[发明专利]一种重力驱动的大规模微量液滴排布装置及方法

权利要求书

1.一种重力驱动的大规模微量液滴排布装置，其特征在于，该装置具有一个亲水/超疏水阵列结构的样品、滴液注射系统、运动控制系统、机器视觉系统和计算机控制系统；

其中，该样品由亲水区域和超疏水区域排布成阵列结构，亲水区域被超疏水区域完全包围；该样品为矩形，通过紫外光刻技术在超疏水基板上高精度的刻蚀出亲水区域；

滴液注射系统包括：注射针头，通过针头适配器和出液导管连接；出液导管的另一端与三通切换阀左端接口相连；三通切换阀右端接口与进液导管相连、下端接口和柱塞泵相连；进液导管末端连接一个液体杂质过滤器，用于过滤储液瓶液体中的杂质；进液导管通过储液瓶盖上的导管孔固定；储液瓶盖还有一个空气过滤孔，孔中装有空气过滤塞；

运动控制系统包括针头定位系统和样品倾斜系统两个部分；针头定位系统包括X轴电动平移台、Y轴电动平移台和Z轴电动平移台；X轴电动平移台、Y轴电动平移台和Z轴电动平移台两两相连，用于实现针头的空间定位；针头固定件通过直角连接件连接在Z轴电动平移台上，针头适配器通过手拧螺钉固定在针头固定件上，注射针头与针头适配器相连；Y轴电动平移台与Z轴电动平移台通过直角连接件相连；X轴电动平移台与Y轴电动平移台通过连接板相连；电动旋转台用于控制样品倾斜特定角度；样品放置在样品台上；样品台与电动旋转台连接，电动旋转台通过旋转台固定件固定在减震台上；利用液滴重力作用和样品特殊亲水/超疏水阵列结构，实现微量液滴的精确排布；初始阶段，样品保持水平放置。

2.根据权利要求1所述的一种重力驱动的大规模微量液滴排布装置，其特征在于，亲水区域可采用亲水材料或亲水涂层；超疏水区域采用超疏水材料或超疏水涂层。

3.根据权利要求1所述的一种重力驱动的大规模微量液滴排布装置，其特征在于，亲水/超疏水阵列结构的亲水区域的行间距和列间距可安照实际排布液滴需求进行设置；该亲水/超疏水阵列结构可设置为标准的矩形阵列，也可在标准的矩形阵列上添加或去掉一些亲水区域，或设置为不同大小的亲水区域，变为衍生阵列结构。

4.根据权利要求1所述的一种重力驱动的大规模微量液滴排布装置，其特征在于，在亲水/超疏水阵列结构的亲水区域所处竖列中设置渠状引导槽；渠状引导槽的截面为矩形、半圆形或倒三角形。

5.权利要求1-4任一项所述的一种重力驱动的大规模微量液滴排布装置的液滴排布方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）安装装置各个组件、连接导管；

2）通过三维电动平移台，移动注射针头（1）到液滴排布初始默认位置；

3）在样品台（20）上固定样品（19）；

4）三通切换阀（4）切换至柱塞泵（6）与进液导管（5）连通状态，柱塞泵工作，从储液瓶（8）中吸取实验液体至柱塞泵泵体内部；

5）三通切换阀（4）切换至柱塞泵（6）与出液导管（3）连通状态，柱塞泵工作，把柱塞泵泵体内部的液体运送到注射针头（1）；

6）反复进行上述两步操作，排出进液导管（5）、三通切换阀（4）、柱塞泵（6）、出液导管（3）、针头适配器（2）和注射针头（1）中的空气；注射针头（1）排出的液体滴落在废液收集盒（28）中；

7）三维电动平移台（10）（11）（12）控制注射针头（1）精确运动到工作位置，柱塞泵（6）工作，在样品（19）表面上的预设位置注射一组0.15ml大小的待排布滴液（29）；

8）电动旋转台（18）运动，使样品（19）向着特定方向倾斜；当倾斜角度大于样品（19）保持液滴的临界值时，液滴因为重力原因快速下滑；同时，样品（19）利用其自身的亲水/超疏水阵列结构，在液滴经过的亲水区域（30）保持微量液滴（31），在超疏水区域（32）不保持液滴；从而实现在样品（19）上的亲水区域高精度自动化的排布特定体积的微量液滴,其体积大小通过亲水阵列结构的形状和大小确定。