一种微通道内微液滴分裂的装置及方法_3

文档序号:9676890阅读:来源:国知局
028]实施例一:
本实施例提了的一种微通道内微液滴分裂的装置,如图1和图2所示,其包括压电基片1和用于产生RF电信号的信号发生装置2,压电基片1的上表面为工作表面,压电基片1的工作表面上设置有用于输运微液滴的微通道3、靠近微通道3的第二侧的吸声涂层4、两个分别与信号发生装置2连接且用于激发声表面波的不加权叉指换能器,微通道3内设置有宽度小于微通道3的内腔的宽度且高度与微通道3的内腔的高度一致的阻流条5,阻流条5的第一侧面与微通道3的内腔的第一侧壁紧贴,由于阻流条5的高度与微通道3的内腔的高度一致,因此阻流条5的第一侧面、顶面、底面对应与微通道3的内腔的第一侧壁、顶面、底面紧贴,阻流条5的第二侧面与微通道3的内腔的第二侧壁之间的空间形成用于输运未分裂的微液滴的子通道6,阻流条5位于微通道3的后部分内,吸声涂层4与阻流条5等长、且与阻流条5对齐,第一个不加权叉指换能器71分布于微通道3的前部分的第一侧(即该不加权叉指换能器激发的声表面波的传播路径与阻流条5不相重叠)、且激发的声表面波作用于微通道3的前部分内输运的微液滴上并在油相连续微流体的作用下使微液滴向子通道6的入口运动,第二个不加权叉指换能器72分布于微通道3的后部分的第二侧、且激发的声表面波的传播路径的大部分与吸声涂层4重叠、激发的声表面波的大部分被吸声涂层4吸收而小部分作用于外露于子通道6的出口外的部分微液滴上实现分裂。
[0029]在本实施例中,阻流条5的宽度为微通道3的内腔的宽度的0.8?0.9倍,如具体设计时可将阻流条5的宽度设计为微通道3的内腔的宽度的0.85倍,阻流条5的长度为5?10毫米,如具体设计时可将阻流条5的长度设计为8毫米,限定阻流条5的宽度是为了使待分裂的微液滴在子通道6内变得细长,便于微液滴在子通道6的出口处于第二个不加权叉指换能器72激发的声表面波的作用下分裂,提高了分裂的子夜滴的体积调节的灵活性;阻流条5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。
[0030]在本实施例中,吸声涂层4的宽度为8?10毫米,如具体设计时可将吸声涂层4的宽度设计为9毫米,吸声涂层4的高度为0.1?1毫米,如具体设计时可将吸声涂层4的高度设计为0.5毫米,限定吸声涂层4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72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6内的微液滴上,而吸声涂层4的宽度和高度的取值是通过大量实验确定的;吸声涂层4为聚酰亚胺吸声橡胶层或为涂覆于压电基片1的工作表面上的聚二甲基硅氧烷(PDMS)经固化后形成的聚二甲基硅氧烷固化层。吸声涂层4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。
[0031 ]在本实施例中,第二个不加权叉指换能器72激发的声表面波的传播路径的三分之二与吸声涂层4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6的出口外的部分微液滴上实现分裂。
[0032]在本实施例中,压电基片1的工作表面上还设置有用于减少加载于第一个不加权叉指换能器71上的RF电信号的功率的第一反射栅73、用于减少加载于第二个不加权叉指换能器72上的RF电信号的功率的第二反射栅74。
[0033]在本实施例中,信号发生装置2由用于产生RF电信号的信号发生器21及与信号发生器21连接的功率放大器22组成,功率放大器22通过切换开关23与第一个不加权叉指换能器71连接或与第二个不加权叉指换能器72连接,压电基片1的下表面上连接有PCB板81,PCB板81上设置有通过导线连接切换开关23与第一个不加权叉指换能器71的汇流条711的第一引线脚91、通过导线连接切换开关23与第二个不加权叉指换能器72的汇流条721的第二引线脚92,第一个不加权叉指换能器71的汇流条711通过细导线经压焊或导电银胶与第一引线脚91,第二个不加权叉指换能器72的汇流条721通过细导线经压焊或导电银胶与第二引线脚92。在不需要分裂微液滴时,通过切换开关23连接功率放大器22和第一个不加权叉指换能器71,此时在第一个不加权叉指换能器71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3的入口通过子通道6输运至微通道3的出口处;在需要分裂微液滴时,通过切换开关23连接功率放大器22和第一个不加权叉指换能器71,此时在第一个不加权叉指换能器71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3的入口输运至子通道6,当部分微液滴外露于子通道6的出口外时,通过切换开关23连接功率放大器22和第二个不加权叉指换能器72,此时在第二个不加权叉指换能器72激发的声表面波的作用下,微液滴被分裂。第一个不加权叉指换能器71上和第二个不加权叉指换能器72上加载的RF电信号的功率均为30?36 dBm,通过限定加载的RF电信号的功率,一方面可使得第一个不加权叉指换能器71或第二个不加权叉指换能器72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1破碎。
[0034]在本实施例中,压电基片1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()-¥乂 LiNb03压电基片;信号发生器21和功率放大器22均采用现有技术;PCB板81也可由其它现有的可以固定导线的基板替代。
[0035]在本实施例中,微通道3、阻流条5及吸声涂层4均可设计为柱形结构,不仅设计方便,而且使得微通道3的壁底面、吸声涂层4的底面均能够与压电基片1的工作表面紧贴,阻流条5的底面能够与微通道3的内腔的腔底面紧贴。
[0036]在本实施例中,微通道3和阻流条5均采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)通过软光刻工艺制作而成,微通道3和阻流条5—次性成型;在压电基片1的工作表面上设置微通道3时,可在微通道3的壁底面涂覆一层PDMS,然后将涂有PDMS的微通道3的壁底面贴于压电基片1的工作表面上,并在100°C的烘箱内固化2小时,至此完成了微通道3与压电基片1的连接;微通道3的壁厚可设计为2毫米?4毫米,这样既可以确保微通道3的壁底面能够与压电基片1的工作表面贴合,又能够减少微通道3的壁侧面对声表面波的衰减;可使微通道3的前部分的长度与第一个不加权叉指换能器71的孔径一致,阻流条5的前端端面与微通道3的后部分的起始位置齐平,这能够很好地确保微通道3的前部分完全位于第一个不加权叉指换能器71激发的声表面波的传播路径上,且能够在第一个不加权叉指换能器71激发的声表面波和进样的油相连续微流体的共同作用下,使待分裂的微液滴顺利进入子通道6内。
[0037]实施例二:
本实施例提出了一种与实施例一的微通道内微液滴分裂的装置相对应的方法,其包括以下步骤:
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;
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