本发明专利技术公开了一种数字微流体产生装置及产生方法，本装置包括微流体产生装置、压电基片和紧贴设置于压电基片上的ＰＤＭＳ聚合体，压电基片的工作表面的四周设置有叉指换能器，工作表面的中心区域设置有疏水层，ＰＤＭＳ聚合体中设置有倾斜的微通道，微通道的入口位于ＰＤＭＳ聚合体的上表面上，微通道的出口位于ＰＤＭＳ聚合体的侧表面上，且该ＰＤＭＳ聚合体的侧表面的空间位置位于其中一个叉指换能器激发的声表面波的声传输路径上，微流体产生装置连接有输液器件，输液器件与微通道的入口相连接，优点在于通过一个设置有倾斜的微通道的ＰＤＭＳ聚合体实现数字微流体的产生，且产生的数字微流体是微升量级的，同时由于该ＰＤＭＳ聚合体本身具有粘性，可直接粘贴在压电基片上，易于集成。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种实现微流体数字化的技术，尤其是涉及一种数字微流体产生装置 及产生方法。
技术介绍
微流控芯片因具有样品用量少、操作简单，及可极大地减少人为操作引起的误差 等诸多优点，得到国内外微流领域专家的高度关注，并日益成为国际性前沿研究热点，且已 在DNA测序、蛋白质分析、单细胞分析、单分子分析、药物筛选、食品安全、环境监测和国家 安全等领域中得到了广泛应用。微流控芯片中操纵微流体的操纵方式有连续流和数字流两种，相对于连续流操纵 方式，数字流操纵方式具有试剂用量更微、操纵更简单、更精确等独特优点而受到重视，并 日益成为微流控芯片发展的重点。数字微流体的产生是以数字流操纵方式操纵微流体的微 流控芯片进行微流分析的前提，是该微流控芯片不可或缺的组成部分。现有的微流控芯片的数字微流体的产生主要是通过不相溶的油相微流体辅助实 现连续的水相溶液微流体实现其数字化，这种油相辅助的水相溶液微流体数字化方法优点 是可连续、快速产生数字微流体，但同时由于该方法需要与待数字化的水相溶液微流体不 相溶的油相微流体的辅助，这样就有可能对产生的水相数字微流体造成部分污染(即产生 的水相数字微流体中可能含有油相微流体)，从而增加了后续油相微流体和水相数字微流 体的分离操作，增加了微流控芯片进行微流分析的时间，并降低了微流控芯片有效单元的 集成度。为克服油相辅助的水相溶液微流体数字化方法中油相微流体可能给水相数字微流 体带来的污染，业内人员提出了一种横向气流断裂方法，该方法采用空气流代替油相微流 体，实现连续的水相微流体数字化，但该方法需要产生一定速度和压力的空气流，这样需要 增加额外的器件(用于产生空气流的气泵)和外围单元(用于控制空气流等的外围单元， 如气阀等)，从而增加了微流控芯片结构的复杂性。基于电润湿原理的数字微流体产生方法 可以有效地避免横向气流断裂方法的不足之处，但其需要使用外围控制电路来操控每个电 润湿器件中的每一个电极单元的电信号的接通或断开，尤其是当电润湿器件包含的电极单 元较多时，需要的外围控制电路较为复杂，从而限制了该方法应用于微流分析的规模。声表面波技术具有工艺成熟、成本低廉、灵敏度高和器件尺寸小等独特优点，使得 以压电材料为基片的压电微流控芯片近年来得到了快速的发展，但这些研究主要以数字微 流体在压电基片上的操控为主要研究对象，鲜有涉及在压电基片上实现数字微流体产生的 方法。近来，报道有采用较大的RF信号加到聚焦换能器上激发强幅度的声表面波，实现压 电基片上微流体的飞逸，以产生数字微流体。如期刊《微机械系统》2008年第17卷第1期 147-156 页(Journal of Micromechanical systems Vol. 17(1)，2008 147-156)公开的《基 于微液滴油包封微反应〉〉(((Droplet-based microreactions with oilencapsulation))), 它是在锆钛酸铅下基片上制作叉指换能器，再旋涂和光刻三微米厚光阻剂作为牺牲层，并 淀积和光刻四微米厚聚对二甲苯作为制作带空气反射栅的声透镜的材料，而后采用丙酮去掉光阻剂，并淀积四微米聚对二甲苯填充留下的空隙，最后与采用微电子工艺制作有微腔的硅基片进行绑定，构成微液滴产生器件；工作时其在锆钛酸铅下基片的叉指换能器上加 足够强度的RF信号，RF信号加到叉指换能器上激发声表面波，激发的声表面波经带空气反 射栅的声透镜汇聚，汇聚后的声表面波作用于微流体，使得微流体在足够强度的声流力下 喷射微液滴，微液滴飞逸到正对于锆钛酸铅下基片的锆钛酸铅上基片，形成所需的数字微 流体。这种方法一方面由于采用了带空气反射栅的声透镜来聚集叉指换能器激发的声表面 波，因此其制作工艺相对复杂，且激发的数字微流体的体积受到限制，难以应用于对采用电 化学免疫微电极方法等需要微升量级微流体的场合，同时由于产生数字微流体的方式是采 用微液滴飞逸到正对于锆钛酸铅下基片的锆钛酸铅上基片，因此导致具有两个基片的微流 控芯片难以集成化；另一方面，由于其是通过采用微液滴飞逸到正对于锆钛酸铅下基片的 锆钛酸铅上基片的方式形成数字微流体的，因此在激发声表面波时需要较大的RF信号，以 使微液滴飞逸，而较大的RF信号需要较大的电源功率，这样极大地限制了该方法的应用范 围，且由于较大的RF信号会产生较高的温度，易损坏锆钛酸铅下基片；此外，该方法产生数 字微流体的过程中会产生很多不规则体积的卫星微流体即体积较小的微流体，给应用带来 了困难。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种无污染、易集成，且能够产生微升量级数 字微流体的数字微流体产生装置，及工艺简单的数字微流体产生方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为一种数字微流体产生装置，包括 微流体产生装置、压电基片和紧贴设置于所述的压电基片上的PDMS聚合体，所述的压电基 片的上表面为工作表面，所述的压电基片的工作表面的四周设置有用于激发声表面波的叉 指换能器，所述的压电基片的工作表面的中心区域设置有用于数字微流体运动的疏水层， 所述的PDMS聚合体中设置有倾斜的微通道，所述的微通道的入口位于所述的PDMS聚合体 的上表面上，所述的微通道的出口位于所述的PDMS聚合体的侧表面上，且该所述的PDMS聚 合体的侧表面的空间位置位于其中一个所述的叉指换能器激发的声表面波的声传输路径 上，所述的微流体产生装置连接有输液器件，所述的输液器件与所述的微通道的入口相连 接。所述的微通道的出口靠近其所在的所述的PDMS聚合体的侧表面的下边沿。所述的微通道的出口与其所在的所述的PDMS聚合体的侧表面的下边沿之间的区 域构成滑落区域，所述的滑落区域上设置有疏水薄层。所述的微通道的出口所在的所述的PDMS聚合体的侧表面上设置有亲水性能良好 的金属薄片，所述的金属薄片上设置有位置与所述的微通道的出口的位置相对应的通孔， 所述的金属薄片的内表面与所述的微通道的出口所在的所述的PDMS聚合体的侧表面相粘 接，所述的通孔与所述的金属薄片的外表面的下边沿之间的区域构成滑落区域，所述的滑 落区域上设置有疏水薄层。所述的金属薄片为铝片或铜片。所述的微流体产生装置主要由注射泵和用于产生微流体的注射器组成，所述的 注射泵与所述的注射器相连接，所述的输液器件主要由输液管和输液针头组成，所述的输液管的一端与所述的注射器相连接，所述的输液管的另一端与所述的输液针头的尾部相连 接，所述的输液针头的头部插入所述的微通道的入口内并与所述的微通道的入口密封连接。所述的微通道的直径小于所述的输液针头的头部的直径。所述的PDMS聚合体主要由体积比为(5 12) 1的道康宁184的单体和固化剂 混合制备而成。本专利技术的产生装置还包括信号发生装置，所述的信号发生装置主要由用于产生RF 电信号的信号发生器、与所述的信号发生器连接的功率放大器及与所述的功率放大器连接 的切换开关组成，所述的压电基片的下表面上连接有PCB板，所述的PCB板上设置有多个弓| 线脚，所述的叉指换能器包括两个汇流条，所述的汇流条通过导线与所述的引线脚相连接， 所述的引线脚通过导线与所述的切换开关相连接。一种数字微流体产生方法，包括以下步骤①将设置有微通道的PDM本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数字微流体产生装置，其特征在于包括微流体产生装置、压电基片和紧贴设置于所述的压电基片上的ＰＤＭＳ聚合体，所述的压电基片的上表面为工作表面，所述的压电基片的工作表面的四周设置有用于激发声表面波的叉指换能器，所述的压电基片的工作表面的中心区域设置有用于数字微流体运动的疏水层，所述的ＰＤＭＳ聚合体中设置有倾斜的微通道，所述的微通道的入口位于所述的ＰＤＭＳ聚合体的上表面上，所述的微通道的出口位于所述的ＰＤＭＳ聚合体的侧表面上，且该所述的ＰＤＭＳ聚合体的侧表面的空间位置位于其中一个所述的叉指换能器激发的声表面波的声传输路径上，所述的微流体产生装置连接有输液器件，所述的输液器件与所述的微通道的入口相连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：章安良，尉一卿，韩庆江，叶丽军，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]
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