[發明專利]一種三維并聯式多重乳液快速制備裝置

有效

• 申請號: 201710561391.8
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107433213B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 陳永平;陳俊;劉向東
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 32200 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 張惠忠

本發明公布了一種三維并聯式多重乳液快速制備裝置，包括一個內流體分配通道，其上連接有內流體入口接管；若干個外流體分配通道，其上連接有外流體入口接管；一個乳液收集通道，其上連接有出口接管；所述內流體分配通道和乳液收集通道之間連接有若干個乳液生成單元，并且所述乳液生成單元分別與每個外流體分配通道連接。這種三維并聯式多重乳液生成裝置，采用模塊化設計，具有良好的可擴展性和高空間利用率，可以實現多重乳液的快速、高效生產；同時，裝置內流體分配均勻，避免了流動死區，從而保證了乳液生產的高度單分散性和均一性。

技術領域

本發明涉及多重乳液的制備領域，特別涉及一種三維并聯式多重乳液快速制備裝置。

背景技術

多重乳液是一種高度結構化的特殊多相流體結構，它是多組分流體互相嵌套構成。多重乳液液滴特殊的核殼結構使得其可以用于選擇性提取、提純、口服給藥、胃腸通道的毒素吸收等等，它在生物醫學、食品、化工等行業有著廣泛的應用。傳統的多重乳液制備方法通常存在制得的多重乳液液滴球形度不高、液滴大小不均一、單分散性差等諸多問題。此外傳統的生產裝置分配通道很長，流動死區很大，制備效率低。故迫切需求開發高度單分散的多重乳液的制備方法與可控性更好、流動死區更小、生產效率更高的制造設備。目前高品質多重乳液制備工藝中最具發展前景的當推微流控裝置。基于微流控的多重乳液制備技術具有高度的可控性和原料利用率，所制備的多重乳液單分散性好、均一度高、球形度好，在生物醫學、化學化工等領域有著廣闊的應用前景。

微流控的關鍵核心就是微流控芯片，它決定著多重乳液的質量和產率。通常的多重乳液微流控裝置多為單通道的，一次只能產生一個多重乳液液滴，生產率低且生產耗時長，阻礙了微流控技術在多重乳液實際生產中的應用。

提高多重乳液的生產效率可以采用多個乳液生成通道并聯的形式，然而并聯的制備通道需要達到很高的均一度才能保證所制得的乳液的均一性，但是這樣需要更高的制造精度。

目前傳統的制造技術已經無法滿足制造的要求。此外還可以采用將流體分配到各個生產單元的方法，這個方法對通道的制作要求低，但很難保證每個生產單元中的流體速度都一致，很難保證乳液單分散性。

當前主流的一些加工并聯式液滴生成裝置的方法都只能在二維層面，例如軟光刻技術、微加工技術等等。這樣會形成大量的流動死區，空間利用率低，不利于裝置的微型化。

發明內容

本發明的目的是提供一種三維并聯式多重乳液快速制備裝置，其能夠減少微流控裝置體積、優化分配通道，實現流體均勻分配、保證乳液液滴球形度與單分散性并大幅度提高多重乳液的制備效率。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種三維并聯式多重乳液快速制備裝置，包括一個內流體分配通道，其上連接有內流體入口接管；若干個外流體分配通道，其上連接有外流體入口接管；一個乳液收集通道，其上連接有出口接管；所述內流體分配通道和乳液收集通道之間連接有若干個乳液生成單元，并且所述乳液生成單元分別與每個外流體分配通道連接。

通過上述方案，這種三維并聯式結構集成度高，能夠合理優化裝置布局，有效避免流動死區。所述裝置中并聯有多個乳液生成單元，且乳液生成單元的個數可以根據生產需要進行增加，這樣能夠很好地保證乳液的快速、高效制備。此外，所述多個并聯的乳液生成單元共用一個流體分配通道，這既可以減少流體入口數量，簡化裝置結構，減少空間體積，又可以統一管理和分配各層流體，保證制得乳液的均一性。

進一步的，所述乳液生成單元包括中部設置的一主通道，主通道兩側對稱設置有若干對支路，每對支路的兩個端部分別與一個外流體分配通道連接。

通過上述方案，這種對稱設計能夠讓主通道內的流體始終受到對稱的剪切力，避免液滴粘黏管道內壁，從而保證乳液液滴的球形度和單分散性。