[发明专利]一种基于聚焦声表面波的微液滴试剂注射装置及方法

说明书

本发明公开一种基于聚焦声表面波的微液滴试剂注射装置及方法，包括叉指换能器，叉指换能器上设置有两个聚焦式弧形电极，在叉指换能器上部键合有微流道系统，聚焦式弧形电极与微流道系统配合，微流道系统装有第一注射试剂入口接头、第二注射试剂入口接头、连续相入口接头、分散相入口接头、收集出口接头。在本发明的基础上可以继续增加多种试剂的注射结构；采用声表面波进行微液滴试剂注射，可以在较小的电压输入参数下实现试剂注射，且声表面波具有非接触特点，对生物样本实验具有良好的生物兼容性。

技术领域

本发明属于微流控技术领域，特别涉及一种基于聚焦声表面波的微液滴试剂注射装置及方法。

背景技术

生化实验往往需要协同完成一系列复杂的生物分析过程，涉及从样品处理、生化反应到结果检测的多种复杂操作，特别是需要精确的多次添加试剂，依靠人工操作，费时费力，因此发展精准的试剂添加技术具有重要意义。由于自身相互独立、互不相容离散的性质，成千上万的微液滴在各自独立的微环境之中可以同时完成实验室试管中的复杂生化实验，液滴微流控技术为完成工序复杂的生化实验提供了简单有效的途径。

目前，关于微液滴试剂注射的研究主要有以下几类：1）依靠液滴融合进行试剂添加，首先微流控芯片中复杂流道结构，生成两种不同的微液滴，然后通过改变相邻液滴的运动速度，进行相邻液滴的融合，从而实现对目标液滴试剂的添加（详见Xize Niu, ShellyGulati, Joshua B. Edel, et al. Pillar-induced droplet merging in microfluidiccircuits[J]. Lab Chip, 2008, 8, 1837-1841. Sanghyun Lee, Hojin Kim, Dong-JoonWon, et al. Pillar-induced droplet merging in microfluidic circuits[J].Microfluid Nanofluid, 2016, 20:1.）。2）仅仅依靠微流道的自身结构直接进行试剂的注射添加，将高浓度聚合物溶液或胶凝剂直接添加到微液滴中（Yihe Wang, EthanTumarkin, Diego Velasco, et al. Exploring a direct injection method formicrofluidic generation of polymer microgels[J]. Lab Chip, 2013, 13, 2547）。3）依靠外加电场打开微液滴的界面，将微流道结构中的流体驱动注射到微液滴内部（Adam R.Abate, Tony Hung, Pascaline Mary, et al. High-throughput injection withmicrofluidics using picoinjectors[J]. PNAS, 2010, 45, 19163-19166）。

但在以上微液滴的试剂注射添加方法中，依靠液滴融合的方式需要增加复杂的流道结构设计才能实现，而且对液滴控制精度要求较高；依靠流道结构直接进行试剂注射的方法，由于不同试剂间表面张力的差异性，仅适用于小范围的试剂体系，广泛适用性较差；依靠电场控制的方式具有广泛的适用性，且可以进行有效的参数控制，但是需要较高的电压，会对生物样本产生不可避免损伤，甚至使样本失活，不能广泛用于生物医学研究的需要。

发明内容

为了克服上述技术方法的不足，促进液滴微流控技术的发展，本发明的目的在于提供一种基于聚焦声表面波的微液滴试剂注射装置及方法，通过聚焦叉指换能器产生的聚焦声表面波对微通道中的微液滴进行试剂注射添加，可以柔性的控制试剂注射的体积；每个聚焦叉指换能器控制一种试剂的注射，在本发明的基础上可以继续增加多种试剂的注射结构；采用声表面波进行微液滴试剂注射，可以在较小的电压输入参数下实现试剂注射，且声表面波具有非接触特点，对生物样本实验具有良好的生物兼容性。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：