本發(fā)明涉及微米粒子單分散，尤其涉及一種微米粒子單分散裝置。

背景技術：

1、目前，微米粒子單分散技術有如下幾種：

2、一是利用內(nèi)徑與細胞等微米粒子直徑接近的毛細管對細胞等微米粒子進行單分散，由于毛細管內(nèi)徑與微米粒子直徑相近，所以在氣壓的作用下，毛細管內(nèi)每次只允許一個粒子進入毛細管，實現(xiàn)對細胞等微米粒子的單分散。并利用氫氟酸刻蝕毛細管出口段，以獲得內(nèi)徑不變外徑縮小的出口尖端，這避免了分散后的細胞堆積，也有利于細胞最終發(fā)射進入質譜等分析檢測器。由于這種方法采用與細胞直徑接近的液流引入流道，所以非常容易堵塞。

3、二是利用dean流對細胞等微米粒子進行單分散，需要加幾千伏的高壓輔助粒子出射。較高的電壓與一些離子化方法并不兼容。高壓通常加載一個起連接作用的三通上，長時間運行會導致細胞碎片在死體積處堆積，進而堵塞管路。

4、三是利用流動聚焦對細胞等微米粒子進行單分散，利用流速較高的鞘流對核心流引入的細胞懸液進行聚焦，利用數(shù)千伏的高壓輔助細胞出射。由于這種方法需要較高流量的鞘流對細胞等微米粒子進行聚焦和分散，所以對于以氣相質譜或者液相色譜作為檢測器的檢測方法而言并不合適。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種微米粒子單分散裝置，不易堵塞、微米粒子單分散效率高、通量高、可兼容有機質譜和光譜分析器等。

2、根據(jù)本發(fā)明實施例的微米粒子單分散裝置，包括：

3、聚焦流流道，所述聚焦流流道內(nèi)設有腔室和射出孔，所述射出孔連通所述腔室和外部環(huán)境；

4、液流引入模塊，所述液流引入模塊包括核心毛細管，所述核心毛細管的內(nèi)徑遠大于微米粒子的粒徑，所述核心毛細管的出口端伸入所述腔室且正對地靠近所述射出孔，所述核心毛細管用于輸送微米粒子懸浮液；

5、氣流引入模塊，所述氣流引入模塊與所述聚焦流流道相連，用于將高壓氣體引入所述腔室，使所述腔室與外部環(huán)境之間形成壓差，進而使所述核心毛細管的出口端流出的微米粒子懸浮液在所述射出孔處的同軸鞘氣氣流包裹擠壓作用下被拉成極細液體射流，并在所述聚焦流流道外自主破碎成單分散粒子的液滴。

6、根據(jù)本發(fā)明實施例的微米粒子單分散裝置，一方面，由于核心毛細管的內(nèi)徑遠大于微米粒子的粒徑，因此微米粒子懸浮液從核心毛細管的輸入端流到核心毛細管的輸出端，可以有效避免核心毛細管堵塞；另一方面，鞘氣驅動微米粒子懸浮液液流形成極細射流并自主破碎成單分散微米粒子的液滴，具體地，通過氣流引入模塊向腔室持續(xù)穩(wěn)定注入高壓氣體，使腔室與外部環(huán)境之間形成壓差，進而腔室里的高壓氣體在射出孔附近形成聚焦的鞘氣氣流，鞘氣包裹從核心毛細管的出口端流出的微米粒子懸浮液液流，利用鞘氣對微米粒子懸浮液液流進行聚焦和擠壓，在合適的聚焦流腔室內(nèi)外氣壓差和核心毛細管的液流量的條件下，極細射流的直徑可以達到與微米粒子接近的尺寸，從而能夠將微米粒子排成一列，形成極細射流，在極細射流自主破碎后，形成由液滴包裹的單分散微米粒子，由于聚焦成的極細射流破碎成為具有單分散微米粒子的液滴的頻率極高，在khz-mhz之間，效率較高，因此可以實現(xiàn)更高的通量，這避免了現(xiàn)有技術的流動聚焦方案中要實現(xiàn)高通量而需要高的鞘流流量的問題，也不需要高壓電噴霧輔助液流出射，從而在高通量的條件下可以與有機質譜和光譜分析器兼容，即在極細射流自主破碎后，形成由液滴包裹的單分散微米粒子，可直接進入分析器，分析器包括但不僅限于有機質譜儀和光譜儀等。總之，本發(fā)明實施例的微米粒子單分散裝置不易堵塞、不需要復雜的液流管路形成特殊的液流動力以對液流中的顆粒進行分散，而是利用尺寸與顆粒直徑接近的極細射流以及極細射流破碎成單分散微米粒子的液滴，微米粒子單分散效率高、通量高、可兼容有機質譜和光譜分析器等。

7、在一些實施例中，所述聚焦流流道包括腔室主體和孔板；所述孔板上設有所述射出孔，所述孔板固定在所述腔室主體上且與所述腔室主體之間形成所述腔室；所述核心毛細管穿過所述腔室主體，使所述核心毛細管的出口端伸入所述腔室；所述氣流引入模塊與所述腔室主體相連。

8、在一些實施例中，所述腔室主體包括基部和位于所述基部同一側彼此相間的兩個凸部，所述孔板與所述基部相對且固定在兩個所述凸部上；所述聚焦流流道還包括兩個側板，兩個所述側板對應地分布在所述腔室主體的相對兩側上，并與所述腔室主體及所述孔板固定，從而所述基部、兩個所述凸部、所述孔板和兩個所述側板共同圍成所述腔室。

9、在一些實施例中，所述側板為透明板。

10、在一些實施例中，所述聚焦流流道還包括支撐組件，所述支撐組件用于支撐所述核心毛細管的位于所述腔室中的管段。

11、在一些實施例中，所述支撐組件包括n個支撐板，n個所述支撐板通過墊塊間隔開地固定在兩個所述凸部與所述孔板之間；所述支撐板上設有供所述核心毛細管穿過的限位支撐孔，所述核心毛細管的位于所述腔室中的管段適配地穿過n個所述支撐板；所述支撐板上還均布多個排氣孔。

12、在一些實施例中，所述液流引入模塊還包括鞘管、三通件和鞘流注射泵；所述鞘管同軸套設在所述核心毛細管外，所述鞘管的出口端伸入所述腔室中并與所述核心毛細管的出口端接近，所述核心毛細管的出口端突出于所述鞘管的出口端；所述三通件固定所述鞘管和所述核心毛細管；所述鞘流注射泵與所述三通件相連，用于向所述鞘管注射入鞘液。

13、在一些實施例中，所述核心毛細管的出口端與所述鞘管的出口端的距離為50-500um。

14、在一些實施例中，所述核心毛細管的出口端至所述射出孔的距離為0-500um。

15、在一些實施例中，所述氣流引入模塊包括高壓氣源、進氣管和氣體流量控制器；所述高壓氣源與所述氣體流量控制器的入口端相連，所述氣體流量控制器的出口端與所述進氣管的入口端相連，所述進氣管的出口端與所述腔室相連。

16、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

技術特征：

1.一種微米粒子單分散裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述聚焦流流道包括腔室主體和孔板；所述孔板上設有所述射出孔，所述孔板固定在所述腔室主體上且與所述腔室主體之間形成所述腔室；所述核心毛細管穿過所述腔室主體，使所述核心毛細管的出口端伸入所述腔室；所述氣流引入模塊與所述腔室主體相連。

3.根據(jù)權利要求2所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述腔室主體包括基部和位于所述基部同一側彼此相間的兩個凸部，所述孔板與所述基部相對且固定在兩個所述凸部上；所述聚焦流流道還包括兩個側板，兩個所述側板對應地分布在所述腔室主體的相對兩側上，并與所述腔室主體及所述孔板固定，從而所述基部、兩個所述凸部、所述孔板和兩個所述側板共同圍成所述腔室。

4.根據(jù)權利要求3所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述側板為透明板。

5.根據(jù)權利要求3所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述聚焦流流道還包括支撐組件，所述支撐組件用于支撐所述核心毛細管的位于所述腔室中的管段。

6.根據(jù)權利要求5所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述支撐組件包括n個支撐板，n個所述支撐板通過墊塊間隔開地固定在兩個所述凸部與所述孔板之間；

7.根據(jù)權利要求1-6中任意一項所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述液流引入模塊還包括鞘管、三通件和鞘流注射泵；所述鞘管同軸套設在所述核心毛細管外，所述鞘管的出口端伸入所述腔室中并與所述核心毛細管的出口端接近，所述核心毛細管的出口端突出于所述鞘管的出口端；所述三通件固定所述鞘管和所述核心毛細管；所述鞘流注射泵與所述三通件相連，用于向所述鞘管注射入鞘液。

8.根據(jù)權利要求7所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述核心毛細管的出口端與所述鞘管的出口端的距離為50-500um。

9.根據(jù)權利要求1-6中任意一項所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述核心毛細管的出口端至所述射出孔的距離為0-500um。

10.根據(jù)權利要求1-6中任意一項所述的微米粒子單分散裝置，其特征在于，所述氣流引入模塊包括高壓氣源、進氣管和氣體流量控制器；所述高壓氣源與所述氣體流量控制器的入口端相連，所述氣體流量控制器的出口端與所述進氣管的入口端相連，所述進氣管的出口端與所述腔室相連。

技術總結
本發(fā)明公開了一種微米粒子單分散裝置，其中，聚焦流流道內(nèi)設有腔室和射出孔，射出孔連通腔室和外部環(huán)境；液流引入模塊的核心毛細管的內(nèi)徑遠大于微米粒子的粒徑，核心毛細管的出口端伸入腔室且正對地靠近射出孔，核心毛細管用于輸送微米粒子懸浮液；氣流引入模塊與聚焦流流道相連，用于將高壓氣體引入腔室，使腔室與外部環(huán)境之間形成壓差，進而使核心毛細管的出口端流出的微米粒子懸浮液在射出孔處的同軸鞘氣氣流包裹擠壓作用下被拉成極細液體射流，并在聚焦流流道外自主破碎成單分散粒子的液滴。本發(fā)明不易堵塞、微米粒子單分散效率高、通量高、可兼容有機質譜和光譜分析器等。

技術研發(fā)人員：唐飛,陳懷義,張四純,張澤森,鄧文泰,楊學舸,董伉伉
受保護的技術使用者：清華大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19