[發明專利]一種基于表面聲波微流控的氣泡生成裝置及方法

有效

• 申請號: 201911031395.0
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110624427B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 韋學勇;金少搏;余子夷;任娟;蔣莊德
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B01F3/04
• 分類號: B01F3/04;B01F13/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種基于表面聲波的微流控氣泡生成裝置及方法，裝置包括壓電基底，壓電基底上制作有兩個以上的弧形電極對，壓電基底上部鍵合有PDMS微流道系統，PDMS微流道系統包括兩個以上的微氣泡生成流道陣列，弧形電極對與PDMS微流道系統配合；方法是先將微流控氣泡生成裝置固定在顯微鏡的載物臺上，然后將微流控氣泡生成裝置接入，開啟注射泵，設置氣相入口接頭、液相入口接頭的流速以穩定生成氣泡；再將信號發生器與弧形電極對連接，調節信號發生器的輸出信號以控制氣泡生成的大?。槐景l明在保證氣泡高通量生成的同時，調節輸入正弦電壓幅值、頻率的大小，可以柔性實時調控微氣泡的生成大小。

技術領域

本發明涉及微流控技術領域，特別涉及一種基于表面聲波微流控的氣泡生成裝置及方法。

背景技術

微氣泡廣泛用于多種應用，例如超聲波掃描，藥物發現，基因治療和食品工業，在諸多應用當中，氣泡產生的方法非常重要，如中國專利(公開號為CN 109158039 A)公開了一種超聲波微氣泡生成方法，采用超聲波振蕩的方法，能生成含有1-50um大小的氣泡；目前已有的方法還有包括聚焦流體微流控裝置和T型微流道裝置的方法，這些方法在過去15年中已達到非常成熟的水平，通過調節氣相(分散相)和液相(連續相)的輸入壓力，氣相可以被液相快速剪成微氣泡中，液相通常是油和水溶液。例如，通過聚焦微流控裝置和T型微流道裝置的并聯結構，在不到一小時的時間內就能產生10¹¹個氣泡(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)。中國專利(公開號為CN109701430A)公開了一種振動管路控制T型微流控芯片生成微氣泡的方法，能夠實現單分散微氣泡序列的形成；中國專利(公開號為CN105688721 A)公開了一種用于生成球狀微氣泡的微流控芯片，通過調節液體流量，來生成不同直徑大小的微氣泡。

然而，在大多數微流體裝置中，壓力源通常遠離微流控芯片，需要通過很長的連接管與微流體芯片相連，流體或通道材料的可壓縮性會引起時間延遲(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，如果需要在調節氣泡尺寸時進行按需實時調控，以上方法有一些局限，需要較長的系統響應時間來穩定氣泡產生，不能滿足當前對儀器小型化、集成化的需要。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于表面聲波微流控的氣泡生成裝置及方法，除了具有原有T型流道微氣泡生成方法高速生成氣泡的優點，還可通過調節輸入正弦電壓幅值、頻率的大小，實時按需的對氣泡生成速率以及大小進行集成控制，而且裝置體積較小，便于與其他裝置進行集成實現儀器的小型化，增強了器件使用的可重復性。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于表面聲波的微流控氣泡生成裝置，包括壓電基底1，壓電基底1上制作有兩個以上的弧形電極對，壓電基底1上部鍵合有PDMS微流道系統，PDMS微流道系統包括兩個以上的微氣泡生成流道陣列，弧形電極對與PDMS微流道系統配合；