[发明专利]一种基于Y切铌酸锂芯片的光触发微液滴定向输运方法

说明书

本发明公开了一种微液滴输运方法，该方法以烧有聚四氟乙烯疏水薄膜的Y切铌酸锂芯片为基底，在均匀紫外光辐照下，通过聚焦激光触发微液滴的定向输运。该方法所需的芯片结构简单可靠，在双电场的作用下，通过光电润湿方法完成对微液滴的定向输运，可作用于极性液体，对待输运微液滴的物性没有特殊要求，且待输运液滴对聚焦激光的光触发响应迅速，沿芯片C轴背向聚焦激光运动，聚焦激光对微液滴的作用时间短，可有效保证待输运液体的稳定性。该技术可用于生物、化学、医学分析过程中的微量药剂及流体样品的输运，对生物医疗、药物诊断、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。

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切铌酸锂芯片的光触发微液滴定向输运方法，此方法作用液体范围广、对待输运液体影响小，芯片结构简单可靠。

背景技术

微液滴操控通常用于生物、化学、医学分析过程中的微量药剂及流体样品的分离及输运，其中微液滴输运是微流控领域的一项基本及重要技术，此技术的发展对生物医疗、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都具有非常重要的意义。

文献(杨旭豪，刘国君，赵天，杨志刚，刘建芳，李新波.声表面波技术在微流控研究领域中的应用[J].微纳电子技术，2014，07：438-446.)叙述了利用声表面波技术实现微液滴输运的方法。此方法需要在基底上制作复杂的叉指型电极，电极制作成本较高，工艺复杂。并且该方法中待输运微液滴与电极直接接触，液滴位于电场强度最大处，不利于待输运液滴保持样品的稳定性，此外待输运液体可能会腐蚀电极，造成液滴污染。

2014年田丽等人利用电润湿的方法实现了对微液滴的输运(专利申请号：201410678297.7)。此方法需要在芯片上制作电极阵列与多层薄膜结构，其芯片制作工艺复杂，需要外加电源，并且该方法是通过顺序致动电极来改变芯片不同部位的润湿性，使得液滴跟随致动电极运动，液滴趋向电场强度较大位置移动，不利于液滴的稳定性。此外，该方法要求被输运的液滴与芯片的接触面积必须大于单个电极的截面面积，无法完成较小液滴的输运，所以该方法只能对较大的微液滴进行输运，无法适应未来微流控芯片高度集成化的要求。

发明内容

目前已报道的微液滴输运方法存在对待输运液滴物性要求高、对微液滴的稳定性影响大、输运动作调控性差、芯片结构复杂、可靠性低等缺陷。针对上述问题，本发明提供一种作用液滴范围广、对液滴影响小、芯片结构简单可靠的微液滴输运方法。

一种微液滴输运方法，其特征在于：以烧有聚四氟乙烯疏水薄膜的Y切铌酸锂芯片为基底，在均匀紫外光辐照下，通过聚焦激光触发微液滴的定向输运。

一种微液滴输运方法，其特征在于：均匀紫外光辐照Y切铌酸锂芯片产生背景电场，聚焦激光照射Y切铌酸锂芯片产生触发电场，在双电场的作用下，通过光电润湿方法完成对微液滴的定向输运，可控制强极性或弱极性液体的移动，对液体的物理性质如极性、导电性等没有特殊要求。

一种微液滴输运方法，其特征在于：在均匀紫外光辐照下，聚焦激光照射微液滴的边缘，触发微液滴背向聚焦激光沿芯片的C轴方向迅速移动，聚焦激光对微液滴的作用时间短，可有效保证待输运液体的稳定性。

一种微液滴输运方法，其特征在于：可通过调节均匀紫外辐照光及聚焦激光的功率控制微液滴的运动距离及运动速度。

一种微液滴输运方法，其特征在于：Y切铌酸锂芯片由Y切铌酸锂基底与一层耐酸耐碱的聚四氟乙烯疏水膜组成，可以对Y切铌酸锂基底进行有效的保护，芯片结构简单可靠。