[实用新型]一种大规模微量液滴排布装置

说明书

本实用新型提供了一种大规模微量液滴排布装置，可在实验样品表面特定位置高精度的排布微量液滴。该装置包括：一个具有特殊亲水/超疏水阵列结构的样品、液体供给系统、运动控制系统和机器视觉系统。该装置利用滴液重力和样品表面亲水/超疏水阵列结构双重作用，完成微量液滴的精确排布。排布液滴体积通过样品表面单个亲水区域的形状和大小确定，并且可以同时排布多种不同的液体。该液滴排布装置结构简单、排布效率高、无需注射针头精确定位到排布位置，可实现大规模微量液滴的排布。

技术领域

本实用新型涉及微量液滴排布领域，具体涉及一种大规模微量液滴排布装置。

背景技术

精确的微量液滴排布是生物医学、化学、微流体、材料科学等多个领域迫切需求的，尤其是在细胞培养、生物微操作、化学反应、材料合成等领域，微量液滴排布具有重要应用价值。然而，现有的液滴排布方式无法同时满足高精度及高效率的要求，迫切需要可以实现大规模微量液滴排布的方法。

发明内容

本实用新型针对目前微量液滴排布中存在的排布效率低、定位精度差、排布液体单一等缺陷，提供了一种大规模微量液滴排布装置及方法，用于在具有润湿性差异的亲水/超疏水阵列结构表面排布微量液滴。

本实用新型提供了一种大规模微量液滴排布装置。该装置包括：一个具有特殊亲水/超疏水阵列结构的样品、液滴注射系统、运动控制系统和机器视觉系统。滴液注射系统包括：注射针头（1），其通过针头适配器（2）和出液导管（3）连接。出液导管（3）的另一端与三通切换阀（4）左端接口相连。三通切换阀（4）右端接口与进液导管（5）相连、下端接口和柱塞泵（6）相连。进液导管（5）末端连接一个液体杂质过滤器（7），用于过滤储液瓶（8）液体中的杂质。进液导管（5）通过储液瓶盖上的导管孔固定。同时，储液瓶盖还有一个空气过滤孔，孔中装有空气过滤塞（9）。

运动控制系统包括针头定位系统和样品倾斜系统两个部分。针头定位系统使用X轴电动平移台（10）、Y轴电动平移台（11）和Z轴电动平移台（12）三个电动平移台（10，11，12）实现针头的精确定位。其中，注射针头（1）与针头适配器（2）相连。针头适配器（2）通过手拧螺钉（13）固定在针头固定件（14）上。针头固定件（14）通过直角连接件（15）连接在Z轴电动平移台（12）上。YZ轴的两个电动平移台使用直角连接件（16）相连。XY轴的两个电动平移台使用连接板（17）相连。XYZ轴的三个电动平移台（10，11，12）用于控制注射针头的三维运动，使注射针头（1）精确运动到样品上的预设位置。

样品倾斜系统使用一个电动旋转台（18）控制样品（19）倾斜特定角度。其中，样品（19）放置在样品台（20）上。样品台（20）与电动旋转台（18）连接，电动旋转台（18）通过旋转台固定件（21）固定在减震台（22）上。电动旋转台（18）用于倾斜样品（19），样品（19）上盛放待排布液滴。利用液滴重力作用和样品的特殊亲水/超疏水阵列结构双重作用，实现微量液滴的精确排布。初始阶段，样品（19）保持水平放置。

机器视觉系统通过一个彩色CCD相机（23）和一个微距变焦镜头（24）观测样品（19）上排布的液滴。彩色CCD相机（23）通过相机连接板（25）固定在相机支架（26）上。相机支架（26）通过直角连接件（27）固定在减震台（22）上。

进一步的，该装置的样品为矩形，通过紫外光刻技术在超疏水基板上高精度的刻蚀亲水区域，从而获得具有亲水/超疏水阵列结构的样品。

进一步的，该装置还包括一个废液收集盒（28），其放置在减震台（22）上，用于收集多余液体。

进一步的，该装置X轴电动平移台（10）和旋转台固定件（20）通过内六角螺钉固定在减震台（22）上。

进一步的，液滴注释针头（1）内径为100微米，用于在样品上注射定量体积的液滴。

进一步的，待排布液体可以选取多种不同的液体，可以同时排布多种不同的液体。