[發(fā)明專利]一種高粘流體形態(tài)尺寸精準控制的連續(xù)生成裝置

在審

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• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111437783A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設計）人: 嚴佐毅;王東陽;鄭成輝;鄭輝東
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00
• 代理公司: 浙江千克知識產(chǎn)權代理有限公司 33246
• 代理人: 裴金華

本發(fā)明公開了一種高粘流體形態(tài)尺寸精準控制的連續(xù)生成裝置，用于提供動力的離心旋轉(zhuǎn)組件、進料組件、設有出料口的出料組件，所述離心旋轉(zhuǎn)組件包括用于連續(xù)進出料的空心軸組件、用于高粘流體切割或反應的連通微反應器或曲面親疏水旋轉(zhuǎn)組件、驅(qū)動電機，所述進料組件與所述空心軸組件連通，所述空心軸組件至少設有一個高粘流體通道，所述動力裝置用于為所述空心軸組件自轉(zhuǎn)提供動力，所述空心軸組件與所述微反應器或曲面親疏水旋轉(zhuǎn)組件徑向連通，實現(xiàn)對高粘流體連續(xù)進料和出料的工業(yè)化。

技術領域

本發(fā)明屬于流體控制技術領域，具體涉及一種高粘流體形態(tài)尺寸精準控制的連續(xù)生成裝置。

背景技術

流體是物質(zhì)存在的重要形式，流體流動是自然界中最基本的現(xiàn)象，近年來，無論是化學、生物、醫(yī)藥、材料工程等領域等各個領域，人們總是想方設法地控制流體，從而控制過程的反應及傳遞過程，使之服務于人類，特別是微小尺寸的流體，最近數(shù)十年來，全世界各地研究者已近開發(fā)出各式各樣不同的流體控制設備，開發(fā)出不同的微流控芯片或生物芯片等。

流體在微流控芯片內(nèi)不同功能的模塊間輸運依賴流體的流動，涉及流體的驅(qū)動、通斷、混合、捕捉、分離等等，舉微液滴為例，許多研究者將液體分割成液滴進行更小體積操控的液滴技術，利用兩種或多種互不相溶的流體間的流體剪切力及表面張力相互作用，從而導致連續(xù)流體被切斷形成微液滴，常用生成技術途徑有：水動力法T型通道法(T-junctions)、流動聚焦法(Flow focusing)、共流聚焦法(Coflowing)、氣動法、光控法、電動法等等。

然而對于高粘流體，上述方法往往無法實現(xiàn)，同時由于粘度較高時，在細小通道內(nèi)，在流體流動，通斷，混合，捕捉，分離及剪切等操作過程中，壓力急速升高，造成1設備極易發(fā)生泄漏及損壞2流體流動非常不穩(wěn)定，很難較為精確控制高粘流體的形態(tài)和尺寸，3大壓頭高精度的流體驅(qū)動裝置及其配套裝備往往價格昂貴且需特制，同時輸送效果很差。

高粘流體的處理目前只能在生物醫(yī)療及實驗室中，對少量高粘樣品雖然可以采用離心機等方案處理，如公開號為CN104741158A的中國專利，公開了一種利用慣性力產(chǎn)生微液滴的方法和裝置，但是目前的技術還無法實現(xiàn)高粘流體的連續(xù)進料和出料，只能用于微量的樣品，也只能是間歇操作，而無法實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)以及工業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種高粘流體形態(tài)尺寸精準控制的連續(xù)生成裝置，實現(xiàn)對高粘流體連續(xù)進料和出料的工業(yè)化。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是，一種高粘流體形態(tài)尺寸精準控制的連續(xù)生成裝置，用于提供動力的離心旋轉(zhuǎn)組件、進料組件、設有出料口的出料組件，所述離心旋轉(zhuǎn)組件包括用于連續(xù)進出料的空心軸組件、用于高粘流體切割或反應的連通微反應器或曲面親疏水旋轉(zhuǎn)組件、動力裝置，所述進料組件與所述空心軸組件連通，所述空心軸組件至少設有一個高粘流體通道，所述高粘流體由進料組件進料后，進入與進料組件連通的空心軸組件，然后通過高粘流體通道輸出到空心軸組件外，再由出料口排出，所述動力裝置用于為所述空心軸組件自轉(zhuǎn)提供動力，所述空心軸組件與所述微反應器或曲面親疏水旋轉(zhuǎn)組件徑向連通，值得說明的是，流體進入微反應器的過程實質(zhì)為利用兩種或多種互不相溶的流體間的流體剪切力及表面張力相互作用，從而導致連續(xù)流體被切斷形成微液滴即液滴的破裂過程，現(xiàn)有技術中將高粘流體進行尺寸控制的方式分為兩種，一種是在重力場中，通過大壓頭高精度的流體驅(qū)動裝置將高粘流體輸送至微反應器中，由于粘度較高時，高粘流體進入細小的微反應通道，所需的壓力較大，易造成設備的泄漏及損害，同時輸送效果不穩(wěn)定；第二種是在離心力場中，利用離心機對少量的高粘流體進行分批次的液滴破裂處理，無法大批量且連續(xù)的對將高粘流體轉(zhuǎn)為大小可控的微液滴，不適用于工業(yè)化生產(chǎn)，而本方案由于離心力的存在，避免了使用大壓頭高精度的流體驅(qū)動裝置，防止微反應器受壓過度，流體輸送穩(wěn)定，可批量且連續(xù)的處理高粘流體，本方案中的高粘流體粘度大于1000厘泊，但本方案裝置不僅適用于高粘流體，也適用于其他粘度范圍的流體。