[发明专利]一种微液滴往复输运方法

说明书

本发明公开了一种微液滴往复输运方法，以铌酸锂夹层结构芯片作为基底，通过加热系统使芯片升温，控制激光光斑在芯片表面按任意方向扫过一条直线并靠近芯片中的微液滴，当微液滴被吸引至激光光斑处的瞬间，关闭电子快门，在热效应和光生伏打效应的综合作用下实现微液滴往复输运。该方法具有微液滴输运方向、距离可控，激光与微液滴无直接接触等特点，且整个过程可实时观测。该技术可应用于微量试剂的采集、混合及输运，对生物医疗、药物诊断、环境监测及分子生物学等领域的发展具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种微液滴操控技术，具体是一种微液滴往复输运方法

背景技术

随着微流控芯片的迅速发展，微液滴操控已经成为该领域的研究热点。微液滴操控技术主要应用于生物、化学、制药等过程中微量样品的分析及检测，它主要涉及微量试剂的采集、混合及输运等。它对生物医疗、药物诊断、食品卫生、环境监测以及分子生物学等领域的发展具有非常重要的意义。

2003年文献(Monolithic membrane valves and diaphragm pumps forpractical large-scale integration into glass microfluidic devices，Sens.ActuatorsB，89，315-323(2003))报道了一种利用微气泵装置完成微液体输运的方法，该方法需要鼓入空气，容易造成液体污染，并且需要制备复杂的微通道、微腔室，存在死区，输运方向和距离不可调控，而且只适用于连续流体的输运，不可实现微液滴的往复输运。

2007年Hong X等人(Application of Superhydrophobic Surface with HighAdhesive Force in No Lost Transport of Superparamagnetic Microdroplet，129，1478-9，(2007))利用超疏水表面制作电磁开关，在磁场作用力、液滴重力以及PS纳米管对液滴的粘附力综合作用下实现了液滴在上下两极板之间的输运。该方法需要制作PS纳米管层，工艺复杂，成本较高，两极板之间距离固定为2mm，限制了液滴运动的距离，而且此方法只能完成液滴在上下两极板之间的运动，即不能实现微液滴的任意一维往复输运。

2014年，田丽等人公开了一种超疏水单极板数字微液滴输运装置及其制作方法(申请公布号为：CN104525285)他们在带有电极阵列的基底上淀积一层介质层，然后在介质层上悬涂氮化硼纳米管超输水层，将微液滴置于一个电极阵列单元上方，并微接触于相邻的电极阵列单元上方，对电极阵列单元施加电压，使液滴的接触角发生变化，从而实现微液滴的驱动，该装置虽降低了驱动电压，保持了样品的生物活性，但需要制备电极，成本高，加工工艺复杂，而且对液滴的初始位置有较高要求，仍然不能实现微液滴的任意一维往复输运。

2016年Chu Y等人(Remote Manipulation of a Microdroplet in Water byNear-Infrared Laser，8，1273-1279，2015)利用近红外激光实现了对水中纳米颗粒封装的CHCl₃微液滴的远程操控，在激光的作用下，液滴能够上升，穿梭，水平移动，甚至悬浮在水中。这种方法虽然可以使微液滴沿任意一维路径往复运动，但纳米颗粒的封装工艺复杂、可能会对微液滴造成污染，激光对液滴的长时间照射会使液滴内部环境紊乱，而且此方法只能应用于水环境中被封装的微液滴，大大限制了其应用范围。

发明内容

目前已报道的微液滴输运方法存在诸多缺点，如：需要制备微通道、微腔室等装置，成本高、加工工艺复杂；微液滴输运的方向、距离不可控；激光对微液滴的长时间照射会使液滴内部环境紊乱；对微液滴所处的环境有所限制；不能实现微液滴的往复输运；输运过程不能实时控制等。针对上述问题，本发明提供一种简单、易行的微液滴往复输运方法，其输运的方向和距离均可控，整个输运过程中激光对微液滴无直接照射，无需对液滴进行任何前期处理，在空气环境中就能实现微液滴的任意一维往复输运，且整个过程实时可控。