[发明专利]一种基于y切铌酸锂夹层结构芯片的运动微液滴连续分离方法

说明书

本发明公开了一种基于y切铌酸锂夹层结构芯片的运动微液滴连续分离方法，该方法以y切铌酸锂晶片组成的夹层结构为核心，利用激光间断照射形成的叠加的电场实现夹层中微液滴的连续分离，解决了微液滴经过极化不易继续分离的问题，并且通过激光功率大小和间断照射距离可以实现对不同尺寸微液滴的分离。该技术可应用于微量试剂的运输和分离，对生物医疗、药物诊断、环境监测及分子生物学等领域的发展具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种微液滴操控技术，具体是一种基于y切铌酸锂夹层结构芯片的运动微液滴连续分离方法

背景技术

随着微流控芯片的迅速发展，微液滴操控已经成为该领域的研究热点。微液滴操控技术主要应用于生物、化学、制药等过程中微量样品的分析及检测，它主要涉及微量试剂的采集、混合及输运等。它对生物医疗、药物诊断、食品卫生、环境监测以及分子生物学等领域的发展具有非常重要的意义。

2015年Esseling等人(Optofluidic droplet router[J].Laser and PhotonicsReviews，2015，9(1)：98-104)报道了一种利用介电泳力实现介电液滴输运和分离的方法，称作微液滴路由器。该路由器主要利用掩模板实现对激光的空间调制，通过激光诱导c切铌酸锂产生光生伏打电场实现对微液滴的操控。他们在文章中提出通过比较被操控液滴和媒介的介电常数的大小可以确定介电泳力的方向。当被操控液滴的介电常数大于周围媒介的介电常数时，被操控液滴受到介电泳力的方向指向光照位置，此时会吸引液滴沿光照位置移动；而被操控液滴的介电常数小于周围媒介的介电常数时，被操控液滴受到介电泳力的方向与光照方向相反，光照条形图案像虚拟的屏障一样，阻止液滴向光照位置方向运动。而且在实验中他们通过利用两个条形光照图案作为虚拟的吸引光路，成功实现了微液滴的分裂。

2016年Gazzetto M等人(Numerical and Experimental Study ofOptoelectronic Trapping on Iron-Doped Lithium Niobate Substrate[J].Crystals，2016，6(10)：123.)通过介电泳力在y切铌酸锂晶体上成功实现了对分散在在油中水滴的捕获。他们将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微粒分散到油膜中，并将其均匀滴涂到铌酸锂晶体上，使用532nm的激光辐照30s后，在激光照射区域的上部和底部均可观察到对微粒的捕获。通过相同的实验步骤，对浸在水溶液中的微粒却没有观察到介电泳力的存在，即对微粒的吸引或排斥现象。然而，他们通过将2～10um的水滴分散到油中，观察到了正的介电泳力存在，实现了对水滴的吸引。

2016年Chu Y等人(Remote Manipulation of a Microdroplet in Water byNear-Infrared Laser，8，1273-1279，2015)利用近红外激光实现了对水中纳米颗粒封装的CHCl₃微液滴的远程操控，在激光的作用下，液滴能够上升，穿梭，水平移动，甚至悬浮在水中。这种方法虽然可以使微液滴沿任意一维路径往复运动，但纳米颗粒的封装工艺复杂、可能会对微液滴造成污染，激光对液滴的长时间照射会使液滴内部环境紊乱，而且此方法只能应用于水环境中被封装的微液滴，大大限制了其应用范围。

发明内容

本发明提供一种简单、易行的运动微液滴连续分离方法，能够在运输过程中实现微液滴的连续分离，无需对液滴进行任何前期处理，不受液滴极化的影响，整个过程实时可控。

一种运动微液滴连续分离方法，其特征在于：以c轴方向反向配置的y切铌酸锂夹层结构芯片作为基底，在激光带动微液滴运动过程中，利用激光的间断照射实现微液滴在运动过程中沿c轴方向的连续分离。

一种运动微液滴连续分离方法，其特征在于：利用激光间断照射前后铌酸锂芯片形成的叠加异种电场对液滴产生的介电泳力实现液滴的分离。

一种运动微液滴连续分离方法，其特征在于：通过控制激光功率大小和间断照射距离可以实现对不同尺寸微液滴的连续分离。