一种微通道内微液滴分裂的装置及方法_2

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,提高了分裂的子夜滴的体积调节的灵活性;阻流条的长度是根据分裂精度和待分裂的微液滴的体积确定的,这是在本方案的基础上通过大量的实验获取的。
[0011]所述的吸声涂层的宽度为8?10毫米,所述的吸声涂层的高度为0.1?1毫米。在此,限定吸声涂层的宽度和高度的目的是为了确保能够有效地吸收第二个不加权叉指换能器激发的声表面波的大部分,使这些声表面波不作用于位于子通道内的微液滴上,而吸声涂层的宽度和高度的取值是通过大量实验确定的。
[0012]所述的吸声涂层为聚酰亚胺吸声橡胶层或为涂覆于所述的压电基片的工作表面上的聚二甲基硅氧烷经固化后形成的聚二甲基硅氧烷固化层。吸声涂层的取材方便,且制作也方便,其中,聚酰亚胺吸声橡胶专用于声表面波的吸收。
[0013]第二个所述的不加权叉指换能器激发的声表面波的传播路径的三分之二与所述的吸声涂层重叠。即剩余的三分之一的传播路径上的声表面波可作用于外露于子通道的出口外的部分微液滴上实现分裂。
[0014]所述的压电基片的工作表面上还设置有用于减少加载于第一个所述的不加权叉指换能器上的RF电信号的功率的第一反射栅、用于减少加载于第二个所述的不加权叉指换能器上的RF电信号的功率的第二反射栅。
[0015]所述的信号发生装置由用于产生RF电信号的信号发生器及与所述的信号发生器连接的功率放大器组成,所述的功率放大器通过切换开关与第一个所述的不加权叉指换能器连接或与第二个所述的不加权叉指换能器连接。在不需要分裂微液滴时,通过切换开关连接功率放大器和第一个不加权叉指换能器,此时在第一个不加权叉指换能器激发的声表面波和进样的油相连续微流体的共同作用下,待分裂的微液滴自微通道的入口通过子通道输运至微通道的出口处;在需要分裂微液滴时,通过切换开关连接功率放大器和第一个不加权叉指换能器,此时在第一个不加权叉指换能器激发的声表面波和进样的油相连续微流体的共同作用下,微液滴自微通道的入口输运至子通道,当部分微液滴外露于子通道的出口外时,通过切换开关连接功率放大器和第二个不加权叉指换能器,此时在第二个不加权叉指换能器激发的声表面波的作用下,微液滴被分裂。
[0016]所述的压电基片的下表面上连接有PCB板,所述的PCB板上设置有通过导线连接所述的切换开关与第一个所述的不加权叉指换能器的汇流条的第一引线脚、通过导线连接所述的切换开关与第二个所述的不加权叉指换能器的汇流条的第二引线脚。
[0017]第一个所述的不加权叉指换能器上和第二个所述的不加权叉指换能器上加载的RF电信号的功率均为30?36 dBm。在此,限定加载的RF电信号的功率为30dBm?36 dBm,一方面可使得第一个不加权叉指换能器或第二个不加权叉指换能器能够激发足够大的声表面波,另一方面,能够防止RF电信号的功率过大而使压电基片破碎。
[0018]—种与上述的微通道内微液滴分裂的装置相对应的方法,其特征在于:包括以下步骤: ①连接信号发生器与功率放大器,连接功率放大器与切换开关,连接第一个不加权叉指换能器的汇流条与第一引线脚,连接第二个不加权叉指换能器的汇流条与第二引线脚;
②将待分裂的微液滴放置于微通道的前部分内;
③使切换开关连接功率放大器和第一引线脚,启动信号发生器和功率放大器,信号发生器输出RF电信号,并传输RF电信号给功率放大器,功率放大器输出的放大的RF电信号传输给第一个不加权叉指换能器,第一个不加权叉指换能器接入RF电信号后激发声表面波,第一个不加权叉指换能器激发的声表面波作用于待分裂的微液滴上;同时,利用进样器在微通道的前部分前端向微通道内进样油相连续微流体,使油相连续微流体包裹待分裂的微液滴;此时,待分裂的微液滴在第一个不加权叉指换能器激发的声表面波和油相连续微流体的共同作用下,向子通道的入口方向运动;
④在油相连续微流体的作用下,待分裂的微液滴自子通道的入口向子通道的出口处运动;
⑤在待分裂的微液滴运动至子通道的出口且有部分外露于子通道的出口时,使切换开关连接功率放大器和第二引线脚,功率放大器输出的放大的RF电信号传输给第二个不加权叉指换能器,第二个不加权叉指换能器接入RF电信号后激发声表面波,第二个不加权叉指换能器激发的声表面波作用于外露于子通道的出口外的部分微液滴上实现分裂;
⑥在油相连续微流体的作用下,分裂后的子液滴继续被输运;
⑦关闭信号发生器和功率放大器。
[0019]与现有技术相比,本发明的优点在于:
1)该装置采用第一个不加权叉指换能器激发声表面波作用于待分裂的微液滴上,在油相连续微流体的共同作用下,使待分裂的微液滴从微通道进入子通道中,而当待分裂的微液滴部分外露于子通道的出口外时,采用第二个不加权叉指换能器激发声表面波作用于外露的部分微液滴上实现微液滴分裂,由于叉指换能器采用了不加权的叉指换能器,因此加载到两个不加权叉指换能器上的RF电信号的功率可较低,而较低功率的RF电信号不会导致压电基片发生碎裂;而且不加权叉指换能器设计简单,方便了该装置的应用。
[0020]2)该装置在靠近子通道的附近设置有长度与阻流条一致、且位置与阻流条对齐的吸声涂层,设置吸声涂层主要是为了使第二个不加权叉指换能器工作时激发的声表面波的大部分由吸声涂层吸收,以减少声表面波对微液滴的声辐射作用,如有些生物细胞,如果声表面波长时间声辐射,则这些生物细胞可能会降低活性,而小部分则作用于外露于子通道的出口外的部分微液滴上实现分裂;实际设计时可将吸声涂层设计成比阻流条更长,但布置时要求吸声涂层的后端与阻流条的后端的位置对齐。
[0021]3)该装置将阻流条设计为与微通道的内腔等高,而宽度则小于微通道的内腔的宽度,是为了确保微液滴能够顺利通过子通道,且只能利用子通道输运。
[0022]4)该装置通过设置两个不加权叉指换能器,不仅可实现微液滴分裂,而且还能单独实现微液滴输运,仅利用第一个不加权叉指换能器时,在第一个不加权叉指换能器激发的声表面波和进样的油相连续微流体的共同作用下就能实现微液滴的输运,即该装置能够灵活的选择微液滴的分裂或不分裂。
[0023]5)该装置包括压电基片,在压电基片上设置两个不加权叉指换能器及一个微通道和吸声涂层,在微通道内设置阻流条并形成子通道,实现微液滴的分裂或不分裂,结构简单、体积小、易于集成,可用于压电微流芯片进行微流操作。
[0024]6)该方法工艺简单,且只需较低的RF电信号功率即可实现微液滴的分裂。
[0025]7)该装置及方法能够根据外露于子通道的出口外的部分微液滴的体积大小,确定加到第二个不加权叉指换能器上的RF电信号的时间,就可以改变分裂后的子液滴的体积。
【附图说明】
[0026]图1为本发明的微通道内微液滴分裂的装置的结构示意图;
图2为本发明的微通道内微液滴分裂的装置的部分结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
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