本发明专利技术提供了一种控制微液滴生成装置、生成方法及用途，所述的控制微液滴生成装置包括通过液体管路连接的压力平衡模块和压电喷头；所述的压电喷头包括毛细管和设置于毛细管外周部分区域内的压电陶瓷，所述压电陶瓷电性接入供电模块，所述压力平衡模块用于将液体注入毛细管并维持液体在毛细管内不流出。本发明专利技术基于压电陶瓷在不同电压驱动下发生的形变状态不同，通过调节供电模块的驱动电压峰值和驱动电压的输出波形来控制毛细管的周期性挤压和扩张，从而形成不同尺寸的微液滴，解决了传统微滴生成方式成本高、操作繁琐等问题，提高了微滴生成的可控性和自动化程度。微滴生成的可控性和自动化程度。微滴生成的可控性和自动化程度。
【技术实现步骤摘要】
一种控制微液滴生成装置、生成方法及用途
[0001]本专利技术属于微液滴生成
，涉及一种控制微液滴生成装置、生成方法及用途。
技术介绍
[0002]目前在医学临床检验、纳米材料制备、食品及环境检测、生化分析等应用领域都有着对微量液体精确操作的广泛需求。微量液体操作的核心技术之一是把微升量级的液体进一步分割为纳升甚至皮升体积的微反应体系。微反应体系生成的一个主要技术分支是乳化微液滴生成。
[0003]近些年来，在文献中报道了多种微液滴生成技术，如膜乳化法、喷雾乳化法、微流控芯片法、吐液枪头注射/喷射法等。其中，吐液枪头注射/喷射法作为最新的微液滴生成技术，在微液滴的生成方面及耗材成本控制方面均具有良好的应用前景。一般的吐液枪头注射/喷射法需要吐液枪头在液面上下切割运动以生成微液滴。但这种方法会在液面形成不稳定的驻波，微液滴的生成过程不稳定。
[0004]CN109746059A公开了一种微液滴生成系统，所述微液滴生成系统包括所述微液滴生成系统包括第一部件和第二部件，第一部件和第二部件固定连接；所述第一部件是微液滴生成芯片，用于微液滴的生成；所述第二部件是微液滴样品加样和生成微液滴收集装置，用于第一部件的油相样品和水相样品的加样以及生成的微液滴的收集；所述微液滴生成芯片包括有一中心孔；和所述第二部件设置有与每个所述微液滴生成单元相配合的微液滴加样和收集单元。
[0005]CN109746061A公开了一种微液滴生成装置，所述微液滴生成装置包括水平方向布置的二个连续相管道和一个垂直方向布置的离散相管道，每个所述连续相管道依次包括均一连续相主管道、逐渐变窄的连续相缓冲管道和均一连续相微液滴生成管道，所述离散相管道依次包括均一离散相主管道、离散相缓冲管道和均一离散相微液滴生成管道。
[0006]CN112619719A公开了一种用于数字PCR的液滴生成微型装置，该液滴生成微型装置包括外容器、内容器和微液滴生成结构，外容器设有第一容纳腔，第一容纳腔内容纳有稳定液，微液滴生成结构浸没于稳定液内，内容器收容在第一容纳腔内；内容器设有第二容纳腔，以用于收容待测液，微液滴生成结构包括微液滴生成流道，内容器与微液滴生成结构连接，第二容纳腔与微液滴生成流道连通；内容器上还设有进气管道，以将第二容纳腔与外界连通，外界的气体通过进气管道进入第二容纳腔，以推动待测液进入微液滴生成结构并经过微液滴生成流道形成微液滴，微液滴由微液滴生成流道排出至稳定液内。
[0007]虽然有诸多方案能用于微滴生成，但都存在操作繁琐，成本较高的问题。
技术实现思路
[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种控制微液滴生成装置、生成方法及用途，本专利技术基于压电陶瓷在不同电压驱动下发生的形变状态不同，通过调节供
电模块的驱动电压峰值和驱动电压的输出波形来控制毛细管的周期性挤压和扩张，从而形成不同尺寸的微液滴，解决了传统微滴生成方式成本高、操作繁琐等问题，提高了微滴生成的可控性和自动化程度。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种控制微液滴生成装置，所述的控制微液滴生成装置包括通过液体管路连接的压力平衡模块和压电喷头；所述的压电喷头包括毛细管和设置于毛细管外周部分区域内的压电陶瓷，所述压电陶瓷电性接入供电模块，所述压力平衡模块用于将液体注入毛细管并维持液体在毛细管内不流出。
[0011]本专利技术基于压电陶瓷在不同电压驱动下发生的形变状态不同，通过调节供电模块的驱动电压峰值和驱动电压的输出波形来控制毛细管的周期性挤压和扩张，从而形成不同尺寸的微液滴，解决了传统微滴生成方式成本高、操作繁琐等问题，提高了微滴生成的可控性和自动化程度。
[0012]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述压力平衡模块为柱塞泵或气压泵。
[0013]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述毛细管的材质包括玻璃、硅胶或塑料。
[0014]第二方面，本专利技术提供了一种控制微液滴生成方法，采用第一方面所述的微液滴生成装置生成微液滴，所述的微液滴生成方法包括：
[0015]压力平衡模块将液体注入毛细管并维持液体在毛细管内不流出，供电模块向压电模块提供周期性变化的输出电压，压电模块在输出电压的作用下发生周期性的拉伸形变和压缩形变，从而带动毛细管的管径呈周期性的径向扩张和径向收缩，在周期性的径向扩张和径向收缩过程中，毛细管内储存的液体由出口端喷出形成微液滴。
[0016]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的微液滴生成方法具体包括如下步骤：
[0017](Ⅰ)压力平衡模块将液体注入毛细管，在初始状态下，此时压电模块和毛细管均未发生形变，通过压力平衡模块维持毛细管内的压力，使得出口端处的液体界面与出口端平齐；
[0018](Ⅱ)供电模块向压电模块提供正电压时，压电模块由初始状态发生拉伸形变，带动压电模块对应的毛细管段的管径沿径向扩张，此时出口端处的液体界面内凹；
[0019](Ⅲ)供电模块向压电模块提供的电压由正电压转变为负电压，压电模块由拉伸形变转变为压缩形变，带动压电模块对应的毛细管段的管径由径向扩张状态转变为径向压缩状态，从而将出口端的液体挤出形成微液滴；
[0020](Ⅳ)交替重复步骤(Ⅱ)和步骤(Ⅲ)，供电模块在输出正电压和负电压之间进行周期性地交替切换，使得微液滴呈周期性喷出或单点喷出。
[0021]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述供电模块的输出电压呈波形变化，通过控制电压的输出波形的振幅和频率，进而控制微液滴的尺寸和喷出频率；
[0022]优选地，所述输出电压的波形为标准方波、正弦波或梯形波。
[0023]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述供电模块输出电压的周期性变化频率为50～1500Hz，例如可以是50Hz、100Hz、200Hz、300Hz、400Hz、500Hz、600Hz、700Hz、800Hz、900Hz或1000Hz、1100Hz、1200Hz、1300Hz、1400Hz或1500Hz，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0024]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述正电压的峰值电压为10～50V，例如可以是
10V、15V、20V、25V、30V、35V、40V、45V或50V，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0025]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述负电压的峰值电压为
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50～
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10V，例如可以是
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50V、
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45V、
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40V、
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35V、
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30V、
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25V、
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20V、
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15V、
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10V，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0026]第三方面本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种控制微液滴生成装置，其特征在于，所述的控制微液滴生成装置包括通过液体管路连接的压力平衡模块和压电喷头；所述的压电喷头包括毛细管和设置于毛细管外周部分区域内的压电陶瓷，所述压电陶瓷电性接入供电模块，所述压力平衡模块用于将液体注入毛细管并维持液体在毛细管内不流出。2.根据权利要求1所述的控制微液滴生成装置，其特征在于，所述压力平衡模块为柱塞泵或气压泵。3.根据权利要求1或2所述的控制微液滴生成装置，其特征在于，所述毛细管的材质包括玻璃、硅胶或塑料。4.一种控制微液滴生成方法，其特征在于，采用权利要求1
‑
3任一项所述的微液滴生成装置生成微液滴，所述的微液滴生成方法包括：压力平衡模块将液体注入毛细管并维持液体在毛细管内不流出，供电模块向压电模块提供周期性变化的输出电压，压电模块在输出电压的作用下发生周期性的拉伸形变和压缩形变，从而带动毛细管的管径呈周期性的径向扩张和径向收缩，在周期性的径向扩张和径向收缩过程中，毛细管内储存的液体由出口端喷出形成微液滴。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的控制微液滴生成方法，其特征在于，所述的微液滴生成方法具体包括如下步骤：(Ⅰ)压力平衡模块将液体注入毛细管，在初始状态下，此时压电模块和毛细管均未发生形变，通过压力平衡模块维持毛细管内的压力，使得出口端处的液体界面与出口端平齐；(Ⅱ)供电模块向压电模块提供正电压时，压电...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡杰，缪志刚，巩燕，李宗浩，孔梦奇，杨仁杰，徐峰，
申请(专利权)人：苏州缔因安生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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