[发明专利]基于超高频体声波谐振器的微液滴操纵方法以及装置

说明书

本发明公开了一种基于超高频体声波谐振器的微液滴操纵方法以及装置。操纵方法包括：提供连续相流体以及分散在连续相流体中的微液滴；超高频体声波谐振器提供体声波以及引发流体涡旋以对微液滴进行操纵。操纵装置包括：微液滴生成模块、微流道、下游通道和超高频体声波谐振器。操纵包括内部物质混合、微液滴融合、微液滴切割、微液滴轨迹控制、内部粒子轨迹控制等等。本发明具有简单易行、功能多样、适用范围广泛等优点。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，具体涉及一种基于超高频体声波谐振器的微液滴操纵方法以及装置。

背景技术

微流体操纵技术，是指操纵微液滴移动并进行物质混合以及后续生化反应。液滴微流控具有通量高、单分散、无交叉污染、试剂消耗少等特点，在生化反应中，将其作为微反应腔室具有独特的优势。在诸如芯片实验室、生物智能监测、生理快速化验等众多科学领域中，有着广泛的应用前景。

目前，对于微液滴内液体和固体操纵的方法分为被动式和主动式两大类。

被动式方法是通过特定的流道结构来完成对微液滴内多组分之间的混合，但是需要复杂的流道设计，对微液滴流速有要求，混合效率较低，对固体粒子无法施加精准控制。

主动式方法是通过施加外部物理场来对微液滴内容物进行控制，包括电学、磁学、热学等方式。电学方法利用电泳、电渗等效应实现流体或固体运动，进行微液滴内部混合，但对微液滴内容物的电学性质有要求，比较有局限性。磁学方法通过磁场使微液滴内的磁性粒子发生混动，实现微液滴的混合，另外可以对磁性粒子进行轨迹排布，但是对微液滴内固体粒子的导磁性有要求，混合效率较低，操作不方便，适用范围有限。热学方法是通过电热丝加热等方式在微液滴内部产生温度梯度，从而实现流体的运动，完成微液滴混合，但是加热的方式对微液滴内样品有破坏作用，生物兼容性较差，对固体粒子无法精准操纵。

因此，亟需一种通用性更好、通量更高、操控精度更高的微液滴操纵装置及操纵方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种通用性更好、通量更高的基于超高频体声波谐振器的微液滴操纵方法及装置。

本发明第一方面提出基于超高频体声波谐振器的微液滴操纵方法，包括：微液滴生成模块向微流道提供连续相流体以及分散在连续相流体中的微液滴；所述微流道中的超高频体声波谐振器提供体声波以及引发流体涡旋以对所述微液滴进行操纵然后流向下游通道。

可选地，单个所述微液滴内部包括至少两种液体物质，或者单个所述微液滴内部包括至少一种液体物质以及至少一种固体物质；并且所述操纵为微液滴内部物质混合。

可选地，相邻两个所述微液滴内部的物质不同，并且二者间距小于所述超高频体声波谐振器在流道延伸方向上的长度；并且所述操纵为微液滴融合。

可选地，所述分散相声阻抗为a1，所述微液滴的声阻抗为a2，(a1-a2)大于预设第一差值，或者(a1/a2)大于预设第一系数；声波在所述分散相与微液滴的界面处的反射率大于预设第一反射率；所述超高频体声波谐振器的功率大于预设第一功率；所述微液滴的流速低于预设第一流速；并且所述操纵为微液滴切割。

可选地，所述分散相声阻抗为a1，所述微液滴的声阻抗为a2，(a1-a2)大于预设第二差值，或者(a1/a2)大于预设第二系数；所述微液滴直径与所述超高频体声波谐振器的最长边长的比值小于预设第一比值；并且所述操纵为微液滴轨迹控制。

可选地，所述微液滴经过所述超高频体声波谐振器之后，还包括：流向所述多个下游支路中的一部分下游支路以实现微液滴筛分。

可选地，所述微液滴的内部具有粒子；所述分散相声阻抗为a1，所述微液滴的声阻抗为a2，(a1-a2)小于预设第三差值，或者(a1/a2)小于预设第三系数；并且所述操纵为内部粒子轨迹控制。