[发明专利]基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置及方法，属于微流控技术领域，该装置主要由振动的压电悬臂梁带动探针干扰未破碎的射流柱，所述探针粘接在压电悬臂梁的自由端附近；所述射流柱通过基于液驱流动聚焦形成，驱动液从驱动液入口流经圆孔，对由针管通入的微液滴相提供剪切力形成稳定的锥形，微液滴相进而穿过圆孔形成射流柱，容器里面的液体通过出口流出。当加压电悬臂梁的扰动时，压电悬臂梁的振动带动探针干扰射流柱，本发明技术方案通过控制压电悬臂梁的驱动电压、驱动频率或驱动波形来控制射流柱破碎产生的微液滴尺寸、生成频率。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，尤其涉及一种基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置及方法。

背景技术

微滴的形成过程很直观地说明了微流体处理的复杂性。与表面张力有关的相对小的力在微滴形成过程中产生高度的非线性且对外部干扰异常敏感。从连续液相形成液滴，需要引入能量进而转换成微滴形成后的表面能量。当此能量仅来源于流体压力，并无外界能量输入时，为被动控制；相反，在微滴生成过程中，有外界能量输入时为主动控制。被动控制的经典结构为：T型和流动聚焦型。这两种结构的被动控制主要是通过改变流量或压力来实现。被动控制的最大问题是：响应时间太长，通常为几秒钟甚至几分钟。较长的响应时间主要受制于相对较大的流体阻力。在预先设置好的流量与压力下，此时若想得到一个特定尺寸的微滴，唯一的办法就是调节液体属性和通道的形状。根据外部输入能量类型的不同，微滴主动控制生成主要分为：热控制、磁控制、气驱/液驱控制和压电控制等。由于压电驱动具有很快的响应，一般可达到200μs，所以对于压电主动激励制备微液滴的研究受到越来越多的关注，目前压电扰动的引入主要针对微流控芯片，且均在射流形成之前，如在进口管道上引入压电圆片、压电双晶片或压电叠堆的振动来控制微液滴形成的体积或频率。相比于微流控芯片的微液滴制备，利用液驱流动聚焦的微液滴制备具有很多优势，如低成本，高包封率，高产量等。二维平面的微流控芯片技术所生成的微液滴经常与腔壁接触而变形。目前对基于液驱的流动聚焦，通常是改变流量来改变生成微液滴的尺寸和生成频率，但是改变的幅度有限，流量太大和太小都不易行程稳定的锥形，而且生成的微液滴尺寸均匀度差，常伴有卫星液滴的出现，因此如何对外部的扰动的影响也小，浸润性问题也得到进一步改善的进行主动制备微液滴是需要解决的问题。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置及方法，通过主动控制制备微液滴。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置，包括:

压电装置和探针；其中，

所述压电装置设在射流柱容器的上方，所述探针设置在所述压电装置上，所述探针的前端伸入所述射流柱容器的液体内并处于所述射流柱容器内射流柱上方，所述压电装置能振动带动所述探针振动干扰未破碎的射流柱形成微滴。

本发明实施例方式还提供一种基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备方法，采用本发明所述的主动制备装置，包括以下步骤：

通过控制所述主动制备装置的压电装置的驱动电压、驱动频率或驱动波形来控制所述探针干扰射流柱破碎产生的微液滴尺寸和生成频率，所述驱动电压小于压电装置的击穿电压，所述驱动频率为压电装置及探针在液体中的振动频率，所述驱动波形为正弦波、方波或锯齿波中的任一种。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的基于液驱流动聚焦射流扰动的微液滴主动制备装置及方法，其有益效果为：

能准确的控制扰动过程，方便的通过主动控制制备所需尺寸、生成频率的微液滴。

附图说明