[发明专利]一种基于微流控的球形微粒制备系统与方法

权利要求书

1.一种基于微流控的球形化微粒制备系统，其特征在于，包括流体驱动单元，球形化单元，样品收集单元和连接组件。其中，流体驱动单元包括连续相驱动单元和分散相驱动单元，分别用于控制连续相载液和分散相溶液的流速；球形化单元包括温度控制装置、微孔阵列芯片及起固定连接作用的阵列芯片夹具，分散相驱动单元驱动分散相溶液通过阵列芯片夹具流经微孔阵列芯片，在微孔的作用下挤压成球形化液滴，连续相驱动单元同时驱动连续相载液通过阵列芯片夹具实现对微孔阵列芯片底部球形化液滴的剪切，形成“水包油”状液滴，在温度控制装置的配合下实现含能材料微粒的球形化；样品收集单元用于收集制备的球形化含能材料微粒；连接组件将所述流体驱动单元、球形化单元和样品收集单元依次连接。

2.根据权利要求1所述的基于微流控的球形化微粒制备系统，其特征在于，所述微孔阵列芯片由675μm的硅片加工而成，尺寸为2mm*2.5mm，其上排布有同一孔径的微孔，微孔与微孔之间以一个微孔的直径相间隔；同时，按照孔径划分型号，微孔阵列芯片分别有10μm，20μm，30μm或40μm多种规格。

3.根据权利要求1所述的基于微流控的球形化微粒制备系统，其特征在于，所述阵列芯片夹具由带有微通道的上中下三层结构以及相应的密封螺钉构成，其中上层结构带有1mm的微通道、1个M6螺纹孔及4个M3的通孔，微通道用于分散相的流入，M6螺纹孔用于通过连接组件实现外部管道与阵列芯片夹具的连接，M3通孔用于与中层结构的紧密相连；中层结构两侧带有2个1mm的微通道和2个M6的螺纹孔，分别用于连续相载液的流入与流出和通过连接组件实现外部管道与阵列芯片夹具的连接，中部加工有用于支撑微孔阵列芯片的凹陷平台和4个用于与上层结构紧密固定的M3螺纹孔，底部加工有1mm深的微通道，通过相应的PTFE垫片实现与下层结构的密封；下层结构加工有与中层结构底部相对应的微通道，通过相应的PTFE垫片与中层结构形成密封，中层结构和下层结构上分别有6个M6的通孔和螺纹孔，便于利用螺丝使两者形成密封。

4.根据权利要求3所述的基于微流控的球形化微粒制备系统，其特征在于，上中下三层结构均由PTFE加工而成。

5.根据权利要求1所述的基于微流控的球形化微粒制备系统，其特征在于，该系统可通过将球形化单元并联的方式实现球形化微粒的批量生产，该并联系统包括1组连续相驱动单元和一组分散相驱动单元，两组及以上的球形化单元及相应的样品收集单元，一组连续相驱动单元通过连接组件分流后分别与两组及以上的阵列芯片夹具的中层结构相连，一组分散相驱动单元通过连接组件分流后分别与两组及以上的阵列芯片夹具的上层结构相连，同时控制两组及以上的球形化单元的液体输入。

6.根据权利要求1所述的基于微流控的球形化微粒制备系统的方法，其特征在于，具体制备步骤如下：

步骤一，配制相应的分散相溶液，即将含能材料溶解于相应的溶剂中配制成分散相溶液，置于分散相驱动单元，流速设置为0.1-2.0mL/min，备用；

步骤二，选用与分散相溶液互不相溶的连续相载液并将其置于连续相驱动单元，流速设置为0.2-5.0mL/min，备用；

步骤三，根据所需球形化微粒的粒径选取合适的微孔阵列芯片，并将其置于阵列芯片夹具内，完成阵列芯片夹具的组装。同时，利用连接组件完成流体驱动单元、球形化单元和样品收集单元的连接；

步骤四，开启温度控制装置，温度设置为20-80℃；

步骤五，待温度控制装置的温度达到设定值，开启流体驱动单元，推动连续相载液和分散相溶液流入球形化单元，生成相应的悬浮液；

步骤六，将从球形化单元流出的含能材料悬浮液收集至样品收集单元，进行静置，洗涤、抽滤、干燥，最终获得所需的球形化微粒。