[发明专利]一种利用变换微流控通道制备毫米级颗粒的方法

摘要

本发明提供了一种利用变换微流控通道制备毫米级颗粒的方法，所述方法包括以下步骤：a.制备微流控芯片基本通道；b.制备微流控芯片基本通道的管状配件；c.在微流控芯片基本通道中装配管状配件；d.制备颗粒。本发明的方法利用简单加工和组装工艺获得较为复杂的不同类型微流控通道结构，为不同量级的颗粒制备提供所需的针对性流场，实现了一芯多变，一芯多用，具有通道几何结构可变幻度大、应用尺寸范围宽、可操控性强和低耗高效等特点，可用于稳定连续批量获得百微米至数毫米粒径的单分散颗粒或液滴。

主权项

1.一种利用变换微流控通道制备毫米级颗粒的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a.制备微流控芯片基本通道；b.制备微流控芯片基本通道的管状配件；c.在微流控芯片基本通道中装配管状配件；d.制备颗粒；所述的步骤a包括以下步骤：a1.将长方体形状的玻璃片水平放置在铝箔上面，将铝箔沿着玻璃片的侧面向上折叠包裹玻璃片的四个侧面，铝箔将玻璃片包裹成一个上方开口的空心长方体，得到模具预聚体容器，定义空心长方体的长、高、宽分别为X、Y、Z轴；a2.将表面光滑的、沿X轴方向半径呈阶梯状增大的、具有N段等直段的不锈钢杆Ⅰ水平穿过模具预聚体容器，不锈钢杆Ⅰ的水平对称中心线低于模具预聚体容器的水平对称中心线；在不锈钢杆Ⅰ的水平对称平面上，不锈钢杆Ⅰ的第二等直段两侧对称固定不锈钢杆Ⅱ和不锈钢杆Ⅲ，不锈钢杆Ⅰ的第三等直段两侧对称固定不锈钢杆Ⅳ和不锈钢杆Ⅴ，不锈钢杆Ⅰ的第N等直段两侧对称固定不锈钢杆M‑1和不锈钢杆M，通过固定不锈钢杆，得到所需的微流控芯片基本通道模板；沿X轴负方向，不锈钢杆Ⅱ和不锈钢杆Ⅲ之间的夹角为120°，不锈钢杆Ⅳ和不锈钢杆Ⅴ之间的夹角为120°，直至不锈钢杆M‑1和不锈钢杆M之间的夹角均为120°；N≥5，M≥5；a3.将聚合物与固化剂搅拌混合均匀，形成预聚体溶液, 将预聚体溶液抽真空至无气泡，倒入步骤a1制成的模具预聚体容器中，再次将模具预聚体容器中的预聚体溶液抽真空至无气泡，将模具预聚体容器放在真空干燥箱中，在70℃下固化2~3h，制成微流控芯片基本通道模具；a4.将微流控芯片基本通道模具超声处理30min，拆除模具表面的铝箔和下方的玻璃片，将模具内部的不锈钢杆旋转拔出，得到微流控芯片毛坯，切割微流控芯片毛坯外形，得到微流控芯片基本通道，不锈钢杆Ⅰ形成的通道为通道Ⅰ（1），不锈钢杆Ⅱ形成的通道为通道Ⅱ（2），不锈钢杆Ⅲ形成的通道为通道Ⅲ（3），不锈钢杆Ⅳ形成的通道为通道Ⅳ（4），不锈钢杆Ⅴ形成的通道为通道Ⅴ（5），直至不锈钢杆M形成的通道为通道M；所述的步骤b包括以下步骤：b1. 制备管状配件Ⅰ（6），管状配件Ⅰ为中空圆管，中空圆管的外径小于通道Ⅰ（1）入口的内径；b2. 制备管状配件Ⅱ（7），管状配件Ⅱ为中空圆的锥形管，锥形管的大端直径为不锈钢杆Ⅰ第三阶梯等直段的内径；b3. 制备管状配件Ⅲ（8），管状配件Ⅲ为中空圆的锥形管，锥形管的大端直径为不锈钢杆Ⅰ第四阶梯等直段的内径；b4. 制备管状配件Ⅳ（9），管状配件Ⅳ为中空圆的锥形管，锥形管的大端直径为不锈钢杆Ⅰ第五阶梯等直段的内径；b5. 继续制备管状配件，直至管状配件的锥形管的大端直径为不锈钢杆Ⅰ第N阶梯等直段的内径；所述的步骤c包括以下步骤：c1. 将管状配件Ⅰ（6）插入通道Ⅰ（1）中，管状配件Ⅰ（6）的一端固定在通道Ⅰ（1）的入口处，另一端沿通道Ⅰ（1）的X轴正方向水平延伸；c2. 将管状配件Ⅱ（7）的锥形管的大端在通道Ⅰ（1）的第N等直段处插入通道Ⅰ（1），管状配件Ⅱ（7）的锥形管的小端朝向X轴正方向，管状配件Ⅱ（7）沿X轴负方向前移直至管状配件Ⅱ（7）的大端卡在第三等直段上，得到聚焦和协流复合式通道；c3. 将管状配件Ⅲ（8）的锥形管的大端在通道Ⅰ（1）的第N等直段处插入通道Ⅰ（1），管状配件Ⅲ（8）的锥形管的小端朝向X轴正方向，管状配件Ⅲ（8）沿X轴负方向前移直至大端卡在第四等直段上，得到正向双聚焦通道；或者将管状配件Ⅵ（9）的锥形管的小端在通道Ⅰ（1）的第N等直段处插入通道Ⅰ（1），管状配件Ⅵ（9）的锥形管的大端朝向X轴正方向，管状配件Ⅵ（9）沿X轴负方向前移直至大端卡在第五等直段上，得到反向双聚焦通道；c4. 继续安装管状配件，直至得到具有N段等直段的通道；所述的步骤d包括以下步骤：d1. 管状配件Ⅰ（6）中通入流体Ⅰ；d2. 通道Ⅱ和通道Ⅲ中同时通入流体Ⅱ，所述的流体Ⅱ与流体Ⅰ互不相溶；d3. 通道Ⅵ和通道Ⅴ中同时通入流体Ⅲ，所述的流体Ⅲ与流体Ⅱ互不相溶；d4. 在第N等直段处收集得到乳粒；d5. 将乳粒进行固化，得到颗粒。