[发明专利]一种同心化双重乳液的制备装置

说明书

本发明公开了一种同心化双重乳液的制备装置，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；微流控芯片中设有乳液生成单元和仿生分裂阵列；仿生分裂阵列包括乳液主通道、n级分裂通道和汇合通道；每个最后一级分裂通道的外周均设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；同心图像采集装置用于检测双重乳液液滴的同心程度。本发明制备装置结构紧凑，能够高效可控的制备高质量的双重乳液，同时光学设备、在线监测和电场调控系统可以实时地监测和控制生产的双重乳液高同心度，高球形度和尺寸的均一性，从而实现双重乳液优质化、可控化和高效化生产。

技术领域

本发明涉及一种乳液制备装置，特别是一种同心化双重乳液的制备装置。

背景技术

双重乳液是离散相液滴中包裹更小液滴的高度结构化复杂多相系统。双重乳液这种独特的壳核微结构可以有效地隔离内液滴与连续相间的接触，故而被广泛地用于微存储器、微反应器、微分离器和微结构单元等功能材料的制备中，在废水处理，化学化工，农业，医药，化妆品，食品等领域具有十分普遍的应用前景。

双重乳液面临着大批量制备同心化双重乳液的难题。目前，双重乳液通常是采用制备后调控的方式，即将乳液收集后再通过多物理场进行调控，这种调控方式会造成双重乳液的质量和产量降低，同时制备后附加的物理场调控方式过程复杂，操作难度大，调控效果较差。

微流控技术是一门研究微尺度流体的新兴交叉学科，该技术对于流体的检测、输送、控制都是在微米尺度空间下完成的。微流控技术具有制备装置小、原材料消耗较小等优点，不但可以制备产生形状规则、单分散性好的液滴，而且可以改变流量来控制液滴生成速度。

因此，本发明基于微流控技术，在微流控芯片中集成多分支结构作为分裂通道，这个通道内的分支通道呈2ⁿ(n＞2)的速率增加，能够高效快速的生成数量多、均匀性好、分散性好的双重乳液。此外，通过光源、透镜、玻璃板和CCD相机等设备构建了实时监控结构，实时在线捕捉双重乳液的对心图像。将双重乳液的实时生成信息传递到计算机进行记录和处理，并由设计的电场强度和双重乳液之间的算法计算处理，处理后的信息传递到所述的控制器并传输至所述的三维电场调心单元进行调节，从而保证了双重乳液生成的同心化、球形化和尺寸的均一性，实心了同心化双重乳液的快速、高效和可控制备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种同心化双重乳液的制备装置，该同心化双重乳液的制备装置基于微流控技术，采用分裂通道单元高效生产、实时在线监测调控系统、电场强度和双重乳液之间的算法和平行板电场调心结构，对双重乳液生成过程可控监测并施加电场调控，从而能够较好保证生成双重乳液的高同心化，高球形化和乳液尺寸的均一性，制备效率高、过程可控。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种同心化双重乳液的制备装置，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。