[发明专利]一种基于声表面波芯片阵列的微液滴操作系统

说明书

一种基于声表面波芯片阵列的微液滴操作系统，包括铌酸锂基底上设置的多个叉指换能器阵列单元，每个叉指换能器阵列单元包括在铌酸锂基底上方蒸镀的4个单独的叉指换能器阵列，叉指换能器阵列呈左右、前后对称设置，中间为中心反应池；叉指换能器阵列上方铺覆浸没有惰性载液，作为隔膜层，隔膜层上设有液滴，叉指换能器阵列通过电极电路和信号控制电路连接；信号控制电路包括信号发生模块，信号发生模块产生正弦波信号，经并行处理电路输出四路频率幅值可调的信号，功率放大模块将放大的四路信号作用于叉指换能器阵列实现液滴的驱动、混合和分裂；本发明实现液滴在隔膜层表面的自由移动，可重复性、集成性高，能够实现大规模应用。

技术领域

本发明属于微液滴操作系统技术领域，具体涉及一种基于声表面波芯片阵列的微液滴操作系统。

背景技术

应用微纳制造技术，尤其是声表面波技术，将生物化学试剂微小液滴的操作集成在微小空间中，可实现微小液滴操作系统的微型化和便携式，能够进行多种微小液滴如血液、唾液、含酶试剂的驱动、混合。将微流控芯片和集成电路集合，易于实现仪器的微型化和自动化。

传统的生物试剂检测是提取生物试样在反应池中混合、静置，待反应物充分混合后检测特定生物标志物的含量。而一些生物试剂反应(神经元特异性烯醇化酶NSE的检测)存在对细胞生物相容性破坏、混合均匀性有待提高、混合物反应时间长等缺陷，限制了临床医用过程中第一时间检测。

目前针对微液滴处理的微流控技术往往是利用一到两个叉指换能器产生声波探究驱动效果，这导致微流控芯片技术可重复性、集成性低，无法实现大规模应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种基于声表面波芯片阵列的微液滴操作系统，实现液滴在隔膜层表面的自由移动，可重复性、集成性高，能够实现大规模应用。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于声表面波芯片阵列的微液滴操作系统10，包括铌酸锂基底1上设置的多个叉指换能器阵列单元，每个叉指换能器阵列单元包括在铌酸锂基底1上方蒸镀的4个单独的叉指换能器阵列3，4个叉指换能器阵列3呈左右、前后对称设置，4个叉指换能器阵列3的中间为中心反应池；4个叉指换能器阵列3上方铺覆浸没有惰性载液，作为隔膜层4，隔膜层4上设有液滴5，4个叉指换能器阵列3内侧连接有第一电极电路2，4个叉指换能器阵列3外侧连接有第二电极电路6，叉指换能器阵列3通过第一电极电路2、第二电极电路6和信号控制电路连接；

所述的信号控制电路包括信号发生模块7，信号发生模块7的输出和并行处理电路8的输入连接，并行处理电路8的输出和功率放大模块9的输入连接，功率放大模块9的输出和叉指换能器阵列3的输入连接；信号发生模块7产生正弦波信号，经并行处理电路8输出四路频率幅值可调的信号，功率放大模块9将放大的四路信号作用于叉指换能器阵列3实现液滴5的驱动、混合和分裂。

所述的第一电极电路2、第二电极电路6与功率放大模块9之间的电连接用环氧银进行。

所述的铌酸锂基底1高度为1毫米，叉指换能器阵列3、第一电极电路2、第二电极电路6的高度为100纳米，隔膜层4的高度为3毫米。

所述的每个叉指换能器阵列单元中4个叉指换能器阵列3蒸镀在铌酸锂基底1上形成直线形叉指换能器阵列单元或弧形叉指换能器阵列单元，直线形叉指换能器阵列单元或弧形叉指换能器阵列单元根据需要排布。

所述的叉指换能器阵列3采用平行叉指换能器12，叉指的中心频率即叉指间距、排布方式随着不同液滴5的操作要求进行调整。

所述的平行叉指换能器12的宽度为0.1毫米，叉指的间距为0.1毫米，叉指共由20对指条组成，相对的叉指换能器阵列3中的水平间距为10毫米。