[发明专利]一种规模化制备液滴的微流控模块

摘要

本发明涉及一种规模化制备液滴的微流控模块，采用多级模块化放大策略，模块设计包括并联、堆叠两个放大过程，多个模块集成运行实现工业级产量需求；N为每个芯片组并联通道个数，M为每个模块堆叠芯片组个数，则整个模块包括N×M个通道数，若Q为集成模块数，则总产量P＝η×(N×M×Q)，与N，M，Q分别成正相关，其中η为单通道产量。实际应用中，可根据对空间利用、产量需求、所得产品特征参数等来合理权衡三个参数，达到最优的一种效果。应用本发明所涉及的规模化制备液滴的微流控模块，或者基于此模块的微流控系统，实现规模化的液滴或乳液产量，作为模版可以合成具有功能性的颗粒材料，广泛应用于生物医药，化学化工，材料制备等领域。

主权项

一种规模化制备液滴的微流控模块，其特征在于，其具体实现方式为：（1）每个芯片组由三个功能区组成，分别为连续相和分散相流体分配功能区和液滴制备功能区，以及若干辅助区；（2）为防止三个功能区的通道交叉或者流体接触，三个功能区布置在不同的平面层，并由辅助层隔开，以合理的次序排布，实现芯片组的功能要求；（3）芯片组中并联制备通道的数目N根据空间利用及相关加工设备决定，芯片组基体尺寸越大，并联的通道数越多；（4）为实现良好的微流体分配效果，流体分配功能区采用蛇行通道，由中间缓冲区经蛇形通道分配到液滴制备区各个单元入口；（5）蛇形分配的设置情况按照实现流体均匀分布的准则进行计算校核，保证在满足均匀性要求的条件下，尽量减少空间的利用；（6）每个芯片组额外设置两个通孔，以组成竖直通道，且与各分配功能区中间缓冲区相连，这是第二级放大叠加过程的核心；（7）多个芯片组竖直叠加成模块，由于流经分配功能区中间缓冲区时下游存在较大的液相阻力，不同芯片组的高度差产生的压力变化可忽略，实现比较均匀的竖直方向的流体分配；（8）整个模块堆叠芯片组的数量M可由实际情况确定，堆叠数量越多，产量越高，效率越高，但是会降低产品的特征参数；反之，堆叠数量越少，产品的特征参数越好；（9） 第一组芯片竖直管路连接相应的给样泵，最后一组芯片连接盲孔结构，模块完成；整个模块只需要一组泵的驱动，减少了泵的消耗；（10）所有芯片组结构完全一样，多级放大是针对某特定的重复单元在多个维度上进行放大，更适合批量化加工；（11）模块运行数量Q之间相互独立，根据实际产量需求，适合的增加或减少工作的模块数量，操作灵活性更大。