本發(fā)明屬于微流控，具體涉及乳液規(guī)?；a用剪切單元及其生產設備。

背景技術：

1、乳液是由兩種或更多種互不相溶的液體混合而成的穩(wěn)定系統(tǒng)。一種液體被細微地分散到另一種液體中，形成了一個連續(xù)的分散相（通常是小球形的乳液），這個過程由表面活性劑或乳化劑來穩(wěn)定。乳液目前被廣泛的應用于化妝品、單細胞包裹、基因測序、微結構材料制備等領域，為人們的生活和生產提供了便利和幫助。特別地，以乳液為模板制備的微球廣泛應用于藥物遞送、生物技術、醫(yī)療器械、層析介質等眾多領域。在醫(yī)療器械領域，目前均以非均一乳液為模板制備栓塞微球，從而使得栓塞微球產品的均一性較差，其在臨床使用中難以達到栓塞終點，容易形成栓塞空隙，影響栓塞治療效果；在藥物遞送領域，也是以非均一乳液為模板來制備載藥微球，一方面，微囊的薄膜厚度不均一導致藥物釋放速率不一致，另一方面，較寬的粒徑分布直接影響藥物的釋放位置，粒徑分布較寬將造成藥物釋放缺乏一致性，降低生物利用度；在層析介質領域，大多以非均一的乳液為模板制備層析介質微球，由于制備出來的微球粒徑不均一，制備的微球在分離過程中小的凝膠珠會在柱子中聚集到大凝膠珠之間的空隙中，使得分離壓力增大，嚴重時會導致分離無法進行。由此可知，均一乳液的應用將會越來越廣泛，這將推動乳液衍生產品在各行各業(yè)發(fā)揮更重要的角色。

2、為了制備更為均一的乳液，首先采用的方法是采用濾網將均質乳化制備的乳液進行篩分，但是該方法制備的微球產品粒徑的均一性依然不高，而且會造成原材料的浪費，且容易造成產品污染，導致生產成本的提高。為了進一步改善微球產品粒徑均一性，研究者們開發(fā)了膜乳化的方法，但是該方法制備的乳液的偏差依然較大，同時也存在設備成本高、操作復雜性、工藝參數敏感性等問題，這些問題一定程度是限制了該方法在一些應用中的廣泛推廣和應用。為了進一步提高乳液的均一性，擴大乳液衍生產品在各行業(yè)的應用，研究者采用微流控芯片實現了連續(xù)相流體對分散相流體的可控剪切，制備了高度均一且單分散性良好的乳液，也就是微流控方法。但由于微流控芯片結構、已有設備條件等受限，微流控制備乳液產量低，很難投入到工廠中進行大規(guī)?；?、工業(yè)化連續(xù)生產。

3、公開號為cn217189486u，公開日為2022.08.16的中國專利公開了一種多通道制備乳液的生產設備，包括連續(xù)相分配單元和分散相分配單元，連續(xù)相分配單元包含接受管、多通連續(xù)水相分配管以及注射管，分散相分配單元包含多通連續(xù)油相分配管以及堵頭；多通連續(xù)水相分配管包含若干橫向流道以及與其正交的縱向流道，縱向流道上設有連續(xù)水相入口，接受管從一側伸入多通連續(xù)水相分配管的橫向流道至正交點位置；相對應的，多通連續(xù)油相分配管包含若干橫向流道以及與其正交的縱向流道，縱向流道上設有連續(xù)油相入口，橫向流道一側裝有用以密封的堵頭；注射管的一端伸入多通連續(xù)油相分配管的橫向流道，另一端伸入多通連續(xù)水相分配管的橫向流道至正交點位置，接受管的管口與注射管的管口呈環(huán)套式，用以形成環(huán)隙流道；多通連續(xù)油相分配管通過安裝限位柱與多通連續(xù)水相分配管連接。可一定程度上提高微流控制備乳液的產量。由于設備剪切單元處采用的剪切方式和通道尺寸限制，該設備的通道的流體阻力較大，所述微流控剪切設備僅適用于低粘度體系剪切。而目前制備乳液的載體材料主要分為天然高分子乳液(如聚乙烯醇乳液，白蛋白乳液，明膠乳液，殼聚糖等)和合成聚合物乳液(如聚乳酸乳液)等高粘度體系，使用該微流控剪切設備無法制備均一的乳液，因此本方案所實現放大生產的乳液體系可用性不強，難以真正解決市場所需產品的均一性問題。

4、公開號為cn110643488a，公開日為2020.01.03的中國專利公開了一種微流控乳液操縱分割裝置，所述微流控乳液操縱分割裝置包括進樣部、連接部、乳液切分部、乳液收集部；所述進樣部、連接部、乳液切分部、乳液收集部一體化順次連通；所述進樣部包括油相進樣通道和樣品進樣通道，所述油相進樣通道與所述連接部連通，所述樣品進樣通道與所述連接部連通，并由所述連接部將所述進樣部輸出的油相和樣品混合液輸送至所述乳液切分部；所述乳液切分部由若干一體化的y型三通管順次連接構成，使所述乳液切分部具有一個進液口和若干出液口，所述進液口與所述連接部接通；每個所述y型三通管分叉的夾角為45°～180°，并且順次連接的相鄰y型三通管中前一個y型三通管的通道寬度大于或等于后兩個y型三通管的通道寬度，后兩個y型三通管的通道寬度相同；所述乳液收集部一體成型于所述乳液切分部的出液口處以實現對所述乳液切分部分割得到的乳液的收集。該微流控乳液操縱分割裝置y型三通管的深度一致，乳液經過y型三通管多次切分后尺寸不斷變小，后幾級通道深度遠大于乳液尺寸，則容易出現乳液追尾情況，造成后續(xù)乳液分裂尺寸不均一；且該裝置通道深寬限制均不超過120μm，通道流量和乳液尺寸受限，則難以放大尺寸較大的乳液生產量，無法實現乳液規(guī)?；a使用。

5、因此亟待開發(fā)一種新型的均一乳液制備設備，不僅可以實現均一乳液的大批量工業(yè)制備，還可以同時實現低粘度流體和高粘度流體的均一乳化，從根本上克服目前制備方法的不足以及由此帶來的乳液應用上的缺陷。

技術實現思路

1、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種新型乳液規(guī)?；a用剪切單元及其生產設備，通過設計生產設備的結構，不但可以滿足均一乳液高產量的生產需求，還可以節(jié)約生產場地，減少泵的使用數量，節(jié)約大量生產成本。該剪切單元結構在實現乳液粒徑均一條件的同時，也解決了生產設備無法剪切高粘度流體的困難。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的：

3、乳液規(guī)?；a用剪切單元，包括進液部件、至少一個被動分裂組件ⅰ和三個被動分裂組件ⅱ，所述被動分裂組件ⅰ包括兩個分支管組件ⅰ，所述分支管組件ⅰ包括依次相連的分支傾斜段ⅰ、分支水平段ⅰ和分支豎直段ⅰ，所述被動分裂組件ⅱ包括兩個分支管組件ⅱ，所述分支管組件ⅱ包括依次相連的分支傾斜段ⅱ和分支豎直段ⅱ，所述進液部件的出料端設置有縮緊口，所述縮緊口與一級混合液總進管相連，所述一級混合液總進管與最上級的分支傾斜段ⅰ，上一級的分支豎直段ⅰ與下一級的分支傾斜段ⅰ相連，最下級的分支豎直段ⅰ與最上級的分支傾斜段ⅱ相連，上一級的分支豎直段ⅱ與下一級的分支傾斜段ⅱ相連，最下級的分支豎直段ⅱ為出料口。

4、優(yōu)選的，所述一級混合液總進管、分支傾斜段ⅰ、分支水平段ⅰ、分支豎直段ⅰ、分支傾斜段ⅱ和分支豎直段ⅱ的截面為矩形。

5、優(yōu)選的，同一級的分支傾斜段ⅰ之間的夾角為θ1；

6、cosθ1=d104+d114-（d103-d113）4/3/2d102d112；其中：d10為一級混合液總進管的深度或上一級的分支豎直段ⅰ的深度；d11為下一級的分支傾斜段ⅰ的深度；

7、同一級的分支傾斜段ⅱ直徑的夾角均為θ2；

8、cosθ2=d204+d214-（d203-d213）4/3/2d202d212；其中：d20為最下級的分支豎直段ⅰ的深度或上一級的分支豎直段ⅱ的深度；d21為下一級的分支傾斜段ⅱ的深度。

9、優(yōu)選的，所述分支水平段ⅰ和分支豎直段ⅰ之間設置有倒角；所述分支傾斜段ⅱ和分支豎直段ⅱ之間設置有倒角。

10、優(yōu)選的，所述進液部件包括相連的第一油相進液管、水相進液管和第二油相進液管，所述第一油相進液管和第二油相進液管與油相進管相連。

11、優(yōu)選的，所述水相進液管位于第一油相進液管和第二油相進液管的中部；所述油相進管位于第一油相進液管和第二油相進液管的中部；所述一級混合液總進管位于兩個分支管組件ⅰ的中部；上一級的分支豎直段ⅰ位于兩個下一級的分支傾斜段ⅰ的中部；最下級的分支豎直段ⅰ位于兩個最上級的分支傾斜段ⅱ的中部；上一級的分支豎直段ⅱ位于兩個下一級的分支傾斜段ⅱ的中部。

12、優(yōu)選的，一級混合液總進管的深度與最上級的分支傾斜段ⅰ的深度相等，一級混合液總進管的寬度大于最上級的分支傾斜段ⅰ的深度；同級的分支水平段ⅰ和分支豎直段ⅰ的深度與通級的分支傾斜段ⅰ的寬度相等，同級的分支水平段ⅰ和分支豎直段ⅰ的寬度與通級的分支傾斜段ⅰ的寬度相等；下一級的分支傾斜段ⅰ的深度與上一級的分支水平段ⅰ的深度相同，下一級的分支傾斜段ⅰ的寬度小于上一級的分支水平段ⅰ的寬度；最上級的分支傾斜段ⅱ的深度與最下級的分支豎直段ⅰ的深度相等，最上級的分支傾斜段ⅱ的寬度小于最下級的分支豎直段ⅰ的寬度；同級的分支傾斜段ⅱ的深度與同級的分支豎直段ⅱ的深度相同，同級的分支傾斜段ⅱ的寬度小于同級的分支豎直段ⅱ的寬度；下一級的分支傾斜段ⅱ的深度與上一級的分支豎直段ⅱ的寬度相等，下一級的分支傾斜段ⅱ的寬度與上一級的分支豎直段ⅱ的寬度相等。

13、優(yōu)選的，所述縮緊口的深度與混合液出液口的深度相等，所述縮緊口的寬度與一級混合液總進管的寬度為1:0.5-2。

14、一種制備均一乳液的生產設備，包括多個剪切單元，每個剪切單元的油相進管與油相分配管相連，所述油相分配管與油相泵相連，每個剪切單元的水相進液管與水相分配管相連，所述水相分配管和水相泵相連。

15、優(yōu)選的，每個油相分配管的長度、寬度和深度均相同。

16、本技術方案的有益效果如下：

17、一、本發(fā)明提供的乳液規(guī)?；a用剪切單元，縮緊口的設置利于粘度較大流體剪切；分支水平段ⅰ的設置有利于減少生產設備使用空間，平緩被動分裂后乳液流速，減少下一級被動分裂乳液撞擊速率，減少衛(wèi)星乳液產生，增大乳液尺寸均一性。

18、二、本發(fā)明提供的乳液規(guī)模化生產用剪切單元，適合的夾角大小有利于乳液產生被動分裂，避免衛(wèi)星乳液的產生，增大乳液尺寸均一性。

19、三、本發(fā)明提供的乳液規(guī)?；a用剪切單元，倒角有利于減少乳液與生產設備內壁的撞擊，減小生產設備內部流阻，增大生產設備流量，且增大了乳液尺寸均一性。

20、四、本發(fā)明提供的乳液規(guī)模化生產用剪切單元，油相進管位于第一油相進液管和第二油相進液管的中部有利于油相在流動聚焦處均勻分布，保證第一油相進液管和第二油相進液管在流動聚焦剪切口處對水相的剪切速率一致，保證剪切乳液尺寸均一。

21、五、本發(fā)明提供的乳液規(guī)?；a用剪切單元，每級被動分裂分支深度漸變用有利于被動分裂處乳液流動速率自調節(jié)，避免出現乳液累積，減小生產設備內部流阻，增大生產設備流量，增大乳液尺寸均一性。

22、六、本發(fā)明提供的一種制備均一乳液的生產設備，整列式生產設備將每個剪切單元油相進液口和水相進液口整合統(tǒng)一，減少計量泵使用數量；整列式生產設備的分散相流量大，產量高。

23、七、本發(fā)明提供的一種制備均一乳液的生產設備，整列式生產設備每個剪切單元通過油相分配管和水相分配管使得進液口分流處長度保持一致，有利于減小流阻，增大整列式生產設備水相入口處流量，增大生產設備產量；油相分配管和水相分配管的深度與剪切單元處深度保持一致，有利于流量的均勻分布，保證流入每個剪切單元的流量相等的同時減小流阻，增大整列式生產設備產量；油相分配管和水相分配管的寬度和長度與每個剪切單元的進液口分流處的長度有關，有利于流量的均勻分布，保證流入每個剪切單元的流量相等的同時減小流阻，增大整列式生產設備產量。