基于阶梯乳化的微流控技术在医学领域中的应用*

范盼盼，郑国侠 综述,王云华△ 审校

1.大连大学医学院，辽宁大连 116622;2.大连大学环境与化学工程学院，辽宁大连 116622

微流控技术是将微通道、微电极、反应室、微阀、微传感器集合在一块芯片上，在微米尺度空间操控、处理、分析纳升或微升体积的液体[1]。其中，液滴微流控主要是对微通道内不混溶的多相流产生的液滴进行研究[2]，已经在分子检测、药物传送系统、食品和微凝胶等领域广泛应用[3-4]。这些领域大多要求液滴具有高单分散性、高生产率以及稳定的液滴大小。

传统产生均质液滴的技术有T型通道法和流动聚焦法。液滴的产生主要依靠分散相流动产生的剪切力，因而需要对流速进行极其精确的控制来确保液滴大小的一致性[5]。最近几年，阶梯乳化已成为另一种产生稳定尺寸液滴的重要方法，其主要特点就是可以同时使用平行的大规模喷嘴阵列以实现高通量的液滴生产[6]。本文将介绍阶梯乳化的理论、应用研究以及其发展方向。

1 阶梯乳化

KAWAKATSU等[7]于1997年首次提出阶梯乳化。初期主要基于实验现象和数值模拟对液滴形成的机制进行研究[8]。随后，运用几何模型的方法来研究该过程[9]，目前广泛接受的是用与结构几何相关的准静态机制来解释液滴的形成[10]。

准静态机制基于3个假设：(1)分散相不能湿润通道壁来形成液滴；(2)忽略重力作用；(3)该系统以准静态方式进行。首先，含有表面活性剂的连续相先充满整个芯片，分散相沿着浅通道流动。如图1，h为通道高度，H为反应室高度。……