申请/专利权人：昆明理工大学

申请日：2018-09-12

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN109046485B

主分类号：B01L3/00

分类号：B01L3/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2019.01.15#实质审查的生效;2018.12.21#公开

摘要：本发明涉及一种液滴包含物的提取装置，属于微流控技术领域。该液滴包含物的提取装置，装置体内部呈左右对称分布设有椭球型腔体，椭球型腔体长轴沿竖直方向放置，两个椭球型腔体内侧中部通过微通道连通，两个椭球型腔体外侧均通过细管连通气体注射与抽离装置，两个椭球型腔体中的一个椭球型腔体顶部设有腔体入口通道以及底部设有腔体出口通道，另一个椭球型腔体底部设有腔体入口通道以及顶部设有腔体出口通道，连续相离散相混合液体通过腔体入口通道进入椭球型腔体，提取过程完成后，连续相离散相混合液体通过腔体出口通道流出。本提取装置是为了将微流控技术更好地应用于实际而研发，主要用于实现液滴中的包含物的提取。

主权项：1.一种液滴包含物的提取装置，其特征在于：包括腔体入口通道（1）、椭球型腔体（2）、气体注射与抽离装置（3）、腔体出口通道（4）、装置体（5）和微通道（6），装置体（5）内部呈左右对称分布设有椭球型腔体（2），椭球型腔体（2）长轴沿竖直方向放置，两个椭球型腔体（2）内侧中部通过微通道（6）连通，两个椭球型腔体（2）外侧均通过细管连通气体注射与抽离装置（3），两个椭球型腔体（2）中的一个椭球型腔体（2）顶部设有腔体入口通道（1）以及底部设有腔体出口通道（4），另一个椭球型腔体（2）底部设有腔体入口通道（1）以及顶部设有腔体出口通道（4），连续相离散相混合液体通过腔体入口通道（1）进入椭球型腔体（2），提取过程完成后，连续相离散相混合液体通过腔体出口通道（4）流出；所述气体注射与抽离装置（3）与微通道（6）水平位置对应；连续相离散相混合液体为连续相包离散相，不是离散相包连续相；连续相流体与离散相液滴不互溶，颜色有明显的区别，而且连续相：离散相体积比=3:2；所述微通道（6）两侧为喇叭型入口，喇叭口的直径等于离散相滴直径；微通道（6）最窄处直径为提取物直径的3~5倍。

全文数据：一种液滴包含物的提取装置技术领域本发明涉及一种液滴包含物的提取装置，属于微流控技术领域。背景技术微流控技术的发展使得液滴成为了生物医学、微化工中一个常用的药物、细胞、胶体颗粒、反应物的载体，而这些包含物的提取过程目前多采用接触式的物理方法，经常会造成包含物的破损或死亡。急需开发出一种新的非接触式的方法来实现包含物的提取。利用气泡作为动力，挤压液滴，由于气泡可以变形，不会造成液滴剧烈运动，不会对其中的包含物有太大的影响。同时，还离不开微流控技术，本发明装置所用原料就是连续相离散相混合液体构成的微流体，对流体的操控是实验成功的关键。发明内容针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种液滴包含物的提取装置。本提取装置是为了将微流控技术更好地应用于实际而研发，主要用于实现液滴中的包含物的提取。本发明通过以下技术方案实现。一种液滴包含物的提取装置，包括腔体入口通道1、椭球型腔体2、气体注射与抽离装置3、腔体出口通道4、装置体5和微通道6，装置体5内部呈左右对称分布设有椭球型腔体2，椭球型腔体2长轴沿竖直方向放置，两个椭球型腔体2内侧中部通过微通道6连通，两个椭球型腔体2外侧均通过细管连通气体注射与抽离装置3，两个椭球型腔体2中的一个椭球型腔体2顶部设有腔体入口通道1以及底部设有腔体出口通道4，另一个椭球型腔体2底部设有腔体入口通道1以及顶部设有腔体出口通道4，连续相离散相混合液体通过腔体入口通道1进入椭球型腔体2，提取过程完成后，连续相离散相混合液体通过腔体出口通道4流出。所述腔体入口通道1和腔体出口通道4直径与一个离散相滴的直径相同，直径可取2~3mm。所述椭球型腔体2的短轴为离散相滴的直径3~5倍，可取6~15mm。所述微通道6两侧为喇叭型入口，喇叭口的直径等于离散相滴直径，可取2~3mm；微通道6最窄处直径为提取物直径的3~5倍，可取30~50μm。所述腔体入口通道1和腔体出口通道4竖直位置对应，腔体入口通道1和腔体出口通道4长度相等。所述气体注射与抽离装置3与微通道6水平位置对应。所述椭球型腔体2、腔体出口通道4和微通道6材质为透明和透光的材质。上述连续相离散相混合液体为连续相包离散相，不是离散相包连续相。连续相流体与离散相液滴不互溶，颜色有明显的区别，而且连续相和离散相的体积比一定，比如连续相：离散相体积比=3:2。上述气体注射与抽离装置3中的装置和结构为能实现气体注射与抽离功能的现有结构，如被专利申请号CN201310310609.4公开的结构。该液滴包含物的提取装置工作原理为：如图2所示，一组连续相离散相混合液体从左侧椭球型腔体2上端的腔体入口通道1进入左侧椭球型腔体2，同时，另一组连续相离散相混合液体从右侧腔体下端的入口通道1进入右侧椭球型腔体2。当左侧包含提取物的离散相液滴和右侧不包含提取物的离散相液滴到达椭球型腔体2的适当位置时，两侧的气体注射与抽离装置3由控制系统控制开始工作。刚开始时，两个气体注射与抽离装置3中气体注射同时充气，使气体注射装置的管口末端生成气泡。继续充气，气泡随之长大。当气泡膨胀到一定程度时，将推动液滴向微通道6的喇叭型入口移动，直至将液滴抵到喇叭型入口上。由于壁面效应的作用以及喇叭型结构的特点，液滴将固定在喇叭型入口处。此时，左侧气体注射装置继续充气，右侧气体注射装置缓慢抽气。左侧液滴将受到因气泡膨胀的持续挤压，由于液滴表面张力的存在，液滴不会破散，液滴内部的提取物受到持续挤压将向微通道6移动，最终提取物会从液滴内部跑出来，进入微通道6内。因为右侧气体注射装置的抽气，微通道6内右侧压力将减小，在压差的作用下，提取物将移动到右侧液滴处。使右侧气体注射装置持续抽气，左侧气体注射装置持续充气，当压差达到一定程度时，提取物将进入右侧液滴内。这时，两侧的气体注射装置都抽气，使气泡消失，左侧液滴的提取物已经转移到右侧液滴。左侧液滴将从下端的腔体出口通道流出，右侧包含提取物的液滴将从上端的腔体出口通道流出。本发明的有益效果是：1、本发明装置采用非接触式的方法来实现包含物的提取，可避免包含物的破损或污染。2、本发明装置耗时短，耗材少，成本低且效率高。3、本发明装置不仅可用来提取各种固体颗粒包含物，例如胶体颗粒等，也可以用来提取细胞体等活性物质。附图说明图1是本发明结构示意图；图2是本发明装置工作原理图；图3是本发明装置液滴捕获示意图；图4是本发明装置颗粒迁移示意图；图5是本发明装置液滴释放示意图。图中：1-腔体入口通道，2-椭球型腔体，3-气体注射与抽离装置，4-腔体出口通道，5-装置体，6-微通道。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。实施例1如图1和3至5所示，该液滴包含物的提取装置，包括腔体入口通道1、椭球型腔体2、气体注射与抽离装置3、腔体出口通道4、装置体5和微通道6，装置体5内部呈左右对称分布设有椭球型腔体2，椭球型腔体2长轴沿竖直方向放置，两个椭球型腔体2内侧中部通过微通道6连通，两个椭球型腔体2外侧均通过细管连通气体注射与抽离装置3，两个椭球型腔体2中的一个椭球型腔体2顶部设有腔体入口通道1以及底部设有腔体出口通道4，另一个椭球型腔体2底部设有腔体入口通道1以及顶部设有腔体出口通道4，连续相离散相混合液体通过腔体入口通道1进入椭球型腔体2，提取过程完成后，连续相离散相混合液体通过腔体出口通道4流出。其中腔体入口通道1和腔体出口通道4直径与一个离散相滴的直径相同，直径可取2mm；所述椭球型腔体2的短轴为离散相滴的直径3~5倍，可取6mm；所述微通道6两侧为喇叭型入口，喇叭口的直径等于离散相滴直径，可取2mm；微通道6最窄处直径为提取物直径的3~5倍，可取30μm；所述腔体入口通道1和腔体出口通道4竖直位置对应，腔体入口通道1和腔体出口通道4长度相等；所述气体注射与抽离装置3与微通道6水平位置对应；所述椭球型腔体2、腔体出口通道4和微通道6材质为透明和透光的PDMS（聚二甲基硅氧烷）材质。实施例2如图1和3至5所示，该液滴包含物的提取装置，包括腔体入口通道1、椭球型腔体2、气体注射与抽离装置3、腔体出口通道4、装置体5和微通道6，装置体5内部呈左右对称分布设有椭球型腔体2，椭球型腔体2长轴沿竖直方向放置，两个椭球型腔体2内侧中部通过微通道6连通，两个椭球型腔体2外侧均通过细管连通气体注射与抽离装置3，两个椭球型腔体2中的一个椭球型腔体2顶部设有腔体入口通道1以及底部设有腔体出口通道4，另一个椭球型腔体2底部设有腔体入口通道1以及顶部设有腔体出口通道4，连续相离散相混合液体通过腔体入口通道1进入椭球型腔体2，提取过程完成后，连续相离散相混合液体通过腔体出口通道4流出。其中腔体入口通道1和腔体出口通道4直径与一个离散相滴的直径相同，直径可取3mm；所述椭球型腔体2的短轴为离散相滴的直径3~5倍，可取15mm；所述微通道6两侧为喇叭型入口，喇叭口的直径等于离散相滴直径，可取3mm；微通道6最窄处直径为提取物直径的3~5倍，可取50μm；所述腔体入口通道1和腔体出口通道4竖直位置对应，腔体入口通道1和腔体出口通道4长度相等；所述气体注射与抽离装置3与微通道6水平位置对应；所述椭球型腔体2、腔体出口通道4和微通道6材质为透明和透光的PDMS（聚二甲基硅氧烷）材质。实施例3如图1和3至5所示，该液滴包含物的提取装置，包括腔体入口通道1、椭球型腔体2、气体注射与抽离装置3、腔体出口通道4、装置体5和微通道6，装置体5内部呈左右对称分布设有椭球型腔体2，椭球型腔体2长轴沿竖直方向放置，两个椭球型腔体2内侧中部通过微通道6连通，两个椭球型腔体2外侧均通过细管连通气体注射与抽离装置3，两个椭球型腔体2中的一个椭球型腔体2顶部设有腔体入口通道1以及底部设有腔体出口通道4，另一个椭球型腔体2底部设有腔体入口通道1以及顶部设有腔体出口通道4，连续相离散相混合液体通过腔体入口通道1进入椭球型腔体2，提取过程完成后，连续相离散相混合液体通过腔体出口通道4流出。其中腔体入口通道1和腔体出口通道4直径与一个离散相滴的直径相同，直径可取3mm；所述椭球型腔体2的短轴为离散相滴的直径3~5倍，可取10mm；所述微通道6两侧为喇叭型入口，喇叭口的直径等于离散相滴直径，可取3mm；微通道6最窄处直径为提取物直径的3~5倍，可取40μm；所述腔体入口通道1和腔体出口通道4竖直位置对应，腔体入口通道1和腔体出口通道4长度相等；所述气体注射与抽离装置3与微通道6水平位置对应；所述椭球型腔体2、腔体出口通道4和微通道6材质为透透明和透光的PDMS（聚二甲基硅氧烷）材质。以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

权利要求：1.一种液滴包含物的提取装置，其特征在于：包括腔体入口通道（1）、椭球型腔体（2）、气体注射与抽离装置（3）、腔体出口通道（4）、装置体（5）和微通道（6），装置体（5）内部呈左右对称分布设有椭球型腔体（2），椭球型腔体（2）长轴沿竖直方向放置，两个椭球型腔体（2）内侧中部通过微通道（6）连通，两个椭球型腔体（2）外侧均通过细管连通气体注射与抽离装置（3），两个椭球型腔体（2）中的一个椭球型腔体（2）顶部设有腔体入口通道（1）以及底部设有腔体出口通道（4），另一个椭球型腔体（2）底部设有腔体入口通道（1）以及顶部设有腔体出口通道（4），连续相离散相混合液体通过腔体入口通道（1）进入椭球型腔体（2），提取过程完成后，连续相离散相混合液体通过腔体出口通道（4）流出。2.根据权利要求1所述的液滴包含物的提取装置，其特征在于：所述腔体入口通道（1）和腔体出口通道（4）直径与一个离散相滴的直径相同。3.根据权利要求1所述的液滴包含物的提取装置，其特征在于：所述椭球型腔体（2）的短轴为离散相滴的直径3~5倍。4.根据权利要求1所述的液滴包含物的提取装置，其特征在于：所述微通道（6）两侧为喇叭型入口，喇叭口的直径等于离散相滴直径；微通道（6）最窄处直径为提取物直径的3~5倍。5.根据权利要求1所述的液滴包含物的提取装置，其特征在于：所述腔体入口通道（1）和腔体出口通道（4）竖直位置对应，腔体入口通道（1）和腔体出口通道（4）长度相等。6.根据权利要求1所述的液滴包含物的提取装置，其特征在于：所述气体注射与抽离装置（3）与微通道（6）水平位置对应。7.根据权利要求1至6任意一项所述的液滴包含物的提取装置，其特征在于：所述椭球型腔体（2）、腔体出口通道（4）和微通道（6）材质为透明和透光的材质。

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