一种振动管路控制T型微流控芯片生成微气泡的方法_CN109701430A

说 明 书
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一种振动管路控制T型微流控芯片生成微气泡的方法
技术领域 [0001] 本发明涉及一种单分散微气泡的生成方法，属于流体机械领域。
背景技术 [0002] 近年来，微流控技术凭借其在科研领域的重要影响和工程领域的特殊应用，得到 了广泛关注。现实的 生产和生活中也形成了很多获得近似单分散微气泡的 方法 ，例如电 解 法、激光激发 、超声波雾化等。而在现有技术之中 ，应 用最为普遍的是基于相关特定结构的 芯片来制备，其可以广泛用于食物传递、药品输送、化学反应、健康监测等其他生物、医疗分 析领域。 [0003] 关于现阶段可以用于产生微气泡的典型微通道结构主要可分为三种：Ｔ型管道、 流动聚焦管道和同轴流动管道。其中T型管道能够实现单分散微气泡序列的形成，其优点在 于结构简单、操作简便。 [0004] 一种典型的T型管道微流体设备如图１所示，它包括两个入口端和一个出口端，水 平入口注入连续相，底端入口注入连续相。两种不混溶的流体在通道内由于表面张力和剪 切力间的相互作用，分散相在界面交界处破裂成单分散的微气泡。 [0005] 由于微气泡在不同场合下应用时所需的尺寸大小要求不同 ，针对T型微流控芯片 生成可控尺寸大小的微气泡也提出了更高的要求。目前T型微流控芯片能生成尺寸可控的 微气泡的方法有如下几种：一是通过重新设计微流控芯片的通道几何结构。但此方法对加 工精度提出了更高的 要求 ，且 制作成本也会大幅提升 ；二是通过改 变两 相流的 粘度和表面 张力来实现对不同尺寸的微气泡产生的控制。但对于给定的流体性质，这种方法难以实现 上述功能 ，因此被限 制了应 用范围 ；三是通过精确分配两相流的压力来控制生成不同 尺寸 的微气泡。而因为这种方法事先需要进行大量的实验记录相关数据，费时费力，造成了人力 和资源的极大浪费 ，因此这种方法在实际 过程同 样不适 用。上述所列的方法在操作过程中 或多或少均存在一定的难点和局限性，而如果仅通过在外部管路中施加一个稳定的机械扰 动 ，就能实现控 制T型微流控芯片生成微气泡的效果 ，这将避开现阶 段技术上的 难点 ，为控 制微气泡的生成开辟了新的角度。
不仅限于该直径。
[0012] [0013] [0014] [0015]
2 .根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的T型微流控芯片的通道宽、高度分别 为100μm、38μm。
3 .根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的振动器为机械式振动器或电磁式振 动器。
4 .根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的液体输入管路为聚乙烯材质的软 管，内径为1mm，气体输入管路为聚乙烯材质的软管，内径也为1mm。
5 .根据权利要求4所述的方法，其特征在于：液体输入管路的流量为0~100μL/min。 6 .根据权利要求4所述的方法，其特征在于：气体输入管路的气压为0~200kPa。 7 .根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于：振动器的振动频率范围为0~ 1kHz，振幅范围为0~10mm。
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CN 109701430 A
(74)专利代理机构 杭州奥创知识产权代理有限 公司 33272
代理人 王佳健
(51)Int .Cl . B01F 13/00(2006 .01) B01L 3/00(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109701430 A (43)申请公布日 2019.05.03
( 54 )发明 名称 一种振动管路控制T型微流控芯片生成微气
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910053143 .1
(22)申请日 2019 .01 .21
(71)申请人 中国计量大学 地址 310018 浙江省杭州市下沙高教园区 学源街258号
(72)发明人 包福兵 鲍鲁威 凃程旭 尹招琴 高晓燕 陈滔厚 张超
泡的方法 ( 57 )摘要
本发明公开了一种振动管路控制T型微流控 芯片生成微气泡的方法。本发明是在现有的T型 微流控芯片微气泡生成系统中 ，通过振动器对液 体输入管路施加连续振动，产生规律的压力波来 驱 动T型微芯片内微气泡的 按需生成 ，实现微气 泡产生速率和微气泡尺度的控制。本发明在连续 相管路中施加一个振幅 、频率均可控的机械振 动 ，通过改 变振 动器的 振幅 和频率来控 制T型微 流控芯片中微气泡的生成，使得微气泡的生成过 程具有高单分散性、高通量以及尺寸可控等诸多 优点 ，显著提高了微气泡生产的效率 ，扩大了该 技术的适用范围。
权利要求书1页 说明书3页 附图2页
CN 109701430 A
CN 109701430 A
权 利 要 求 书
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1 .一种振动管路控制T型微流控芯片生成微气泡的方法，其特征在于：是在现有的T型 微流控芯片微气泡生成 系统中 ，通过振动器对液体输入管路施加连续振动 ，产生规律的 压 力波来驱动T型微芯片内微气泡的按需生成，实现微气泡产生速率和微气泡尺度的控制。
发明内容 [0006] 本发明的目的是针对现有的微流控芯片生成微气泡技术中，微气泡尺寸控制难度 大、实验重复性差、气泡生成不稳定等不足 ，提出了一种振动进液管路控制T型微流控芯片 生成微气泡的方法。 [0007] 为了实现上述发明目的，本发明是在T型微流控芯片微气泡生成系统中，通过振动 器对液体输入管路施加连续振动，产生规律的压力波来驱动T型微芯片内微气泡的按需生 成，实现微气泡产生速率和微气泡尺度的控制。本发明的原理是根据泊肃叶定律，外部扰动 会导致管内的压力波动，造成管内所输送流体的流量发生改变，通过振动器施加的振动来 控制连续相流体的脉冲流量，从而控制微气泡生成的速率和气泡尺度。

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说 明 书
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[0008] 所述的T型通道宽、高度分别为100和38μm，但不仅限于该尺寸。
[0009] 所述的T型通道在PDMS上制作而成，但不仅限于该材料。
[0010] 所述的振动器可以为机械式也可以为电磁式。
[0011] 所述的进液和进气管路为聚乙烯材质的软管，但不仅限于该材料，内径为1mm，但