[发明专利]一种基于表面声波微流控的气泡生成装置及方法

说明书

一种基于表面声波的微流控气泡生成装置及方法，装置包括压电基底，压电基底上制作有两个以上的弧形电极对，压电基底上部键合有PDMS微流道系统，PDMS微流道系统包括两个以上的微气泡生成流道阵列，弧形电极对与PDMS微流道系统配合；方法是先将微流控气泡生成装置固定在显微镜的载物台上，然后将微流控气泡生成装置接入，开启注射泵，设置气相入口接头、液相入口接头的流速以稳定生成气泡；再将信号发生器与弧形电极对连接，调节信号发生器的输出信号以控制气泡生成的大小；本发明在保证气泡高通量生成的同时，调节输入正弦电压幅值、频率的大小，可以柔性实时调控微气泡的生成大小。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，特别涉及一种基于表面声波微流控的气泡生成装置及方法。

背景技术

微气泡广泛用于多种应用，例如超声波扫描，药物发现，基因治疗和食品工业，在诸多应用当中，气泡产生的方法非常重要，如中国专利(公开号为CN 109158039 A)公开了一种超声波微气泡生成方法，采用超声波振荡的方法，能生成含有1-50um大小的气泡；目前已有的方法还有包括聚焦流体微流控装置和T型微流道装置的方法，这些方法在过去15年中已达到非常成熟的水平，通过调节气相(分散相)和液相(连续相)的输入压力，气相可以被液相快速剪成微气泡中，液相通常是油和水溶液。例如，通过聚焦微流控装置和T型微流道装置的并联结构，在不到一小时的时间内就能产生10¹¹个气泡(Jeong H H,Chen Z,Yadavali S,et al.Large-scale production of compound bubbles usingparallelized microfluidics for efficient extraction ofmetal ions[J].Lab on aChip,2019,19,665-673)。中国专利(公开号为CN109701430A)公开了一种振动管路控制T型微流控芯片生成微气泡的方法，能够实现单分散微气泡序列的形成；中国专利(公开号为CN105688721 A)公开了一种用于生成球状微气泡的微流控芯片，通过调节液体流量，来生成不同直径大小的微气泡。

然而，在大多数微流体装置中，压力源通常远离微流控芯片，需要通过很长的连接管与微流体芯片相连，流体或通道材料的可压缩性会引起时间延迟(Chong Z Z,Tan S H,,et al.Active droplet generation in microfluidics[J].Lab onA Chip,2015,16(1):35-58.Collins D J,Alan T,Helmerson K,et al.Surface acoustic waves for on-demand production of picoliter droplets and particle encapsulation.[J].Lab onA Chip,2013,13(16):3225-3231.)，因此，如果需要在调节气泡尺寸时进行按需实时调控，以上方法有一些局限，需要较长的系统响应时间来稳定气泡产生，不能满足当前对仪器小型化、集成化的需要。

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一种基于表面声波微流控的气泡生成装置及方法，除了具有原有T型流道微气泡生成方法高速生成气泡的优点，还可通过调节输入正弦电压幅值、频率的大小，实时按需的对气泡生成速率以及大小进行集成控制，而且装置体积较小，便于与其他装置进行集成实现仪器的小型化，增强了器件使用的可重复性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于表面声波的微流控气泡生成装置，包括压电基底1，压电基底1上制作有两个以上的弧形电极对，压电基底1上部键合有PDMS微流道系统，PDMS微流道系统包括两个以上的微气泡生成流道阵列，弧形电极对与PDMS微流道系统配合；