导读：

液滴微流控应用日益广泛，T型结生成液滴虽常用却依赖“试错”，限制性能与适用性。近期，英国格拉斯哥大学工程学院生物医学系尹华兵教授团队提出了一种在传统T型结结构中通过压力驱动按需生成液滴的新方法，并建立了相应的理论模型来预测液滴生成与关键参数（如压力、界面性质）的关系，同时提出了通过监测液滴生成频率进行原位优化的实用策略。相关研究以“On-demand droplet formation at a T-junction: modelling and validation”为题，发表在期刊《Microsystems & Nanoengineering》上。

本文要点：

1、本研究提出一种简单的T型结按需液滴生成方法，通过将油相引入侧通道，利用压力精确控制单个液滴的形成时机。

2、基于实验观察，建立了描述压力、液滴生成、器件几何特征与界面性质之间关系的物理模型，可准确预测启动和停止液滴生成的压力阈值。

3、针对实际参数不确定性，提出通过监测液滴生成频率进行原位优化的方法。该研究为自动化、高鲁棒性的按需液滴系统提供了实用设计指导，适用于细胞封装与分选等广泛应用场景。

本研究提出的T型结液滴生成设计与传统设计的核心区别在于流体相引入通道的选择—— 传统设计将水相（分散相）从侧通道引入，油相（连续相）从主通道引入；本研究则将油相从侧通道引入，水相从主通道引入。

传统设计依赖调节流量比控制液滴，因微流控系统中流动阻力和元件可压缩性，流量调节在T型结处存在延迟，无法满足 “按需开关” 的时间精度要求；而本设计通过油相压力变化 “切割” 水相，压力在系统中近乎瞬时传播，实现对单个液滴形成的精准时间控制，同时无需试错即可通过模型预测压力阈值，避免传统方法的操作不确定性。

图1：微流控 T 型结处压力驱动的液滴形成

图2：油相和水相在不同压力下生成液滴

图3：液滴生成关键条件的示意图

图4：液滴生成阈值的实验观测与模型结果对比

图5：不同器件的模型评估结果

图6：油相为含 2wt% Span 80 表面活性剂的矿物油时，液滴生成的压力图谱

图7：预设定约 5 秒间隔的按需液滴生成代表性时间序列图像

图8：通过监测液滴生成频率解决参数不确定性的方案

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41378-025-00950-2

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