一種可調(diào)式液滴發(fā)生裝置制造方法
【專利摘要】一種基于毛細(xì)管的可調(diào)式液滴發(fā)生裝置。該發(fā)生裝置可以由正壓或負(fù)壓驅(qū)動生成納升至皮升量級的液滴；相比于傳統(tǒng)的微流體芯片液滴發(fā)生裝置，該發(fā)生裝置不需要微流體制備工藝，制作簡便，所產(chǎn)生的液滴大小可以實(shí)現(xiàn)多維可調(diào)。并且該液滴生成技術(shù)可以無縫植入到現(xiàn)有生物檢測流程中。
【專利說明】一種可調(diào)式液滴發(fā)生裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微流體應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種可調(diào)式液滴發(fā)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微流體是新一代數(shù)字化生物檢測技術(shù)的基礎(chǔ)，而之所以稱之為數(shù)字化，就是因?yàn)樵谖⒘黧w中懸浮著納升甚至皮升量級的液滴，這些液滴就是一組微反應(yīng)器，它不僅極大地減少了試劑用量，也加快了檢測速度，是新一代檢測技術(shù)的核心和關(guān)鍵。目前，液滴一般是在基于平面光刻技術(shù)PDMS的微流體芯片內(nèi)由注射泵推動生成的。所生成的液滴懸浮液，需要轉(zhuǎn)移到流式等液滴檢測設(shè)備中。也就是說，目前的微流體液滴生成技術(shù)和生物分子檢測流程是各自獨(dú)立的。在這液滴轉(zhuǎn)移過程中，經(jīng)常出現(xiàn)液滴沉淀和融合等需要克服的問題。另夕卜，對于一個液滴發(fā)生裝置，只能通過流速比來調(diào)節(jié)液滴的大小，不能滿足實(shí)際工作中的多樣性需求。本發(fā)明的液滴發(fā)生裝置，不僅能很好地與現(xiàn)有檢測設(shè)備相結(jié)合，更能實(shí)現(xiàn)全方位的液滴大小調(diào)節(jié)，增加了實(shí)用性和靈活性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題:首先，實(shí)現(xiàn)制備液滴大小可以進(jìn)行多維度調(diào)節(jié)，得到不同大小的液滴，從而滿足不同的應(yīng)用需求；其次，克服現(xiàn)有液滴制備與檢測設(shè)備之間需要轉(zhuǎn)移的問題，提供一種基于檢測設(shè)備的液滴發(fā)生裝置，所產(chǎn)生液滴可以直接進(jìn)入檢測設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)了微流體技術(shù)和檢測設(shè)備一體化。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:一種可調(diào)式液滴發(fā)生裝置，包括T型三通接頭1、變徑管
2、分散相輸入端3、連續(xù)相流入端4以及液滴懸浮液流出端5 ；T型三通接頭I的直管與變徑管2較大內(nèi)徑端相連接，將毛細(xì)管一端即尖端拉細(xì)至2-50微米并作為分散相輸入端3穿過T型三通接頭I的直管而插入變徑管2內(nèi)，T型三通接頭I的支管為連續(xù)相流入端4 ;同時將毛細(xì)管作為液滴懸浮液流出端5插入變徑管2較小內(nèi)徑端而相連接；分散相和連續(xù)相通過正壓或負(fù)壓驅(qū)動；分散相經(jīng)過分散相輸入端3穿過T型三通接頭I的直管而進(jìn)入變徑管2，被由連續(xù)相輸入端4流入的連續(xù)相分割成一組液滴并懸浮在連續(xù)相中，液滴先后經(jīng)變徑管2和液滴懸浮液流出端5流出。
[0005]所述變徑管2 —端較大內(nèi)徑端的內(nèi)徑為400-2000微米，另一端較小內(nèi)徑端的內(nèi)徑為120-380微米。
[0006]所述作為分散相輸入端3的毛細(xì)管插入變徑管2的深度可調(diào)。
[0007]所述作為液滴懸浮液流出端5的毛細(xì)管插入變徑管2的深度可調(diào)。
[0008]所述變徑管2插入T型三通接頭I的位置可調(diào)。
[0009]所述分散相輸入端3的尖端大小可以通過更換毛細(xì)管來進(jìn)行改變，從而實(shí)現(xiàn)液滴大小可調(diào)。
[0010]所述產(chǎn)生液體流動的驅(qū)動力大小可調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)流速的變化，進(jìn)而改變液滴的大小。[0011]可以通過改變分散相和連續(xù)相的流速比來調(diào)整液滴的大小。
[0012]所述出口端毛細(xì)管5的外徑為120-380微米。
[0013]所述T型接頭部分可以更換為直通接頭，只要能保證分散相輸入端3與變徑管2同軸，并且實(shí)現(xiàn)連續(xù)相的流入即可。
[0014]上述輸入端3和T型三通接頭I連接的位置可以增加一個調(diào)節(jié)旋扭，以便調(diào)節(jié)3與2的相對位置。
[0015]所述液流的驅(qū)動力來自分散相輸入端3和連續(xù)相流入端4的正壓，也可以是液滴懸浮液流出端5的負(fù)壓，或聯(lián)合使用正壓和負(fù)壓驅(qū)動。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明不采用傳統(tǒng)的微流體制作工藝，而是直接采用檢測儀器常用的毛細(xì)管和接頭構(gòu)成，制作簡單且容易集成到現(xiàn)有檢測流程中；其次，該裝置可以耐受很高的壓力，所制備的液滴大小可以實(shí)現(xiàn)多維度可調(diào)，滿足更廣泛的應(yīng)用需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下說明本發(fā)明的實(shí)施例。但以下的實(shí)施例僅限于解釋本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)包括權(quán)利要求的全部內(nèi)容，而且通過以下實(shí)施例對該領(lǐng)域的技術(shù)人員即可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明權(quán)利要求的全部內(nèi)容。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明裝置由毛細(xì)管和T型三通接頭組成。三根毛細(xì)管分別接入三通接頭的三個端口，具體部件包括T型三通接頭1、變徑管2、分散相輸入端3、連續(xù)相流入端4以及液滴懸浮液流出端5。分散相經(jīng)過分散相輸入端3流入T型三通接頭I后，被由連續(xù)相流入端4流入的連續(xù)相切割成一組液滴并懸浮在連續(xù)相中，經(jīng)變徑管2和液滴懸浮液流出端5流出。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明為一種基于毛細(xì)管T型接頭的液滴發(fā)生裝置，圖1是本發(fā)明的一個實(shí)施例。其中，3流入分散相，4流入連續(xù)相，液滴由5流出。
[0021]本發(fā)明中，連接用的毛細(xì)管可以是不同粗細(xì)的毛細(xì)管，從120um到380um不等。不同的內(nèi)徑的毛細(xì)管可以提供不同的液體流動阻力，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)兩相混合比例的目的。由于外徑365um的毛細(xì)管最常見,下面的實(shí)施例中以365um的毛細(xì)管為例。
[0022]實(shí)施例1
[0023]本發(fā)明具體實(shí)施例是基本實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施例，具體如下:
[0024]本實(shí)施例中，所述的毛細(xì)管為365微米外徑的毛細(xì)玻璃管，尖端拉制成直徑10um，三通接頭為液相色譜的標(biāo)準(zhǔn)接頭，變徑管可以自行拉制。分散相為PCR反應(yīng)試劑，連續(xù)相為硅油，通過正向氣壓驅(qū)動液體流動，在3的尖端處即可形成油包水的液滴。將液體驅(qū)動的壓力由0.1Mpa提高到0.4Mpa,液滴的大小由60um減小到15um左右。將液體驅(qū)動壓力降低到
0.1Mpa以下,液滴的大小會進(jìn)一步增大,甚至可能會超過lOOum。如果壓力過小,無法推動液體流動，也就無法產(chǎn)生液滴。
[0025]實(shí)施例2[0026]本實(shí)施例中，所述的毛細(xì)管為365微米外徑的毛細(xì)玻璃管，尖端拉制成直徑10um，三通接頭為液相色譜的標(biāo)準(zhǔn)接頭，變徑管可以自行拉制。分散相為PCR反應(yīng)試劑，連續(xù)相為硅油，通過正向氣壓驅(qū)動液體流動，在3的尖端處即可形成油包水的液滴。將氣體驅(qū)動壓力恒定在0.3Mpa，改變3與2的相對位置，或者將3固定，改變2與I的相對位置，即可獲得大小不同的液滴。液滴大小一般在30um到80um之間。也可以在3與I連接處增加一個位置調(diào)節(jié)旋扭，這樣可以更加方便地控制3與2的相對位置。也可以在3、4端加正壓驅(qū)動，同時在5的出口處施加負(fù)壓，共同驅(qū)動；但兩端加壓會增加裝置的復(fù)雜度，而且通常不是必須的。
[0027]實(shí)施例3
[0028]本實(shí)施例中，固定1、2、3的相對位置，驅(qū)動壓力保持0.2Mpa，將3的毛細(xì)管尖端換成2um的尖端，此時液滴大小可以減小到IOum以下。如果將3的尖端換成50um左右的，所得液滴直徑通常在IOOum以上。
[0029]實(shí)施例4
[0030]本實(shí)施例中，固定1、2、3的相對位置，將3的毛細(xì)管尖端換成2um的尖端，將液體驅(qū)動力換成注射泵，恒定總流速為100ul/min，改變分散相和連續(xù)相的比例，可以獲得大小不同的液滴。恒定總流速情況下，分散相所占比例越小，液滴也越小。如果恒定兩者的比例，改變流速，流速越大，液滴越小。
[0031]實(shí)施例5
[0032]本實(shí)施例中，所述的毛細(xì)管為365微米外徑的毛細(xì)玻璃管，尖端拉制成直徑10um，三通接頭為液相色譜的標(biāo)準(zhǔn)接頭，變徑管可以自行拉制。分散相為PCR反應(yīng)試劑，連續(xù)相為硅油，通過正向氣壓驅(qū)動液體流動，壓力恒定為0.3Mpa。改變出口管5和3尖端的位置，會引起3尖端附近流體的變化，從而改變液滴的大小。
[0033]實(shí)施例6
[0034]本實(shí)施例中，所述的毛細(xì)管為365微米外徑的毛細(xì)玻璃管，尖端拉制成直徑20um，三通接頭為液相色譜的標(biāo)準(zhǔn)接頭，變徑管可以自行拉制。分散相為PCR反應(yīng)試劑，連續(xù)相為硅油，通過5的出口端施加負(fù)壓驅(qū)動液體流動，負(fù)壓大小可以從0.0l到0.1Mpa，此時液滴的大小在50-120um之間變化。
[0035]實(shí)施例7
[0036]在附圖1中，保證2、3、5基本共軸的情況下，4的位置也可以移到與3同一側(cè)，不影響整體效果。4的位置是否與3保持垂直與液滴的發(fā)生沒有直接關(guān)系，甚至4的連續(xù)相可以5的周圍輸送，也可以產(chǎn)生類似的效果。
[0037]實(shí)施例8
[0038]本發(fā)明中采用T型的三通接頭主要是為了簡化整個裝置。T型接頭也可以換成是十字形接頭。與T型接頭相比，多出的一個入口位于4的對稱位置，用于連續(xù)相的輸入。此時，有兩個入口用于輸入連續(xù)相，盡管結(jié)構(gòu)上比本發(fā)明略顯復(fù)雜，但可以達(dá)到同樣的效果。
[0039]本發(fā)明所提出的一種基于毛細(xì)管T型接頭的液滴發(fā)生裝置，具有簡單易行的特點(diǎn)，不需要微流體制備過程。
[0040]本發(fā)明未詳細(xì)闡述的部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種可調(diào)式液滴發(fā)生裝置，其特征在于包括:τ型三通接頭(I)、變徑管(2)、分散相輸入端(3)、連續(xù)相流入端(4)以及液滴懸浮液流出端(5);所述T型三通接頭(I)的直管與變徑管(2)較大內(nèi)徑端相連接，將毛細(xì)管一端即尖端拉細(xì)至2-50微米并作為分散相輸入端(3 )穿過T型三通接頭(I)的直管而插入變徑管(2 )內(nèi)，T型三通接頭(I)的支管為連續(xù)相流入端(4);同時將毛細(xì)管作為液滴懸浮液流出端(5)插入變徑管(2)較小內(nèi)徑端而相連接；分散相和連續(xù)相通過正壓或負(fù)壓驅(qū)動；分散相經(jīng)過分散相輸入端(3)穿過T型三通接頭(O的直管而進(jìn)入變徑管(2)，被由連續(xù)相輸入端(4)流入的連續(xù)相分割成一組液滴并懸浮在連續(xù)相中，液滴先后經(jīng)變徑管(2)和液滴懸浮液流出端(5)流出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式液滴發(fā)生裝置，其特征在于:所述變徑管(2)—端較大內(nèi)徑端的內(nèi)徑為400-2000微米，另一端較小內(nèi)徑端的內(nèi)徑為120-380微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式液滴發(fā)生裝置，其特征在于:所述作為分散相輸入端(3)的毛細(xì)管插入變徑管(2)的深度可調(diào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式液滴發(fā)生裝置，其特征在于:所述作為液滴懸浮液流出端(5)的毛細(xì)管插入變徑管(2)的深度可調(diào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式液滴發(fā)生裝置，其特征在于:所述變徑管(2)插入T型三通接頭(I)的位置可調(diào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式液滴發(fā)生裝置，其特征在于:所述分散相輸入端(3)的尖端大小可以通過更換毛細(xì)管來進(jìn)行改變，從而實(shí)現(xiàn)液滴大小可調(diào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式液滴發(fā)生裝置，其特征在于:所述產(chǎn)生液體流動的驅(qū)動力大小可調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)流速的變化，進(jìn)而改變液滴的大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式液滴發(fā)生裝置，其特征在于:所述通過改變分散相和連續(xù)相的流速比來調(diào)整液滴的大小。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式液滴發(fā)生裝置，其特征在于:所述毛細(xì)管的外徑為120-380 微米。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式液滴發(fā)生裝置，其特征在于:所述T型接頭部分能夠更換為直通接頭，只要能保證分散相輸入端(3)與變徑管(2)同軸，并且實(shí)現(xiàn)連續(xù)相的流入即可。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式液滴發(fā)生裝置，其特征在于:在所述輸入端(3)和T型三通接頭(I)連接的位置可以增加一個調(diào)節(jié)旋扭，以便調(diào)節(jié)輸入端(3 )與變徑管(2 )的相對位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式液滴發(fā)生裝置，其特征在于:所述液流的驅(qū)動力來自分散相輸入端(3)和連續(xù)相流入端(4)的正壓，或是液滴懸浮液流出端(5)的負(fù)壓，或聯(lián)合使用正壓和負(fù)壓驅(qū)動。
【文檔編號】G01N1/28GK103454126SQ201310307231
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年7月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月20日
【發(fā)明者】羅昭鋒, 何立群, 吳平 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)