[发明专利]一种全液滴整流器以及流体液滴位移控制系统

说明书

本发明涉及化学仪器领域，特别是涉及一种全液滴整流器及其制备方法，以及采用全液滴整流器的流体液滴位移控制系统和一种微量流体液滴的移动控制方法。全液滴整流器包含基材和多条弧形的棘齿单元。其中，基材呈条形平板状。棘齿单元呈长条形，棘齿单元平行等间隔地设置在基材的上表面，并沿基材的延伸方向依次呈鱼鳞状渐次排列。棘齿单元在基材上朝弧形结构的圆心一侧倾斜，且每条弧形的棘齿单元相对平行于基材延伸方向的一条中线对称。流体液滴位移控制系统包括：信号发生器、振动发生器、全液滴整流器、液滴注射器、以及控制器。本发明解决了现有流体整流方法存在的传输速率低，传输方向单一、输送量小，难以输送活性物质等问题。

技术领域

本发明涉及化学仪器领域，特别是涉及一种全液滴整流器及其制备方法，以及采用全液滴整流器的流体液滴位移控制系统和一种微量流体液滴的移动控制方法。

背景技术

在生物医学检测和化学医药领域，通常需要对微量的流体位移操纵，进而实现对微生物或小分子类活性物质进行定量和定向输送的目的。这种进行流体定向输送的设备通常称为流体整流器。现有的实现流体整流的方法主要有电场型、热场型、磁场型和光场型。其中，电场型是采用电润湿或电祛湿的方式改变流体流向。磁场性是利用磁场作为驱动力操作流体流动。光场型则是利用光源作为激发源，对目标物进行照射，驱动流体定向位移。热场型则是通过热蒸发等方式驱动流体转移。

以上各个流体位移驱动方式均可以在不同场景下对流体的移动过程进行操纵。但是现有的各种流体整流方式仍然存在会存在流体位移速率低，无法实现多向传输、操纵的流体体积较小等问题。此外，部分整流方法还可能对输送的流体的化学性质或物理性质产生影响，造成流体中负载的特定物质变性，失去生物活性等等。

发明内容

基于此，有必要针对现有流体整流方法存在的传输速率低，传输方向单一、输送量小，难以输送活性物质等问题；提供一种全液滴整流器及其制备方法，以及采用全液滴整流器的流体液滴位移控制系统和一种微量流体液滴的移动控制方法。

本发明提供的技术方案如下：

一种全液滴整流器，该产品用于可控地定向移动目标流体的液滴。全液滴整流器包含基材和多条弧形的棘齿单元。其中，基材呈条形平板状。棘齿单元呈长条形，棘齿单元平行等间隔地设置在基材的上表面，并沿基材的延伸方向依次呈鱼鳞状渐次排列。棘齿单元在基材上朝弧形结构的圆心一侧倾斜，且每条弧形的棘齿单元相对平行于基材延伸方向的一条中线对称。全液滴整流器中所有的棘齿单元构成棘齿阵列，棘齿阵列作为平行于基材延伸方向的液流通道。

本发明提供的全液滴整流器使用时，待输送的液滴滴加在液流通道上。当以预设振动方向、振动频率和振动幅度的声场驱动全液滴整流器共振时，目标流体的液滴在液流通道上以相应的运动速度和运动方向定向移动。改变振动方向、振动频率和振动幅度后，流体的运动速度和运动方向随之改变，即实现：通过声场驱动流体运动的目的。

作为本发明进一步的改进，棘齿单元的曲率半径为R：3mm＜R＜10mm。棘齿阵列的相邻棘齿单元间构成一个沟槽。棘齿单元的顶部距基材上表面的垂直高度为槽深D，D：90μm＜D＜150μm。相邻棘齿单元的间距为槽宽P，P：120μm＜P＜160μm。棘齿单元下表面与基材所在平面的夹角为下倾角α₁，α₁：45°＜α₁＜70°。棘齿单元上表面与基材所在平面的夹角为上倾角α₁，α₂：20°＜α₂＜45°。

作为本发明进一步地改进，棘齿阵列的最佳结构参数为：R＝5.2mm；P＝152.2μm；D＝100.5μm；α₁＝57°；α₂＝37°。

作为本发明进一步的改进，全液滴整流器可以采用金属、陶瓷、玻璃、半导体或有机聚合物材料制备而成。具体地，常见的可使用的材料包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅片、聚四氟乙烯等。