专利名称：一种声表面波实现数字微流体破裂的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种微流控芯片中的数字微流体破裂技术，尤其是涉及一种声表面波实现数字微流体破裂的装置及方法。
背景技术：
微流技术可以将一系列诸如抽样、样品预处理、分离、反应、检测和数据分析集成于一微流基片上，极大地降低了微流分析的成本、缩短了微流分析的时间，因而获得了快速发展。相应地，以微流技术为基础的微流分析系统也逐渐得到了广泛应用，尤其是在疾病诊断、医疗卫生等需要昂贵分析试剂、昂贵分析仪器及对分析时间和分析精度要求相对较高的场合得到了应用。相对于传统的分析系统，微流分析系统具有较多的优点，如较短的反应时间、较低的分析成本、灵活多样的器件结构、极少的微流体积和相对较小的系统尺寸等，因而微流分析系统广泛应用于DNA测序、蛋白质分析、单细胞分析、毒品检测和食物安全等领域。根据微流分析系统中的微流体工作形式来分，它有两种类型，包括连续流形式和数字流形式。一般来说，工作于数字流形式的微流分析系统具有试剂体积更少、分析时间更短和分析精度更高等优势， 因而工作于数字流形式的微流分析系统已经应用于微流输运、混合、融合、分离和分析等微流操作和微流分析。在工作于数字流形式的微流分析系统中，为减少试剂或样品用量，往往需要对微流基片上的数字微流体进行破裂，以减少数字微流体的体积，降低微流分析的成本。在工作于数字流形式的微流分析系统中，一种常用的破裂数字微流体的方法是采用“T型结”结构的微通道，待分析的数字微流体浮载于与之不相溶的载流体中，载流体在外部压力驱动下流动，并带动载流体中的数字微流体输运，当载流体中的数字微流体经过“T型结”时，数字微流体由于受到“T型结”和载流体共同作用而发生形变，当形变引起的剪切力大于数字微流体的表面张力时，数字微流体发生破裂。该方法的优点是数字微流体破裂的体积可以根据载流体的流动速度和“T型结”的结构尺寸进行灵活调节，但是该方法需要额外的、用于携带数字微流体输运的载流体，并且需要外加诸如压力泵等压力驱动源，这不仅增加了成本，而且压力泵难以集成于微流基片上，增加了微流分析系统的尺寸。在工作于数字流形式的微流分析系统中，另一种常见的破裂数字微流体的方法是在微流通道中设置孤立的PDMS微障碍物，PDMS微障碍物固定于微流通道中，当外加压力驱动时，数字微流体随载流体在微流通道内输运，遇到固定于微流通道内的PDMS微障碍物时，数字微流体产生形变而引起剪切力，在载流体的携带作用下发生破裂。该方法的优点是相对于“T型结”来说，其结构较为简单，且数字微流体破裂的体积可以根据孤立的PDMS微障碍物与微流通道间的距离进行调节，但是该方法需要外加压力驱动源，不便于集成于微流基片上。上述两种常见的在微流通道内实现数字微流体破裂的方法除了其上述提及的不足之处外，还往往难以应用于开放式数字微流系统。开放式数字微流系统是将待操作的数字微流体直接置放于微流基片的表面上，在诸如声、电等外力作用下在微流基片的表面两维平面内运动，实现数字微流系统的微流分析。开放式数字微流系统的优点是结构简单，且无需载流体携带。常见的开放式数字微流系统是基于介电电润湿的开放式数字微流系统，其利用电场改变微流基片表面的电润湿程度来实现数字微流体破裂，但是该系统需要在微流基片的表面上光刻出电极阵列，并对电极阵列中各电极进行通、断电控制，操作较为复杂。基于声表面波的开放式数字微流系统可克服上述基于介电电润湿的开放式数字微流系统所存在的一些不足之处。数字微流体在声辐射力作用下沿压电基片表面实现两维平面内操作。现有的基于声表面波数字微流体破裂的方法是采用较大电信号电压加到聚焦叉指换能器上，聚焦叉指换能器激发较高强度的声表面波使得待破裂的数字微流体发生飞逸实现数字微流体的破裂。这种方法由于要使数字微流体飞逸，需要在聚焦叉指换能器上加载较高的电信号功率，以激发较高强度的声表面波，因此常采用压电陶瓷作为基片，而这样使得这种方法难以得到推广应用。如期刊《微电子机械系统》2008年第17卷第I 期 147-156 页(Journal of microelectromechanical systems, Vol.17 (I), 2008:147-156)公开的《基于微液滴油包封微反应器》(《Droplet-Based Microreactions WithOil Encapsulation》)， 它是在玻璃基片的表面上放置油相数字微流体，待反应的反应液数字微流体置放于PZT压电基片上，经功率放大器放大后的RF电信号加载到设置于PZT压电基片上的聚焦叉指换能器上激发强声表面波，使得声传播路径上的反应液数字微流体破裂并飞逸到位于PZT压电基片上方的玻璃基片的油相数字微流体上，形成油包封反应液数字微流体，以减少反应液蒸发，并在油相微流体中完成化学反应。这种破裂数字微流体的方法需要较高的电信号功率，因而常采用压电陶瓷作为基片，然而在压电微流系统中，一般采用机电耦合系数较大、成本较低的铌酸锂基片，若用如此高功率的电信号激发声表面波极易使铌酸锂基片发生碎裂；同时，聚焦叉指换能器设计较为复杂，因而这种声表面波破裂数字微流体的方法难以得到推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种声表面波实现数字微流体破裂的装置及方法，该装置结构简单、体积小、易于集成，且该装置及方法只需较低的电信号功率就能实现数字微流体的破裂。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种声表面波实现数字微流体破裂的装置，其特征在于包括压电基片和用于产生RF电信号的信号发生装置，所述的压电基片的上表面为工作表面，所述的压电基片的工作表面上设置有与所述的信号发生装置连接且用于激发声表面波的叉指换能器、用于放置待破裂的数字微流体的第一疏水层、用于衰减所述的叉指换能器激发的声表面波的强度的吸声涂层及用于接收破裂后的数字微流体的第二疏水层，所述的第一疏水层、所述的吸声涂层和所述的第二疏水层依次位于所述的叉指换能器激发的声表面波的声传输路径上，所述的信号发生装置加载到所述的叉指换能器上的RF电信号的功率瞬间降低大于或等于15 dBm时放置于所述的第一疏水层上的数字微流体发生破裂，破裂后的数字微流体飞逸出并落于所述的第二疏水层上。所述的信号发生装置由用于产生RF电信号的可调信号发生器及与所述的可调信号发生器连接的功率放大器组成，所述的功率放大器与所述的叉指换能器连接。
放置于所述的第一疏水层上的数字微流体破裂前，所述的可调信号发生器通过所述的功率放大器后加载到所述的叉指换能器上的RF电信号的功率为12dBm 18 dBm，在持续0.5s 2s后使所述的可调信号发生器通过所述的功率放大器后加载到所述的叉指换能器上的RF电信号的功率瞬间降至-3dBm 3dBm，放置于所述的第一疏水层上的数字微流体破裂飞逸出。所述的压电基片的下表面上连接有PCB板，所述的PCB板上设置有多个引线脚，所述的叉指换能器包括两个汇流条，所述的汇流条通过导线与所述的引线脚相连接，所述的引线脚通过导线与所述的功率放大器相连接。所述的压电基片的工作表面上还设置有用于减少加载于所述的叉指换能器上的RF电信号的功率的反射栅。所述的吸声涂层的厚度为ΙΟΟμπι 1mm。所述的吸声涂层的宽度与所述的叉指换能器的孔径一致。所述的吸声涂层为聚酰亚胺吸声橡胶层或PDMS涂覆层。所述的第二疏水层上设置有用于阻挡破裂出的数字微流体飞逸出后落于所述的压电基片上的挡板， 所述的挡板朝向所述的叉指换能器的一侧面上设置有疏水薄层，所述的挡板的高度为大于或等于3cm ;所述的挡板通过由PDMS材料制成的固定块固定于所述的
第二疏水层上。一种声表面波实现数字微流体破裂的方法，其特征在于包括以下步骤:
①连接信号发生装置的可调信号发生器与功率放大器，连接功率放大器与叉指换能
器；
②将待破裂的数字微流体放置于第一疏水层上，并使待破裂的数字微流体位于叉指换能器激发的声表面波的声传输路径上；
③启动信号发生装置的可调信号发生器和功率放大器，可调信号发生器输出RF电信号，并传输RF电信号给功率放大器，同时控制功率放大器输出的放大的RF电信号的功率为12 dBm 18 dBm ；
④信号发生装置的功率放大器输出的放大的RF电信号传输给叉指换能器，叉指换能器接入RF电信号后激发声表面波，叉指换能器激发的声表面波作用于放置于第一疏水层上的待破裂的数字微流体上，此时待破裂的数字微流体内产生声流形成声流力，使得待破裂的数字微流体存在斜向上运动的趋势；
⑤在待破裂的数字微流体保持斜向上运动的趋势0.5s 2s后，调节信号发生装置的可调信号发生器输出的RF电信号，使功率放大器输出的放大的RF电信号的功率瞬间降至-3dBm 3dBm，此时待破裂的数字微流体因惯性克服其表面张力作用而破裂，破裂后的数字微流体飞逸出并落于第二疏水层上；
⑥关闭信号发生装置的可调信号发生器和功率放大器。与现有技术相比，本发明的优点在于:
I)本发明装置通过设置压电基片和信号发生装置，并在压电基片上设置与信号发生装置连接且用于激发声表面波的叉指换能器、用于放置待破裂的数字微流体的第一疏水层、用于衰减叉指换能器激发的声表面波的强度的吸声涂层及用于接收破裂后的数字微流体的第二疏水层，同时使第一疏水层、吸声涂层和第二疏水层依次位于叉指换能器激发的声表面波的声传输路径上，这样叉指换能器激发的声表面波直接作用于置放在第一疏水层上的数字微流体上，此时在数字微流体内产生声流形成声流力，使得数字微流体存在一种按一定角度向上运动的趋势，但又不能在第一疏水层上运动，这种状态持续一段时间后控制信号发生装置加载到叉指换能器上的RF电信号的功率下降15 dBm以上，此时放置于第一疏水层上的数字微流体破裂飞逸出，并最终落于第二疏水层上，本装置通过控制信号发生装置加载到叉指换能器上的RF电信号的功率实现了数字微流体的破裂，由于无需对叉指换能器进行加权设计，即采用等指长均匀间隔的叉指换能器，因而叉指换能器设计和制作简单；同时，只需较低的RF电信号功率即可实现数字微流体的破裂；另一方面，本装置无需外加压力驱动源，结构简单、体积小、易于集成，可用于压电微流芯片进行微流前处理操作。2)本发明方法工艺简单，且只需较低的RF电信号功率即可实现数字微流体的破
裂 ο
图1为本发明装置的结构示意 图2为图1中A部分的放大示意图。
具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。本发明提出的一种声表面波实现数字微流体破裂的装置，如图所示，其包括压电基片I和用于产生RF电信号的信号发生装置2，压电基片I的上表面为工作表面，压电基片
I的工作表面上设置有与信号发生装置2连接且用于激发声表面波的叉指换能器3、用于放置待破裂的数字微流体8的第一疏水层4、用于衰减叉指换能器3激发的声表面波的强度的吸声涂层5、用于接收破裂后的数字微流体的第二疏水层6及用于减少信号发生装置2加载于叉指换能器3上的RF电信号的功率的反射栅7,第一疏水层4、吸声涂层5和第二疏水层6依次位于叉指换能器3激发的声表面波的声传输路径上，反射栅7位于叉指换能器3激发的声表面波的声传输路径的反方向上，即反射栅7和第一疏水层4分别位于叉指换能器3的两侧，信号发生装置2加载到叉指换能器3上的RF电信号的功率瞬间降低大于或等于15 dBm时放置于第一疏水层4上的数字微流体8发生破裂，破裂后的数字微流体飞逸出并落于第二疏水层6上。在此，叉指换能器3和反射栅7均是采用现有的微电子工艺光刻在压电基片I的工作表面上的，反射栅7用来反射叉指换能器3激发的声表面波以减小RF电信号的功率。在本实施例中，信号发生装置2由用于产生RF电信号的可调信号发生器21及与可调信号发生器21连接的功率放大器22组成，功率放大器22与叉指换能器3连接，可调信号发生器21输出RF电信号，该RF电信号经功率放大器22放大后加载到叉指换能器3上，叉指换能器3在RF电信号的作用下激发声表面波；放置于第一疏水层4上的数字微流体8破裂前，控制可调信号发生器21通过功率放大器22后加载到叉指换能器3上的RF电信号的功率为12dBm 18 dBm,在持续0.5s 2s后控制可调信号发生器21通过功率放大器22后加载到叉指换能器3上的RF电信号的功率瞬间降至_3dBm 3dBm，此时放置于第一疏水层4上的数字微流体8破裂飞逸出，并最终落于第二疏水层6上。在此，可调信号发生器21可采用现有的输出电压调节精度为0.1V的信号发生器；功率放大器22采用市售产品；在实际操作过程中，开启可调信号发生器21和功率放大器22后可控制可调信号发生器21通过功率放大器22后加载到叉指换能器3上的RF电信号的功率如为15 dBm,叉指换能器3激发的声表面波以辐射角辐射入放置于第一疏水层4上的待破裂的数字微流体8，在待破裂的数字微流体8内产生声流形成声流力，使得待破裂的数字微流体8存在一种按一定角度向上运动的趋势，但又不能在第一疏水层4上运动，这种状态持续0.5s后控制可调信号发生器21通过功率放大器22后加载到叉指换能器3上的RF电信号的功率下降15 dBm以上，如下降至-ldBm，此时放置于第一疏水层4上的数字微流体8破裂飞逸出，并最终落于第二疏水层6上。在本实施例中，压电基片I的下表面上连接有PCB板9，PCB板9上设置有两个引线脚91，叉指换能器3包括两个汇流条31，一个汇流条通过导线经压焊或导电银胶与一个引线脚相连接，另一个汇流条通过导线经压焊或导电银胶与另一个引线脚相连接，两个引线脚91通过导线与功率放大器22相连接。在此，PCB板9也可由其它现有的可以固定导线的基板替代。
在本实施例中，第二疏水层6上设置有用于阻挡破裂出的数字微流体飞逸出后落于压电基片I上的挡板61，挡板61朝向叉指换能器3的一侧面上设置有疏水薄层(图中未示出)，该挡板61可采用现有的薄玻璃片，且在薄玻璃片的工作面即朝向叉指换能器3的一侧面上涂覆Teflon AF 1600疏水薄层,该挡板61的高度可设计为大于或等于3cm,在加工时可在该挡板61的底部涂上一层PDMS材料，然后将该挡板61粘接于第二疏水层上，或者也可以通过一个由PDMS材料制成的固定块62固定于第二疏水层6上。在此，该挡板61设置于第二疏水层6远离吸声涂层5的一侧上，挡板61的宽度可设计成与叉指换能器3的孔径相同。在设计第二疏水层6时,如果第二疏水层6的长度大于6cm,则在第二疏水层6上不设置挡板61，破裂后的数字微流体也不会飞离出第二疏水层6。在此，疏水薄层为在挡板61的一侧面上涂覆一层Teflon AF 1600疏水材料，再经160度恒温箱烘干I小时左右形成。在本实施例中，吸声涂层5为在叉指换能器3激发的声表面波的声传输路径上涂覆一层PDMS (聚二甲基硅氧烷)材料，再经24小时自然固化后形成的，并要求形成的PDMS涂覆层的厚度为100 μ m 1_，如实际操作时可使PDMS涂覆层的厚度为100 μ m，如果吸声涂层5采用PDMS涂覆层，则第一疏水层4和第二疏水层6可以一体设置，直接在疏水层上涂覆PDMS材料形成即可。吸声涂层5也可以采用厚度为100 μ m Imm的聚酰亚胺吸声橡胶层，如果采用聚酰亚胺吸声橡胶层，则一般只能将该聚酰亚胺吸声橡胶层设置于压电基片I上。在此，吸声涂层5的宽度与叉指换能器3的孔径一致，即吸声涂层5相对第一疏水层4和第二疏水层6的方向的宽度与叉指换能器3的孔径一致，这样刚好使得叉指换能器3激发的声表面波全部经过吸声涂层，强度被吸声涂层5衰减掉，当然在实际设计过程中，吸声涂层5的宽度可以设计得比叉指换能器3的孔径大；吸声涂层5的长度为4_ 6_，即叉指换能器3激发的声表面波经过吸声涂层5的距离为4_ 6_，在实际设计过程中可设计为5mm，一般不建议设计得太窄，这样声表面波的强度衰减效果不理想，也不建议设计得太宽，这样不仅会浪费材料，而且可能会使得破裂后的数字微流体飞逸出后落于该吸声涂层5上。
在此，吸声涂层5的设置是为了防止落于第二疏水层6上的破裂后的数字微流体在第二疏水层6上继续破裂，采用吸声涂层5等吸声材料衰减声表面波的强度，吸声涂层5不影响第一疏水层4上的原始数字微流体8的破裂，但会大幅降低加到位于第二疏水层6上的破裂后的数字微流体上的声表面波的强度，从而避免了破裂后的数字微流体进一步破裂
在本实施例中，第一疏水层4和第二疏水层6均为在叉指换能器3激发的声表面波的声传输路径上涂覆一层Teflon AF 1600疏水材料，再经160度恒温箱烘干I小时左右形成，由于如果第一疏水层4和第二疏水层6太 厚，则衰减声表面波太大，所需RF信号功率增加，如果第一疏水层4和第二疏水层6太薄，则压电基片I的工作表面疏水性不够好，导致置放于第一疏水层4和第二疏水层6上的数字微流体不成液滴状，无法保证在声表面波作用下破裂出小体积的数字微流体，因此，进行了大量的实验，实验结果说明当该第一疏水层4和第二疏水层6的厚度控制在I 3 m范围内时均能取得很好的效果。在本实施例中，压电基片I可采用机电耦合系数稍大的压电基片，基本可取机电耦合系数大于5.5%的压电基片，如128°-YX LiNbO3压电基片。在具体设计该装置的过程中，可在压电基片I上设置多个叉指换能器形成叉指换能器阵列，每个叉指换能器均与信号发生装置2连接，这样就可根据需要对破裂后的数字微流体通过叉指换能器阵列输运到第一疏水层4上再进行破裂获得更小体积的数字微流体，也可以通过叉指换能器阵列对破裂后的小体积的数字微流体进行输运。利用上述的装置实现数字微流体破裂的方法，其具体包括以下步骤:
①连接信号发生装置2的可调信号发生器21与功率放大器22，连接功率放大器22与叉指换能器3。②将待破裂的数字微流体8放置于第一疏水层4上，并使待破裂的数字微流体8位于叉指换能器3激发的声表面波的声传输路径上。③启动信号发生装置2的可调信号发生器21和功率放大器22，可调信号发生器21输出RF电信号，并传输RF电信号给功率放大器22，同时控制功率放大器22输出的放大的RF电信号的功率为12dBm 18 dBm，如具体操作时可控制为15 dBm。实际上，具体加载到叉指换能器3上的RF电信号的功率可根据待破裂的数字微流体8的体积大小确定，一般情况下如果待破裂的数字微流体8的体积较大，如为10微升 20微升时，则可以将加载到叉指换能器3上的RF电信号的功率控制在18dBm左右，如果待破裂的数字微流体8的体积较小，如为I微升 10微升时，则可以将加载到叉指换能器3上的RF电信号的功率控制在12dBm左右。④信号发生装置2的功率放大器22输出的放大的RF电信号传输给叉指换能器3,叉指换能器3接入RF电信号后激发声表面波，叉指换能器3激发的声表面波作用于放置于第一疏水层4上的待破裂的数字微流体8上，此时待破裂的数字微流体8内产生声流形成声流力，使得待破裂的数字微流体8存在斜向上运动的趋势。⑤在待破裂的数字微流体8保持斜向上运动的趋势0.5s 2s后(如在Is后)，调节信号发生装置2的可调信号发生器21输出的RF电信号，使功率放大器22输出的放大的RF电信号的功率瞬间降至_3dBm 3dBm，具体操作时如降至_1 dBm,此时待破裂的数字微流体8因惯性克服其表面张力作用而破裂，破裂后的数字微流体飞逸出并落于第二疏水层6上。实际上，保持待破裂的数字微流体8斜向上运动的趋势的时间在0.5秒以上都可以，为了应用方便和时间节省，一般情况下，选用I秒；而瞬间降低RF电信号的功率的范围需在15 dBm以上，即如果原来加载到叉指换能器3上的RF电信号的功率为12 dBm,则需瞬间降至-3dBm以下即可，如降至_5dBm，如果原来加载到叉指换能器3上的RF电信号的功率为18 dBm,则需瞬间降至3dBm以下,如降至ldBm。⑥关闭信号发生装置2的可调信号发生器21和功率放大器22。在具体操作过程中，加载到叉指换能器3的RF电信号的功率不能太小，否则待破裂的数字微流体8产生的声流力不够强，惯性不足以克服数字微流体的表面张力，不能实现数字微流体的破裂；加载到叉指换能器3的RF电信号的功率不能过大，否则叉指换能器3激发的声表面波将驱动待破裂的数字微流体8在第一疏水层4上滑移，即使瞬间降低RF电信号强度，也不能实现数字微流体的破裂。当加载到叉指换能器3上的RF电信号持续
0.5秒以上，瞬间使RF电信号降低足够量的强度时可实现数字微流体的破裂。经过实验表明，加载到叉指换能器3上的RF电信号的功率在12dBm 18dBm范围瞬间降低RF电信号的功率幅度范围为15dBm以上， 即可实现数字微流体的破裂。
权利要求
1.一种声表面波实现数字微流体破裂的装置，其特征在于包括压电基片和用于产生RF电信号的信号发生装置，所述的压电基片的上表面为工作表面，所述的压电基片的工作表面上设置有与所述的信号发生装置连接且用于激发声表面波的叉指换能器、用于放置待破裂的数字微流体的第一疏水层、用于衰减所述的叉指换能器激发的声表面波的强度的吸声涂层及用于接收破裂后的数字微流体的第二疏水层，所述的第一疏水层、所述的吸声涂层和所述的第二疏水层依次位于所述的叉指换能器激发的声表面波的声传输路径上，所述的信号发生装置加载到所述的叉指换能器上的RF电信号的功率瞬间降低大于或等于15dBm时放置于所述的第一疏水层上的数字微流体发生破裂，破裂后的数字微流体飞逸出并落于所述的第二疏水层上。
2.根据权利要求1所述的一种声表面波实现数字微流体破裂的装置，其特征在于所述的信号发生装置由用于产生RF电信号的可调信号发生器及与所述的可调信号发生器连接的功率放大器组成，所述的功率放大器与所述的叉指换能器连接。
3.根据权利要求2所述的一种声表面波实现数字微流体破裂的装置，其特征在于放置于所述的第一疏水层上的数字微流体破裂前，所述的可调信号发生器通过所述的功率放大器后加载到所述的叉指换能器上的RF电信号的功率为12dBm 18 dBm，在持续0.5s 2s后使所述的可调信号发生器通过所述的功率放大器后加载到所述的叉指换能器上的RF电信号的功率瞬间降至_3dBm 3dBm，放置于所述的第一疏水层上的数字微流体破裂飞逸出。
4.根据权利要求3所述的一种声表面波实现数字微流体破裂的装置，其特征在于所述的压电基片的下表面上连接有PCB板，所述的PCB板上设置有多个弓I线脚，所述的叉指换能器包括两个汇流条，所述的汇流条通过导线与所述的引线脚相连接，所述的引线脚通过导线与所述的功率放大器相连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种声表面波实现数字微流体破裂的装置，其特征在于所述的压电基片的工作表面上还设置有用于减少加载于所述的叉指换能器上的RF电信号的功率的反射栅。
6.根据权利要求5所述的一种声表面波实现数字微流体破裂的装置，其特征在于所述的吸声涂层的厚度为100 μ m 1mm。
7.根据权利要求6所述的一种声表面波实现数字微流体破裂的装置，其特征在于所述的吸声涂层的宽度与所述的叉指换能器的孔径一致。
8.根据权利要求7所述的一种声表面波实现数字微流体破裂的装置，其特征在于所述的吸声涂层为聚酰亚胺吸声橡胶层或PDMS涂覆层。
9.根据权利要求8所述的一种声表面波实现数字微流体破裂的装置，其特征在于所述的第二疏水层上设置有用于阻挡破裂出的数字微流体飞逸出后落于所述的压电基片上的挡板，所述的挡板朝向所述的叉指换能器的一侧面上设置有疏水薄层，所述的挡板的高度为大于或等于3cm ;所述的挡板通过由PDMS材料制成的固定块固定于所述的第二疏水层上。
10.一种声表面波实现数字微流体破裂的方法，其特征在于包括以下步骤: ①连接信号发生装置的可调信号发生器与功率放大器，连接功率放大器与叉指换能器；②将待破裂的数字微流体放置于第一疏水层上，并使待破裂的数字微流体位于叉指换能器激发的声表面波的声传输路径上； ③启动信号发生装置的可调信号发生器和功率放大器，可调信号发生器输出RF电信号，并传输RF电信号给功率放大器，同时控制功率放大器输出的放大的RF电信号的功率为12 dBm 18 dBm ； ④信号发生装置的功率放大器输出的放大的RF电信号传输给叉指换能器，叉指换能器接入RF电信号后激发声表面波，叉指换能器激发的声表面波作用于放置于第一疏水层上的待破裂的数字微流体上，此时待破裂的数字微流体内产生声流形成声流力，使得待破裂的数字微流体存在斜向上运动的趋势； ⑤在待破裂的数字微流体保持斜向上运动的趋势0.5s 2s后，调节信号发生装置的可调信号发生器输出的RF电信号，使功率放大器输出的放大的RF电信号的功率瞬间降至-3dBm 3dBm，此时待破裂的数字微流体因惯性克服其表面张力作用而破裂，破裂后的数字微流体飞逸出并 落于第二疏水层上； ⑥关闭信号发生装置的 可调信号发生器和功率放大器。
全文摘要
本发明公开了一种声表面波实现数字微流体破裂的装置及方法，该装置包括压电基片和信号发生装置，压电基片上设置有用于激发声表面波的叉指换能器、用于放置待破裂的数字微流体的第一疏水层、用于衰减叉指换能器激发的声表面波的强度的吸声涂层及用于接收破裂后的数字微流体的第二疏水层，第一疏水层、吸声涂层和第二疏水层依次位于声表面波的声传输路径上，信号发生装置加载到叉指换能器上的RF电信号的功率瞬间降低大于或等于15dBm时数字微流体发生破裂，破裂后的数字微流体飞逸出并落于第二疏水层上，优点是该装置采用了不加权的叉指换能器，因此只需较低的RF电信号功率即可实现数字微流体的破裂；此外，该装置结构简单、体积小、易于集成。
文档编号B01L3/00GK103223358SQ20131010806
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者章安良, 査燕, 付相庭, 尉一卿, 韩庆江 申请人:宁波大学