一种实现微流体驱动搅拌的声表面波集成芯片制造技术

本实用新型专利技术提供一种实现微流体驱动搅拌的声表面波集成芯片，所述声表面波集成芯片包括基底材料(22)和集成叉指换能器组(21)，所述集成叉指换能器组(21)设置在基底材料(22)上，所述集成叉指换能器组(21)包括两组不同工作频率的叉指换能器，一组叉指换能器为瑞丽波换能器，用于微流体的驱动；另一组叉指换能器为表面横波换能器，用于微流体的搅拌。本实用新型专利技术的声表面波集成芯片，分别设计两种不同的换能器结构，并列分布在液滴传播路径的一端，从而集成了微流体移动和搅拌芯片，实现同步驱动和搅拌，提高了液滴的混合效率，同时结构相对比较简单，适用范围更广。

A surface acoustic wave integrated chip for micro fluid driven mixing

The utility model provides a surface acoustic wave integrated chip micro fluid drive mixing, the surface acoustic wave integrated chip comprises a base material (22) and integrated interdigital transducer group (21), the integrated interdigital transducer group (21) is arranged on a base material (22), the integrated interdigital transducer group (21) including two groups of different working frequency of the interdigital transducer, a group of interdigital transducers for Ruili wave transducer for driving micro fluid; another group of interdigital transducers for surface wave transducer for micro fluid mixing. Surface acoustic wave integrated chip of the utility model are respectively designed two different transducer structure, parallel end distribution in droplet propagation path, thereby integrating microfluidic chip to realize synchronous moving and stirring, driving and stirring, improving the mixing efficiency of droplets, while the structure is relatively simple, wide application range.

【技术实现步骤摘要】
一种实现微流体驱动搅拌的声表面波集成芯片
本技术涉及微流体反应芯片
，具体涉及一种实现微流体驱动搅拌的声表面波集成芯片。
技术介绍
声表面波(SAW)器件因其体积小、性能优异等特点得到广泛关注与应用，包括声表面波滤波器、传感器等。近几年，在微流控研究领域，人们关注到利用声表面波器件实现微流体的驱动、搅拌、分离等有很大优势，它基于声表面波进入流体后所产生的复杂的流-固耦合响应，可以产生可控制的声波。同时基于声表面波技术的微流体器件具有结构简单、易于制造、适于批量生产、生物相容性良好，能够快速驱动流体且驱动力较大、易于芯片中集成等优势，使得声表面波微流控器件成为研究热点。目前国内外对基于声表面波在微流控领域的研究主要集中在驱动微流体液滴的分离、移动、混合、沉淀，以及生物样品和试剂的定量输送、细胞粉碎、杂质过滤、DNA增放等。文献1(LiangGuo,GuvanasenGS,XiLiu,TuthillC,NicholsTR,DeWeerthSP.APDMS-basedintegratedstretchablemicroelectrodearray(isMEA)forneuralandmuscularsurfaceinterfacing.IEEETransBiomedCircuitsSyst.,2013,7(1):1-10)将一对微型压电换能器集成到一个PDMS材料的微流控通道中，利用产生的体波对通道内的层流进行搅拌混合。文献2(ZenoGuttenberg[GuttenbergZ,MullerH,HabermullerH,PipperJ,KielpinskiM,ScribaJ,WixforthA.PlanarchipdeviceforPCRandhybridizationwithsurfaceacousticwavepump.LabChip,2005,5(3):308-17)利用SAW移动液滴的方法，在SAW微流控器件上完成了PCR(聚合酶链反应)。这些SAW驱动器利用压电材料的逆压电效应产生SAW，在不同作用力的共同作用下，或实现液滴的搅拌，或实现液滴的移动等，但是目前还没有同步实现微流体的驱动和搅拌功能的集成芯片。
技术实现思路
本技术的目的在于克服目前缺乏同步实现微流体的驱动和搅拌功能的SAW集成芯片的问题，提供了一种实现微流体驱动搅拌的声表面波集成芯片，能够同时实现对液滴的驱动和搅拌；该芯片在液滴传播路径的一端设计有两种不同工作频率的叉指换能器，能够同时实现液滴的移动和搅拌。为了实现上述目的，本技术提供了一种实现微流体驱动搅拌的声表面波集成芯片，所述声表面波集成芯片包括：基底材料22和集成叉指换能器组21，所述集成叉指换能器组21设置在基底材料22上，所述集成叉指换能器组21包括两组不同工作频率的叉指换能器，一组叉指换能器为瑞丽波换能器，用于微流体的驱动；另一组叉指换能器为表面横波换能器，用于微流体的搅拌。作为上述装置的一种改进，所述基底材料22的材料为LiNbO3、LiTaO3或石英。本技术的有益效果是：本技术的声表面波集成芯片，分别设计两种不同的换能器结构，并列分布在液滴传播路径的一端，从而集成了微流体移动和搅拌芯片，实现同步驱动和搅拌，提高了液滴的混合效率，同时结构相对比较简单，适用范围更广。附图说明图1为现有技术的声表面波芯片结构示意图；图2为本技术的实现微流体驱动搅拌的声表面波集成芯片的结构示意图；图3为微流体器件工作示意图。附图标识11、叉指换能器12、基底材料21、集成叉指换能器组22、基底材料31、声表面波集成芯片32、微流注射泵33、沟道具体实施方式本技术的声表面波集成芯片是一种基于声表面波进入流体后所产生的复杂的流-固耦合效应的集成芯片，改进了传统声表面波芯片的叉指换能器11(如图1所示)，采用两种不同频率的换能器结构集成，两个换能器的叉指电极分别采用不同的尺寸和间距，对应两个不同的工作频率。下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细的说明。如图2所示，一种实现微流体驱动搅拌的声表面波集成芯片，包括基底材料22和集成叉指换能器组21；所述集成叉指换能器组21设置在基底材料22上；所述集成叉指换能器组21包括两组不同工作频率的叉指换能器，一组叉指换能器为瑞丽波换能器，用于微流体的驱动；另一组叉指换能器为表面横波换能器，用于微流体的搅拌；设计两组叉指换能器的结构工作在不同频段以去除信号串扰，同时实现微流体驱动和搅拌功能。所述集成叉指换能器组21，改进了传统声表面波芯片的叉指电极，分别设计两种不同的换能器结构，分布在同一衬底材料上，设计一组瑞丽波换能器用于微流体的驱动，设计一组表面横波换能器用于微流体的搅拌，设计这两组换能器的结构工作在不同频段以去除信号串扰。并列分布在液滴传播路径的一端，从而集成了微流体移动和搅拌功能。在同一芯片上设计两种不同的换能器结构，使得幅频特性满足特定的要求，当外加信号的频率等于f1时，瑞丽波换能器所激发的声表面波同相叠加，该能量促使液滴移动；当外加信号的频率等于f2时，表面横波换能器所激发的声表面波相叠加，该能量促使液滴搅拌。同时施加f1和f2两种频率的激励信号，使得声表面波集成芯片实现同步驱动和搅拌，提高液滴的混合效率。所述基底材料22采用LiNbO3、LiTaO3、石英等压电晶体材料。如图3所示，微流体器件包括本技术的实现微流体驱动搅拌的声表面波集成芯片31，微流注射泵32和沟道33，声表面波集成芯片31作为移动搅拌装置。所述沟道33，采用高分子聚合物中的固化性聚合物PDMS，耐用，廉价且有一定的化学惰性。其工作原理为，微流注射泵32将液滴推动到PDMS沟道33中，声表面波集成芯片31引发声流效应。在较低强度的SAW驱动下，液滴在声波传播路径上实现移动。在高强度的SAW作用下，液滴内部在声流的激励下实现搅拌。可以看出，通过对声表面波芯片的叉指换能器进行改进，由单工作频率换能器改为双工作频率换能器，同步实现液滴的移动和搅拌，提高微流体的混合效率。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本技术技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现微流体驱动搅拌的声表面波集成芯片，所述声表面波集成芯片包括基底材料(22)和集成叉指换能器组(21)，所述集成叉指换能器组(21)设置在基底材料(22)上，其特征在于，所述集成叉指换能器组(21)包括两组不同工作频率的叉指换能器，一组叉指换能器为瑞丽波换能器，用于微流体的驱动；另一组叉指换能器为表面横波换能器，用于微流体的搅拌。

【技术特征摘要】
1.一种实现微流体驱动搅拌的声表面波集成芯片，所述声表面波集成芯片包括基底材料(22)和集成叉指换能器组(21)，所述集成叉指换能器组(21)设置在基底材料(22)上，其特征在于，所述集成叉指换能器组(21)包括两组不同工作频率的叉指换能...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红浪，卢孜筱，田亚会，柯亚兵，程利娜，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11