本发明专利技术提出了一种超声移液装置，包括移液模块和控制模块；移液模块包括超声激励组件、超声换能器、耦合装置、透镜和载液装置，超声激励组件用于激励所述超声换能器发出超声波，透镜设置在超声换能器和载液装置之间，透镜用于改变超声波波前的相位分布以使超声波多焦点聚焦以并行处理多个样品，耦合装置内的耦合介质接触载液装置；控制模块用于调制超声激励组件的激励参数，超声激励组件激励超声换能器发出超声波。本发明专利技术提供的超声移液装置能够对声源相位分布进行调控，且超声移液装置的焦点对位精度高。采用本发明专利技术所提供的超声移液装置实现的超声移液方法能够并行处理多个样品，达到高通量的目的，且能够提高移液液滴尺寸稳定性。性。性。
【技术实现步骤摘要】
一种超声移液装置及方法
[0001]本专利技术涉及超声移液
，尤其涉及一种超声移液装置及方法。
技术介绍
[0002]移液是生物、化学实验室最为普遍的操作任务之一。选择正确的移液器是精准完成实验的关键一步。目前业内最广泛的方法是采用移液枪进行操作，然而其测量的准确度因种类不同而差别巨大。同时因为移液枪为接触式移液方法，有可能会产生巨大的假阴性结果。并且梯度稀释时误差会累积，一些样品在使用梯度稀释时，显示了多达三次方的生物活性的损失。此外，由于移液头是一次性耗材，为避免交叉感染，每一次使用后都需要特殊处理或者更换，因此会需要大量的耗材来支撑实验，大规模使用时费用较为昂贵。因此，非接触式的微量移液技术是生物学领域内特别重要的一项关键技术。
[0003]超声波声场中的物体接受到声波(机械波)动量而产生受到力的作用，在声学中被定义为声辐射力(Acoustic Radiation Force)。超声辐射力主要决定于受力物体周围的声场压力梯度。由于超声波具有非接触的作用优势，在微量移液领域有着独特优势和巨大的应用潜力。
[0004]精准的微量液体移动与处理的装置与方法，已被广泛地应用于生物制药、生物技术、合成生物实验等多个领域。在目前已有的移液技术解决方案当中，超声移液因其能够实现非接触的移液操作，可以有效地避免接触样品可能造成的假阴性结果，同时具有安全、可靠、高精度、数据重复性好等优势，具有广阔的应用前景。
[0005]当前超声移液技术主要是基于聚焦超声换能器实现，该方法通过换能器产生声波，声波在液体表面聚焦形成焦点，在焦点处能够产生足够的声辐射力来克服液体的表面张力，并溅射出液滴，从而实现移液的操作。该方法能够实现高精度的移液操作，但一次仅能产生一滴液体，需要靠多次重复移液操作才能实现大量液滴操作，限制了超声移液的效率。如需同时处理多个样品则需要使用多个聚焦换能器，大大地提高了设备的硬件成本。现有的超声移液技术在实际应用中存在着很大的局限性。
[0006]现有技术中也有提出实现大规模超声移液的技术方案，此类方法，通过计算机产生PWM(Pulse Width Modulation)信号，来控制激活阵列中的不同的阵元组合，从而使得所发射的声波能够产生多个焦点，使得移液系统能够同时处理多个样品，但此类方案的实现需要构建复杂的驱动电路模块，若其中一个单元损坏，也会影响系统性能，极大的增加了设备技术成本和维护费用。同时，PWM信号的传输干扰，会对实验结果造成极大影响。
[0007]综上所述，现有的超声移液技术大多仅能对单个样品进行操作，若要进行大量液滴操作需要多次重复移液操作或使用多个硬件设备进行操作，在实际应用中存在着很大的局限性。现有技术中也有提出实现大规模超声移液的技术方案，但此类方案的实现需要构造复杂的移液系统设备技术成本和维护费用高，且需要花费大量的时间和精力进行维护，难以应用于日常的实验中。
技术实现思路
[0008]有鉴于此，为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术提出了一种超声移液装置及方法。
[0009]具体地，所述超声移液装置包括移液模块和控制模块；
[0010]所述移液模块包括超声激励组件、超声换能器、耦合装置、透镜和载液装置，所述超声激励组件用于激励所述超声换能器发出超声波，所述载液装置设置在所述超声换能器的上方，所述耦合装置环绕包围所述超声换能器，所述耦合装置内填充有耦合介质，所述耦合介质接触所述载液装置，所述控制模块用于调制所述超声激励组件的激励参数，所述超声激励组件以所述激励参数激励所述超声换能器；
[0011]所述透镜设置在所述超声换能器和所述载液装置之间，所述透镜具有多种厚度单元，用于所述超声波经过所述透镜时通多种所述厚度单元改变相位分布以形成多个焦点，多个所述焦点用于并行移液多个液滴。
[0012]所述超声波聚焦形成的焦点的最小尺寸为一个波长的尺寸。相比传统的聚焦方式所形成的焦点尺寸，本实施例的聚焦方式能够形成更小尺寸的焦点，实现更高精度的移液操作。
[0013]超声激励组件能够用于执行多种模式，包括：
[0014]测距模式：所述超声激励组件激励所述超声换能器发出脉冲超声波并接收脉冲回波，根据所述透镜的参数通过相位补偿对所述脉冲回波进行修正，修正后的所述脉冲回波所反馈的信息用于分析所述超声换能器与所述载液装置的液面的距离；
[0015]或，移液模式：所述超声激励组件激励所述超声换能器发出超声波产生预设的超声声场，所述超声波的焦点对准所述载液装置的液面。
[0016]所述控制模块调整所述超声激励组件的激励参数包括调整所述超声激励组件的激励频率，用于调节所述超声波聚焦形成的焦点的位置以使所述焦点对准所述载液装置的液面。在超声换能器或载液装置位移传动过程中若造成微小误差，可以通过调节超声激励组件的激励频率的方式加以补偿，或者通过扫频的方式对焦距进行调节以替代部分调节超声换能器与载液装置之间的相对位置关系的机械移动操作。
[0017]在一些实施例中，所述移液模块包括多个超声换能器和多个透镜，所述超声换能器与所述透镜的数量相同，一个所述超声换能器嵌合一个对应的所述透镜；
[0018]多个所述超声换能器以相同频率工作，或，多个所述超声换能器以多个频率协同工作。
[0019]优选地，所述耦合装置包括蠕动泵、移液腔和冷却腔，所述蠕动泵连接所述移液腔和所述冷却腔，所述蠕动泵用于驱动所述耦合介质在所述移液腔和所述冷却腔之间循环流动，所述移液腔内的所述耦合介质接触所述载液装置的底部。
[0020]所述耦合介质为可流动性超声耦合剂，所述可流动性超声耦合剂包括水和油。
[0021]本专利技术还提供了一种超声移液方法，采用上述超声移液装置进行超声移液，所述超声移液方法包括：
[0022]超声换能器发出脉冲声波并接收脉冲回波，根据透镜的相位信息对所述脉冲回波进行修正，通过修正后的脉冲回波所反馈的信息分析所述超声换能器与所述载液装置的液面的距离；
[0023]根据所述超声换能器的焦点与所述载液装置的液面之间的位置关系移动所述超声换能器或移动所述载液装置，和/或，根据所述位置关系调节所述超声激励组件的激励频率，使所述超声换能器的焦点对准所述载液装置的液面；
[0024]控制所述超声激励组件发出激励信号激励所述超声换能器发出超声波。
[0025]所述“根据所述位置关系调节所述超声激励组件的激励频率”包括：
[0026]获取所述超声换能器的焦点与所述载液装置的液面的位置关系；
[0027]根据所述位置关系计算所述超声激励组件的调节信号；
[0028]通过所述调节信号调节所述超声激励组件的激励频率，使所述超声换能器的焦点对准所述载液装置的液面，提高对位精度。
[0029]所述“根据透镜的相位信息对所述脉冲回波进行修正”包括：
[0030]获取所述脉冲回波；
[0031]通过所述透镜的多种厚度单元的参数和位置生成相位补偿信号；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超声移液装置，其特征在于，包括移液模块和控制模块；所述移液模块包括超声激励组件、超声换能器、耦合装置、透镜和载液装置，所述超声激励组件用于激励所述超声换能器发出超声波，所述载液装置设置在所述超声换能器的上方，所述耦合装置环绕包围所述超声换能器，所述耦合装置内填充有耦合介质，所述耦合介质接触所述载液装置，所述控制模块用于调制所述超声激励组件的激励参数，所述超声激励组件以所述激励参数激励所述超声换能器发出超声波；所述透镜设置在所述超声换能器和所述载液装置之间，所述透镜具有多种厚度单元，用于所述超声波经过所述透镜时通过多种所述厚度单元改变相位分布以形成多个焦点，多个所述焦点用于并行移液多个液滴。2.根据权利要求1所述的超声移液装置，其特征在于，所述超声激励组件激励所述超声换能器发出脉冲声波并接收脉冲回波，根据所述透镜的参数通过相位补偿对所述脉冲回波进行修正，修正后的所述脉冲回波所反馈的信息用于分析所述超声换能器与所述载液装置的液面的距离；或，所述超声激励组件激励所述超声换能器发出超声波产生预设的超声声场，所述超声波的焦点对准所述载液装置的液面。3.根据权利要求1所述的超声移液装置，其特征在于，所述控制模块调整所述超声激励组件的激励参数包括调整所述超声激励组件的激励频率，用于调节所述超声波聚焦形成的焦点的位置以使所述焦点对准所述载液装置的液面。4.根据权利要求1所述的超声移液装置，其特征在于，所述超声波聚焦形成的焦点的最小尺寸为一个波长的尺寸。5.根据权利要求1所述的超声移液装置，其特征在于，所述移液模块包括多个超声换能器和多个透镜，所述超声换能器与所述透镜的数量相同，一个所述超声换能器嵌合一个对应的所述透镜；多个所述超声换能器以相同频率工作，或，多个所述超声换能器以多个频...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡飞燕，张汝钧，张志强，林勤，潘东文，邱维宝，郑海荣，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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