[发明专利]一种液滴流微反应器的集成装置

权利要求书

1.一种液滴流微反应器的集成装置，包括玻璃基片（1），芯片（2）和液体通道（11），其特征在于：所述芯片（2）设置在玻璃基片（1）上，液体通道（11）设置在芯片（2）上，液体通道（11）的起始端设有液体入口Ⅰ（3），液体通道（11）的一侧的垂直方向上设有三个平行排列的液体入口Ⅱ（4）、液体入口Ⅲ（5）和液体入口Ⅳ（6），液体通道（11）的末端设有扩张部分（12），所述扩张部分（12）包括位于液体通道（11）末端两侧对称的圆弧段，两侧圆弧段之间的开口分成四个相邻分支，分支的末端设有液体出口Ⅰ（7）、液体出口Ⅱ（8）、液体出口Ⅲ（9）和液体出口Ⅳ（10）。

2.根据权利要求1所述的液滴流微反应器的集成装置，其特征在于：所述芯片（2）和液体通道（11）均采用PDMS聚二甲基硅氧烷材料制成。

3.根据权利要求1所述的液滴流微反应器的集成装置，其特征在于：所述圆弧段的末端到两段圆弧段连接后的中点形成的两边与四个相邻分支开口处的四边组成一个等边六边形。

4.根据权利要求1所述的液滴流微反应器的集成装置，其特征在于：所述芯片（2）长度为25mm，宽度为10mm，厚度为5mm；所述液体通道（11）高度为0.1mm，宽度为0.1mm；所述液体入口Ⅰ（3）、液体入口Ⅱ（4）、液体入口Ⅲ（5）、液体入口Ⅳ（6）、液体出口Ⅰ（7）、液体出口Ⅱ（8）、液体出口Ⅲ（9）和液体出口Ⅳ（10）的直径均为0.1mm；所述液体入口Ⅱ（4）、液体入口Ⅲ（5）和液体入口Ⅳ（6）相邻两者之间距离为3mm，液体入口Ⅱ（6）与其同方向的液体出口Ⅰ（7）之间的水平距离为9mm；所述扩张部分（12）的圆弧段半径为0.15mm。

5.一种利用如权利要求1-4中所述液滴流微反应器的集成装置进行液滴反应的方法，其特征在于：给液体进口Ⅰ（3）中注入油相，液体入口Ⅱ（4）、液体入口Ⅲ（5）和液体入口Ⅳ（6）中分别注入水相，三个入口的水相分别含有不同的化学物质且三者可以相互反应，通过控制液体入口Ⅱ（4）、液体入口Ⅲ（5）和液体入口Ⅳ（6）的流量，在对应的通道处生成不同大小的微液滴，微液滴大小不同会有不同流速，进而小液滴会追上大液滴发生融合，当融合的液滴到达扩张部分（12）时，由于通道的扩张效应，较大的粒子会受到一个升力作用，从而使得粒子偏离原来的流线的轨迹，实现大小粒子的分离，并在液体出口Ⅰ（7）、液体出口Ⅱ（8）、液体出口Ⅲ（9）和液体出口Ⅳ（10）处实现液滴的收集。

6.根据权利要求5所述的进行液滴反应的方法，其特征在于：所述液滴的收集是通过调节液体出口Ⅰ（7）的流量使不同大小的微液滴进入不同的通道，并且可以使指定大小的微液滴进入指定的通道，从而实现特定大小液滴流出位置的控制；液滴流出位置的确定如下：

其中Wo 是夹流区宽度即液体通道11的宽度，η 为液体出口Ⅰ（7）的流出比，D为液滴直径，N_B为总的流出通道即液体出口的个数，N为液体出口Ⅰ（7）、液体出口Ⅱ（8）、液体出口Ⅲ（9）和液体出口Ⅳ（10）的编号，四者的编号依次增大，当液滴直径D满足方程时，液滴会流入第N个通道。