[0005] 本发明的目的在于针对现有微针制备微液滴过程存在的微液滴粘针现象，通过对蚂蚁口器复合微结构(疏水刚毛+大颚表面+亲水中舌，具有良好的疏水和亲水特性)进行仿生，提供一种仿蚂蚁口器功能结构的微液滴制备装置及方法。本发明是一种通过疏水纤维(仿疏水刚毛)和亲水纤维(亲水中舌)运动控制实现微液滴制备的方法；是一种通过四束疏水纤维和一束亲水纤维，从一个平面四个方向和平面正下方同时夹住和固定微液滴的方法；是一种通过实时精密驱动，实现微液滴拖拽分离和实时体积计量，从而实现定制体积微液滴制备的方法；是一种集微针注射，多轴微米级精密驱动、显微机器视觉和自动输送的智能化微液滴制备装置。
[0006] 本发明一种仿蚂蚁口器功能结构的微液滴制备装置，包括电控柜、三轴驱动装置、微量进样器、托液组件和吸附输出组件。所述的三轴驱动装置包括第一电动滑台、第二电动滑台和第三电动滑台。第一电动滑台水平设置，并安装在电控柜的顶部。第二电动滑台竖直设置，并安装在第一电动滑台的滑移块上；第三电动滑台安装在第二电动滑台的滑移块上，且倾斜设置。微量进样器的针筒安装在第三电动滑台上，且微量进样器的推杆头由第三电动滑台上的滑移块驱动。
[0007] 所述的托液组件包括操控工作台、托液电缸、疏水纤维束和第一纤维夹具。操控工作台固定在电控柜上。操控工作台上开设有中心孔。多个托液电缸均固定在操控工作台上，且沿着操控工作台上中心孔的周向排列。各个托液电缸的推出杆均朝向中心孔的轴线。各个托液电缸的推出杆上均安装有疏水纤维束。各束疏水纤维束的外端均朝向中心孔的上方。
[0008] 所述的吸附输出组件包括双工位电动滑台、吸附工位电缸、输出吸附电缸、亲水纤维束、第二纤维夹具和疏水滑道。双工位电动滑台安装在电控柜的顶部。双工位电动滑台的滑移块上固定有吸附工位电缸和输出吸附电缸。吸附工位电缸和输出吸附电缸的推出杆竖直向上设置。吸附工位电缸的推出杆上安装有亲水纤维束。输出吸附电缸的推出杆上固定有疏水滑道。疏水滑道倾斜设置。疏水滑道的顶端入口及亲水纤维束的移动轨迹均经过中心孔的下方。
[0009] 作为优选，所述亲水纤维束的周长 Fc＝2πrγsinθ‑Δpπr；其中，Lf是亲水纤维束的周长；θd是亲水纤维束与微液滴的动态接触角；γLV是取决于液体类型的第一常数；γ是取决于液体类型的第二常数；r是液桥半径；θ是微液滴与微量进样器针尖的接触角；Δp为微液滴表面内外压差。
[0010] 作为优选，所述的第一电动滑台、第二电动滑台、第三电动滑台及双工位电动滑台均包括滑架、驱动电机、丝杠和滑移块。丝杠支承在滑架上。滑移块与滑架构成滑动副；固定在滑移块上的螺母与丝杠构成螺旋副。驱动电机固定在滑架上，且输出轴与丝杠的一端固定。
[0011] 作为优选，本发明还包括视觉检测摄像头和控制系统。所述的视觉检测摄像头安装在电控柜上，且朝向操控工作台。控制系统安装在电控柜内，包括触摸屏、电机驱动器和控制器。各个电动滑台及电缸内的电机均通过电机驱动器与控制器连接。视觉检测摄像头的信号输出线与控制器的视频信号输入接口连接。控制器采用PLC。触摸屏安装在电控柜的一侧侧壁上，且通信接口与控制器连接。
[0012] 作为优选，各束疏水纤维束的中心轴线与操控工作台上中心孔的轴线垂直相交于同一点。
[0013] 作为优选，所述托液电缸的推出杆与疏水纤维束通过第一纤维夹具固定连接。吸附工位电缸的推出杆与亲水纤维束通过第二纤维夹具固定连接。第一纤维夹具及第二纤维夹具均由350目不锈钢网片制成。
[0014] 作为优选，所示疏水纤维束及亲水纤维束的直径均为10μm，长度均为10mm。
[0015] 用该仿蚂蚁口器功能结构的微液滴制备装置制备微液滴方法，具体如下：
[0016] 步骤一、在微量进样器内灌入体积目标液体。
[0017] 步骤二、三轴驱动装置驱动微液滴进样器移动，使得微液滴进样器的针尖到达四束疏水碳纤维束的中心轴线交点上方d距离处。d为需要制备的微液滴的直径。微液滴的体积为V1。
[0018] 步骤三、第三电动滑台的滑移块推动微量进样器的推杆头移动，使得微量进样器的针尖挤出体积为V1的微液滴；此时，微液滴在液桥力的作用下被粘附在微量进样器的针尖上。同时，双工位电动滑台驱动吸附工位电缸移动，使得亲水纤维束到达微液滴的正下方。
[0019] 步骤四、各个托液电缸推出，使得各束疏水碳纤维束与微液滴的底部接触。疏水碳纤维束对微液滴产生向上的支撑力。
[0020] 同时，吸附工位电缸推出，使得亲水纤维束的顶端插入微液滴的底部；亲水纤维束对微液滴产生竖直向下的毛细力。
[0021] 步骤五、三轴驱动装置带动微量进样器上升，使微液滴在亲水纤维束的毛细力的作用下与微量进样器的针尖分离。
[0022] 步骤六、吸附工位电缸缩回，使得亲水纤维束与微液滴分离。
[0023] 步骤七、双工位电动滑台驱动对应的滑移块移动，使得疏水滑道的顶端入口到达微液滴的正下方。且输出工位电缸推出，使得疏水滑道的顶端入口与微液滴的间距达到0.5～3mm。
[0024] 步骤八、各个托液电缸缩回，使得各束疏水碳纤维束与微液滴分离，微液滴掉落到疏水滑轨的顶端入口，并被沿着疏水滑轨输出。
[0025] 作为优选，步骤四中，亲水纤维束插入微液滴的深度
[0026] 本发明具有的有益效果是：
[0027] 本发明受蚂蚁口器复合微结构(疏水刚毛+大颚表面+亲水中舌)具有良好的疏水和亲水特性的启发，通过疏水纤维(仿疏水刚毛)和亲水纤维(亲水中舌)运动控制实现微液滴制备，通过四束疏水纤维和一束亲水纤维，从一个平面四个方向和平面正下方同时支撑和向下牵引微液滴，避免了微液滴制备过程中的的黏针和损耗。在医疗健康，生物技术，药物研发领域中，该技术对微液滴精密制备和转移起到了重要作用。
