[发明专利]使用可调谐声表面驻波进行微流体操控和颗粒分选

权利要求书

1.一种用于颗粒操控的装置，其使用声表面波，该装置包括：

基底；

在该基底上界定的通道，其用于接收含有微小物体的悬浮液，该通道具有第一面和相对的第二面，两者间界定了工作区；

设置在该基底上的第一可变频率叉指换能器，其与通道的第一面间隔，该第一可变频率叉指换能器响应于具有频率和相位的第一输入信号而使所述基底振动；以及

设置在该基底上的第二可变频率叉指换能器，其与通道的第二面间隔，该第二可变频率叉指换能器响应于具有频率和相位的第二输入信号而使所述基底振动；

其中，该第一及第二可变频率叉指换能器间界定了零阶节点的位置，该通道设于该叉指换能器之间，并偏离该第一及第二叉指换能器的中心，使得横向地看该零阶节点的位置处在该工作区的外侧。

2.一种使用声表面波进行颗粒操控的方法，该方法包括：

提供一种装置，其包括：

基底；

在该基底上界定的通道，其用于接收含有微小物体的悬浮液，该通道具有第一面和相对的第二面，两者间界定了工作区；

设置在该基底上的第一可变频率叉指换能器其与通道的第一面间隔，该第一可变频率叉指换能器响应于具有频率和相位的第一输入信号而使所述基底振动；以及

设置在该基底上的第二可变频率叉指换能器，其与通道的第二面间隔，该第二可变频率叉指换能器响应于具有频率和相位的第二输入信号而使所述基底振动；

其中，该第一及第二可变频率叉指换能器间界定了零阶节点的位置，该通道设于该叉指换能器之间，并偏离该第一及第二叉指换能器的中心，使得横向地看该零阶节点的位置处在该工作区的外侧；

引入含有颗粒的悬浮液至该通道；

使用可变频率叉指换能器在该悬浮液中产生声表面波；和

通过调整该声表面波的频率和/或相位来操控颗粒。

3.一种根据权利要求1或2的装置或方法，进一步包括：

电子控制电路，其提供第一和第二输入信号以在工作区内产生声表面驻波，该输入信号的频率和/或相位是可变的，这样就可调整工作区内高阶压力节点的位置并调整颗粒的位置。

4.一种根据权利要求1或2的装置或方法，其中该通道还包括第三面及相对的第四面，该装置进一步包括：

设置在该基底上的第三可变频率叉指换能器，其与通道的第三面间隔，该第三可变频率叉指换能器响应于具有频率和相位的第三输入信号而使所述基底振动；以及

设置在该基底上的第四可变频率叉指换能器，其与通道的第四面间隔，该第四可变频率叉指换能器响应于具有频率和相位的第四输入信号而使所述基底振动；

其中，该第三及第四可变频率叉指换能器间界定了第二零阶节点的位置，该通道设于该第三及第四叉指换能器之间，并偏离该第三及第四叉指换能器的中心，使得该第二零阶节点的位置处在该工作区的外侧。

5.一种根据权利要求4的装置或方法，其中：

该第三和第四叉指换能器的布置大致垂直于前述第一和第二叉指换能器。

6.一种根据权利要求4或5的装置或方法，其进一步包括：

电子控制电路，其向第一和第二叉指换能器提供输入信号以在工作区内产生第一声表面驻波，并且，其向第三和第四叉指换能器提供输入信号以在工作区内产生第二声表面驻波，该输入信号的频率和/或相位是可变的，这样就可调整工作区内高阶压力节点的位置并调整颗粒的位置。

7.一种根据权利要求1或2的装置或方法，其中：

颗粒是有机颗粒、无机颗粒、生物细胞或微生物。

8.一种根据权利要求1或2的装置或方法，其中：

通道是具有一个输入信道和多个输出通道的流道；

通过改变输入信号的频率和/或相位，来改变工作区内高阶压力节点的位置，从而将颗粒有选择地导向多个输出通道中的一个。

9.一种根据权利要求1或2的装置或方法，其中，基底是压电基片。

10.一种根据权利要求1或2的装置或方法，其中：

各叉指换能器具有由基底支持的叉指式电极，该叉指式电极具有间隔排列的邻接的指，其中，指间距为基底上位置的函数。

11.一种根据权利要求1或2的装置或方法，其中：

各叉指换能器具有至少10MHz的可调谐的频率范围或至少10度的可调谐的相位范围。