[发明专利]一种体声波驱动的浓度梯度实时可调的微流体发生器

权利要求书

1.一种体声波驱动的浓度梯度实时可调的微流体发生器，其特征在于：包括PDMS芯片、压电振子、玻璃基底Ⅰ；PDMS芯片设置有进液口Ⅰ、进液口Ⅱ、进液通道Ⅰ、进液通道Ⅱ、气液界面通道Ⅰ、气体通道Ⅰ、气体通道端口Ⅰ、气体通道端口Ⅱ，气体通道Ⅱ、气液界面通道Ⅱ、气体通道端口Ⅲ、气体通道Ⅲ、气液界面通道Ⅲ、主流道、出液口；

所述进液口Ⅰ、进液口Ⅱ、出液口、气体通道端口Ⅰ、气体通道端口Ⅱ、气体通道端口Ⅲ，贯穿于PDMS芯片；

所述进液通道Ⅰ、进液通道Ⅱ、气液界面通道Ⅰ、气体通道Ⅰ、主流道、气体通道Ⅱ、气液界面通道Ⅱ、气体通道Ⅲ、气液界面通道Ⅲ，深度相同且为100μm-200μm；

所述进液通道Ⅰ和进液通道Ⅱ宽度为200μm-400μm，长度为2mm-15mm，其中进液通道Ⅰ一端与进液口Ⅰ相连，另一端与主通道相连通；进液通道Ⅱ一端与进液口Ⅱ相连，另一端与主通道相连；

所述主通道宽度为400μm-800μm，其一端与出液口相连通，另一端分别与气液界面通道Ⅰ、气液界面通道Ⅱ、气液界面通道Ⅲ、进液通道Ⅰ和进液通道Ⅱ相连；

所述气液界面通道Ⅰ一端与主通道接通，另一端与气体通道Ⅰ通过PDMS墙相连；PDMS墙的轮廓由气体通道Ⅰ下侧的外半圆弧和气液界面通道Ⅰ上侧的外圆弧所组成，下述的PDMS墙结构轮廓均与之相同；

所述气体通道Ⅰ，一端与气液界面通道Ⅰ通过PDMS墙相连，另一端与气体通道端口Ⅰ相连通；

所述气液界面通道Ⅱ，一端与主通道接通，另一端与气体通道Ⅱ通过PDMS墙相连；

所述气体通道Ⅱ，一端与气液界面通道Ⅱ通过PDMS墙相连，另一端与气体通道端口Ⅱ相连通；

所述气液界面通道Ⅲ，一端与主通道接通，另一端与气体通道Ⅲ通过PDMS墙相连；

所述气体通道Ⅲ，一端与气液界面通道Ⅲ通过PDMS墙相连，另一端与气体通道端口Ⅲ相连通；

所述压电振子，粘贴于玻璃基底的上表面，并与PDMS芯片相邻。

2.应用如权利要求1所述发生器的方法，其特征在于：

(a)在进液口Ⅰ、进液口Ⅱ分别通入目标溶液和缓冲液，且分别由进液通道Ⅰ和进液通道Ⅱ流入主通道，在主通道与气液界面通道Ⅰ的交汇处形成气液界面Ⅰ、在主通道与气液界面通道Ⅱ的交汇处形成气液界面Ⅱ和在主通道与气液界面通道Ⅲ的交汇处形成气液界面Ⅲ；

(b)将交变电压施加在压电振子上，由于压电效应，压电振子会出现振动现象，从而产生声波；当声波传播到气液界面Ⅰ、气液界面Ⅱ和气液界面Ⅲ时，气液界面发生径向振动，同时会引起气液界面周围的溶液产生涡流，从而使局部的流体发生混合；此时三个气液界面同时混合主通道溶液，主通道从上到下依次得到高浓度层溶液，中浓度层溶液，低浓度层溶液；

(c)气体通道端口Ⅱ与负气压源接通，气体通道Ⅱ的压强小于气液界面通道Ⅱ的压强；由于连接这两个通道的PDMS渗透系数为200-700Barrers，使气体能够从气液界面通道Ⅱ渗透到气体通道Ⅱ，气液界面Ⅱ也会沿着气液界面通道Ⅱ远离主通道；当气液界面Ⅱ运动到离主通道50μm时，气体通道端口Ⅱ与大气压接通，此时气体通道Ⅱ的压强等于气液界面通道Ⅱ的压强，气液界面Ⅱ也停止运动且稳定在此位置；将交变电压施加在压电振子上，只有气液界面Ⅰ和气液界面Ⅲ能够混合主通道溶液，则在主通道从上到下依次得到高浓度层溶液，中浓度层溶液，缓冲液；

(d)气体通道端口Ⅱ和气体通道端口Ⅰ与负气压源接通，气体通道Ⅱ的压强小于气液界面通道Ⅱ的压强且气体通道Ⅰ的压强小于气液界面通道Ⅰ的压强；基于PDMS的渗透性，气体能够从气液界面通道Ⅱ渗透到气体通道Ⅱ，气液界面Ⅱ也会沿着气液界面通道Ⅱ远离主通道，同时气体能够从气液界面通道Ⅰ渗透到气体通道Ⅰ，气液界面Ⅰ也会沿着气液界面通道Ⅰ远离主通道；当气液界面Ⅱ和气液界面Ⅰ都运动到离主通道50μm时，在气体通道端口Ⅱ和气体通道端口Ⅰ与大气压接通，此时气体通道Ⅱ的压强等于气液界面通道Ⅱ的压强且气体通道Ⅰ的压强等于气液界面通道Ⅰ的压强，气液界面Ⅱ和气液界面Ⅰ都停止运动且稳定在此位置；将交变电压施加在压电振子上，只有气液界面Ⅲ能够混合主通道溶液，则在主通道从上到下依次得到目标溶液，中浓度层溶液，缓冲液；

(e)在气体通道端口Ⅰ与负气压源接通，气体通道Ⅰ的压强小于气液界面通道Ⅰ的压强；基于PDMS的渗透性，气体能够从气液界面通道Ⅰ渗透到气体通道Ⅰ，气液界面Ⅰ也会沿着气液界面通道Ⅰ远离主通道；当气液界面Ⅰ运动到离主通道50μm时，在气体通道端口Ⅰ与大气压接通，此时气体通道Ⅰ的压强等于气液界面通道Ⅰ的压强，气液界面Ⅰ也停止运动且稳定在此位置；将交变电压施加在压电振子上，只有气液界面Ⅲ和气液界面Ⅱ能够混合主通道溶液，则在主通道从上到下依次得到目标溶液，中浓度层溶液，低浓度层溶液。