[发明专利]一种同心化双重乳液的制备装置

权利要求书

1.一种同心化双重乳液的制备装置，其特征在于：包括微流控芯片、双重乳液收集装置、三维电场调心结构、同心图像采集装置、计算机和控制器；

微流控芯片中设置有乳液生成单元和仿生分裂阵列；

乳液生成单元包括乳液生成通道以及沿乳液生成通道依次布设的内相输入通道、中间相输入通道和外相输入通道；

仿生分裂阵列包括依次布设的乳液主通道、n级分裂通道和汇合通道；乳液主通道的前端与乳液生成通道的末端相连接，每级分裂通道的分裂数均为2，n级分裂通道中最后一级分裂通道的分支结构数量为2ⁿ个；

双重乳液收集装置通过双重乳液输出通道与汇合通道的尾端相连接；

每个最后一级分裂通道的外周均设置有三维电场调心结构和同心图像采集装置；

每个三维电场调心结构包括长方体框架和四块导电板；长方体框架同轴套装在最后一级分裂通道的外周，长方体框架的四个侧面各设置一块导电板；

同心图像采集装置设置在导电板前端，用于检测准备进入导电板的双重乳液液滴的同心程度；每个同心图像采集装置均与计算机相连接，计算机与控制器相连接，控制器还与每块导电板相连接；

计算机能根据同心图像采集装置提供的图像，自动计算需对准备进入导电板的双重乳液液滴施加的电场强度大小，并将计算的电场强度大小传输给控制器，控制器指令四块导电块中相对应的两块通电，并施加对应的电场力大小，使双重乳液液滴同心；

计算机采用双重乳液对心算法计算需对准备进入导电板的双重乳液液滴施加的电场强度大小，双重乳液对心算法，包括如下步骤：

步骤1，建立坐标系，包括如下步骤：

步骤11，选择观察对象：当计算机从CCD相机接收的捕捉图像中只有一个双重乳液液滴时，则以该双重乳液液滴作为观察对象；当接收的捕捉图像中包含有多个双重乳液液滴时，取捕捉图像中位于正中间的完整双重乳液液滴作为观察对象；

步骤12，坐标系建立：以步骤11中选择的观察对象的内液滴为基准，以内液滴的中心为原点，以双重乳液液滴的流动方向作为x轴方向，图像中与x轴相垂直的方向作为y轴方向；

步骤2，半轴长度数据读取：在步骤1建立的坐标系中，读取参考对象中双重乳液的内液滴和外液滴沿x轴和y轴的半轴长度；

步骤3，液滴形变度计算：采用如下公式(1)对双重乳液的内液滴和外液滴的液滴形变度进行计算，计算公式为：

式(1)中，L为内液滴或外液滴沿x轴半轴长度，B为内液滴或外液滴沿y轴半轴长度，D为内液滴或外液滴的形变度；其中，D0表示宽扁形，D0表示瘦长形，D_内为内液滴的形变度，D_外为外液滴的形变度；

步骤4，电场强度计算，包括如下步骤：

步骤41，液滴形变度与电毛系数对应关系寻找：形变程度D和电毛细数Ca_E成线性关系，表达式为：

D＝aCa_E+b (4)

式(4)中，a和b为常数，通过实验数据拟合得到；

步骤42，电毛细数Ca_E值确定：将步骤3中计算得到的D_内和D_外按公式(5)进行判断，并确定与观察对象相对应的双重乳液液滴的形变度D′，D′也可简称为观察对象的形变度；

然后，将确定的观察对象的形变度代入公式(4)中，从而得到电毛细数Ca_E值；

步骤43，电场强度E值计算：将步骤42确定的电毛细数Ca_E值代入公式(3)中，从而得到电场强度E值。

2.根据权利要求1所述的同心化双重乳液的制备装置，其特征在于：每个三维电场调心结构均还包括玻璃板，每块导电板前端的长方体框架上均设置有一块玻璃板；每个同心图像采集装置包括光源和CCD相机，光源和CCD相机设置在相对的两块玻璃板外侧。

3.根据权利要求2所述的同心化双重乳液的制备装置，其特征在于：每个同心图像采集装置均包括两个光源和两个CCD相机，两个光源设置在相邻的两块玻璃板外侧，两个CCD相机设置在另外两块相邻的玻璃板外侧，且光源与CCD相机相对。