专利名称：基于声表面波的二维数字微流体分析检测平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种检测技术领域的装置，特别是一种基于声表面波的二维 数字微流体分析检测平台。
背景技术：
最近十几年来，微流体技术作为一种新兴技术在生物、医药等方面应用广泛， 绝大多数应用是使样品经过显微通道把样品液泵进通道，然后进行分析或者扩 增。同传统的方法相比，这种方法所需液体体积少、分析速度快。最近，研究者 又开发出一套全新的分析工具，叫做数字微流体元件。数字微流体元件不是把样 品液泵进通道，而是利用电流使液滴在平面上移动。在典型的数字微流体中，液 滴位于一组导电的衬板上，改变板上的电压可使液滴表面张力发生变化，在相邻 的衬板上差异性改变电压可以使液滴从一个位置移到二维平面上的另一任意位 置。传统的微流体技术所需的液体体积为几个微升，而数字微流体所需的液体体 积仅为几个纳升，这种技术可以大大减小所需液体体积并从而显著提高分析等的 时间。但是，由于采用分立的导电的衬板并采用了电浸润技术，它的制造工艺复 杂、成本高昂，并且会出现由于接触面的液体阻力太大而使得液体无法移动从而 使得器件进入"死区"。
经对现有技术文献的检索发现，A. Renaudin等于2006年在《Sensors and Actuators B》(传感器与执行器B，第113期389-397页)发表的"SAW nanopump for handling droplets in view of biological applications"(应用于生物 用途的处理液滴的声表面波纳米泵)一文中，提出了一种全新的基于声表面波的 液体驱动装置。该装置具体结构如下在铌酸锂基底上的两个相对的叉指换能器 之间，存在宽度为微米尺度的亲水材料作为一维液体移动导轨，而在相对的叉指 换能器间剩余的部分全部为疏水材料。该装置一侧的叉指换能器产生的声表面波 可以使得表面的液体向远离这侧的方向移动，而具有亲水性质的液体由于移动导 轨材料为亲水性质而其他部分为疏水性质被限制在导轨上而只能进行一维的移动，通过精确控制加载在叉指换能器上调制信号的周期数可以实现纳米级的移 动。这种装置的缺点是只能实现一维的数字微流体驱动，不能实现二维的数字微 流体驱动。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术中的不足，提出一种基于声表面波的二维数字 微流体分析检测平台。本发明通过制造新型的二维数字微流体分析检测平台，既 能实现液滴的二维驱动，又能保证在驱动过程中液滴移动按照确定的轨迹移动而 不产生液滴分裂及较大变形，可以取代传统的微流体芯片。
本发明是通过以下技术方案实现的
本发明包括金属梳状叉指电极对、图形化的疏水涂层、二维亲水导轨、铌酸 锂衬底，其中，底层为铌酸锂衬底，上层中央为图形化的疏水涂层，图形化的疏 水涂层上面均匀分布二维亲水导轨，二维亲水导轨的相交处为节点，四组金属梳 状叉指电极对对称分布于图形化的疏水涂层四面。
所述金属梳状叉指电极对的数目为四组，尺寸完全相同的且对称分布。
所述图形化的疏水涂层可以是OTS (十八烷基三氯硅烷，C13Si(CH2)17CH3) 或者TEFLON涂层等常用疏水材料。
所述金属梳状叉指电极对材料可以是金、铝等常用导电材料。
所述二维亲水导轨底部为铌酸锂衬底。
本发明工作时，通过分别给相应的金属梳状叉指电极对加载交变电流激励， 可以实现液滴沿着亲水导轨实现二维移动，从而使得液滴移动到图形化的疏水涂 层上的任何一个节点，实现液滴的数字化移动。
与现有技术相比，本发明提供了一种新的微流体驱动装置，该装置既可以克 服现有的数字微流体制造工艺复杂和可能进入死区的问题，又保留了现有数字微 流体所需液体量少、分析速度快的优点，可以广泛应用于生化检测等领域。
图l为本发明结构示意图2为本发明二维亲水导轨的交叉节点命名方式示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括四组尺寸完全相同的且对称分布的金属梳状叉指 电极对l、 2、 3、 4，铌酸锂衬底5，图形化的疏水涂层6， 二维亲水导轨7，其中， 底层为铌酸锂衬底5，上层中央为图形化的疏水涂层6，图形化的疏水涂层6上面 均匀分布二维亲水导轨7， 二维亲水导轨7的相交处为节点，四组金属梳状叉指电 极对l、 2、 3、 4对称分布于图形化的疏水涂层6四面；
所述图形化的疏水涂层6是0TS涂层。
所述图形化的疏水涂层6是正方形，上面有水平和竖直均匀排列并交汇的大 小一致的沟槽构成的二维亲水导轨7，沟槽宽度为100 li m。 所述铌酸锂衬底5，尺寸为8mmX8mmX0. 45mm。 所述图形化的疏水涂层6，其尺寸为5隱X5mmX 1 n m。
所述金属梳状叉指电极对1、 2、 3、 4，其厚度为0.5ixm，每一金属梳状叉 指电极对由两个梳妆叉指电极构成，其中每个梳状叉指电极由12个叉指组成， 叉指厚度为O. 5um,宽度为100um，长度为6mm，相邻叉指间隔为300 n m。
所述金属梳状叉指电极对l、 2、 3、 4的材料为金。
本实施例分析检测平台的制造实施方式和过程如下
1、 清洗铌酸锂衬底，然后在氮气中烘干。
2、 铌酸锂衬底表面旋涂正光刻胶，厚度为20um。
3、 前烘，温度为8(TC，时间为4小时。
4、 对铌酸锂衬底表面用预制的有金属梳状叉指电极对图形的掩膜板进行UV 曝光，时间为140s。
5、 显影，时间为240s。
6、 后烘，温度为80。C，时间为10min。
7、 在铌酸锂衬底表面溅射金，厚度为O. 5nm。
8、 将铌酸锂衬底放在丙酮内并用超声辅助去胶，时间为半个小时。
9、 铌酸锂表面旋涂负光刻胶，厚度为1.3ym。
10、 前烘，温度为120'C，时间为60s。
11、 用预制的有二维沟槽图形的掩膜板对铌酸锂衬底表面进行UV曝光，时间为6s。
12、 后烘，温度为120'C，时间为60s。
13、 显影，形成二维沟槽。
14、 去离子水清洗铌酸锂衬底并用氮气吹干。
15、 对铌酸锂衬底在氧气流中用UV光照射来消除表面的羟基，时间为l个小时。
16、 将铌酸锂衬底在中浸泡10min。(混合液比例为十六烷70ml，四氯化碳 30ml， OTS40卩1)。
17、 去离子水清洗并用氮气吹干。
如图2所示，本实施例中，在图形化的疏水涂层6上的二维亲水导轨7的交 叉节点命名方式如下，最左上方的定义为(0， 0)，编号从(0， 0)开始向右、 向下分别依次增加l。
1、 将要操作的液滴滴在点(0， 0);
2、 设欲放置液滴的位置为点(m， n)，将路径分解为(0， 0) ->(0， n)-〉(m， n)，先在金属梳状叉指电极对l上加载相应的高频驱动激励，使得水滴先横向移动 到节点(O，n)，再在金属梳状叉指电极对2上加载相应的高频驱动激励，使得水 滴纵向移动到节点(m， n)。
同理，加载高频驱动激励使图中的金属梳状叉指电极对2、 3工作，可以实现 液体从最右上方移动到任意的二维节点。加载高频驱动激励使图中的金属梳状叉 指电极对3、 4工作，可以实现液体从最右下方移动到任意的二维节点。加载高频 驱动激励使图中的金属梳状叉指电极对l、 4工作，可以实现液体从最左下方移动 到任意的二维节点。
权利要求
1、一种基于声表面波的二维数字微流体分析检测平台，其特征在于，包括金属梳状叉指电极对、图形化的疏水涂层、二维亲水导轨、铌酸锂衬底，其中底层为铌酸锂衬底，上层中央为图形化的疏水涂层，图形化的疏水涂层上面均匀分布二维亲水导轨，二维亲水导轨的相交处为节点；所述的金属梳状叉指电极对的数目为四组，尺寸相同的且对称分布，且对对称分布于图形化的疏水涂层四面。
2、 根据权利要求1所述的基于声表面波的二维数字微流体分析检测平台，其特征是，所述的图形化的疏水涂层是0TS或者TEFLON涂层常用疏水材料中的 一种。
3、 根据权利要求1所述的基于声表面波的二维数字微流体分析检测平台， 其特征是，所述的金属梳状叉指电极对材料是金或者铝常用导电材料中的一种。
4、 根据权利要求1所述的基于声表面波的二维数字微流体分析检测平台， 其特征是，所述的二维亲水导轨底部为铌酸锂衬底。
全文摘要
本发明涉及一种微流体驱动领域的基于声表面波的二维数字微流体分析检测平台。本发明包括四组尺寸完全相同的且对称分布的金属梳状叉指电极对、图形化的疏水涂层、二维亲水导轨、铌酸锂衬底，其特征在于，底层为铌酸锂衬底，上层中央为图形化的疏水涂层，图形化的疏水涂层上面均匀分布二维亲水导轨，均匀分布的二维亲水导轨的相交处为节点，四组金属梳状叉指电极对对称分布于四面。本发明既可以克服现有的数字微流体制造工艺复杂和可能进入死区的问题，又保留了现有数字微流体所需液体量少、分析速度快的优点，可以广泛应用于生化检测等领域。
文档编号G01N33/50GK101556276SQ20091004988
公开日2009年10月14日 申请日期2009年4月23日 优先权日2009年4月23日
发明者健 孙, 冠 张, 李以贵, 陈少军, 阳 高 申请人:上海交通大学