特征在于:在所述输入端(3)和T型三通接头(I)连接的位置可以增加一个调节旋扭，以便调节输入端(3 )与变径管(2 )的相对位置。
12.根据权利要求1所述的可调式液滴发生装置，其特征在于:所述液流的驱动力来自分散相输入端(3)和连续相流入端(4)的正压，或是液滴悬浮液流出端(5)的负压，或联合使用正压和负压驱动。
【文档编号】G01N1/28GK103454126SQ201310307231
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年7月20日 优先权日:2013年7月20日
【发明者】罗昭锋, 何立群, 吴平 申请人:中国科学技术大学