基于声表面波技术实现数字微流体的产生

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数字微流体是微流控芯片进行微流分析的一种重要操作对象,将连续流体数字化是数字微流控芯片进行微流分析的前提。本文提出了两种微流体数字化方法。所提出的两种微流体产生方法均在1280旋转Y切割X传播方向的LiNbO3基片上实现,其上制作中心频率为27.7MHz的叉指换能器和为减少功率损耗的反射栅。(1)基于上述基片上,通过硅胶软管用注射泵向微孔针注入匀速流速的微流体,并把细孔针垂直固定于压电基片上方。当微孔针末端聚集的微流体与压电基片接触时,压电基片上叉指换能器激发的声表面波对微流体产生声辐射力从而得到数字化的微流体。(2)在前述压电基片上,首先制作PDMS斜微通道,然后将疏水处理过的铝薄片贴在其出口的一侧,并用注射泵向斜微通道内注入匀速流动的微流体。当该微流体在出口处铝薄片上聚集的体积达到一定程度时,其通过自身重力而下滑并与压电基片接触,最后被指换能器产生的声表面波所驱动,从而完成微流体的离散化。同时,对微流体数字化方法一还提出了细针孔端与压电基片间距离的计算方法,及实现微流体数字化的条件,对微流体数字化方法二还理论分析了微流体在铝薄片表面上受力状况。由于生化试剂大多以水溶液方式进行操作,为此,本文采用水流体作为实验对象进行两种方法的数字化实验,结果表明,所提出两种微流体数字化方法都能快速实现连续流体的数字化。本文工作为微流控芯片解决了数字微流体引入这一技术难点,具有一定的学术意义。
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