[發(fā)明專利]用于微納米粒子分選的聲學微流控裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110077764.0
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112916058B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔魏巍;李星辰;馬克·瑞德
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 北京華夏正合知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營

1.一種用于微納米粒子分選的聲學微流控裝置，其特征在于，包括：

襯底，襯底上布設(shè)有聲學激勵源陣列，位于聲學激勵源陣列上方鍵合有微流道；

所述微流道的寬度橫跨聲學激勵源陣列；

所述聲學激勵源陣列包括陣列化排列的多個聲學激勵源；

所述聲學激勵源陣列中，聲學激勵源陣列中具有N個聲學激勵源時，該N個聲學激勵源的位置關(guān)系如下確定：

在有所述N個激勵源的陣列中，當任意兩個聲學激勵源之間的距離均需要被考慮時，存在N(N-1)/2個距離值，分別編號為d₁,d₂,…d_N(N-1)/2；對應各下標的距離下的串擾水平記為S21_-1,S21_-2,…S21_-N(N-1)/2；

通過最小化表達式：的取值，確定出一關(guān)于N(N-1)/2個距離的約束：f(d₁,d₂,…,d_N(N-1)/2)；

利用該約束確定串擾最小下所述N個聲學激勵源的位置關(guān)系；

其中，兩個聲學激勵源之間的串擾水平采用下述公式計算：

其中：

其中：

上述公式中的各參數(shù)含義具體如下：

Rs、Ro、Co是聲學激勵源電路模型中的電阻和電容；Cm、Lm、Rm是聲學激勵源電路模型中聲學激勵源耦合區(qū)中的電阻、電容、電感；

Z₀為端口阻抗，是一常量；

jω是復頻率，其中j為虛數(shù)單位；ω為角頻率；

K為耦合強度，表示耦合模型中左右兩個激勵源之間耦合的強度，為一個0-1之間的值，與激勵源之間相對距離有關(guān)；

Zr是耦合區(qū)的特征阻抗，其值等于1/K；

Z_T是激勵源在不考慮Rs下的輸入阻抗。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述聲學激勵源陣列中的各聲學激勵源為矩形陣列結(jié)構(gòu)，每行聲學激勵源由同一頂電極相連，每列聲學激勵源由同一底電極相連，各聲學激勵源位于所述頂電極與底電極交疊處。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述聲學激勵源陣列中的任意數(shù)量的聲學激勵源均形成非閉環(huán)結(jié)構(gòu)的電路路徑；

非閉環(huán)結(jié)構(gòu)對應于閉環(huán)結(jié)構(gòu)，所述閉環(huán)結(jié)構(gòu)指從某聲學激勵源的一電極出發(fā)，在布局好的陣列中通過該電極、該聲學激勵源、另一電極為一組，可以與其他組級聯(lián)組合成的某條路徑，可以回到該電極的結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，各聲學激勵源由單一的頂電極相連，每個聲學激勵源與每個單獨的底電極相連。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，各聲學激勵源分為多組，由對應多個頂電極相連；每個聲學激勵源與每個單獨的底電極相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，各聲學激勵源分為多組，由對應多個頂電極相連，每組中的每個聲學激勵源與每個單獨的底電極相連，且一組中的一底電極連接其他組的聲學激勵源底電極時，形成非閉環(huán)結(jié)構(gòu)的電路路徑。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述聲學激勵源包括：由下至上依次設(shè)置的襯底、聲學反射層、底電極、壓電層和頂電極；其中底電極、壓電層和頂電極重疊部分為工作區(qū)域。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述微流道高度位于10微米到10毫米之間；所述聲學激勵源的諧振頻率不低于300MHz。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述壓電層為以下之一材料構(gòu)成：壓電陶瓷、氧化鋅、氮化鋁、鈮酸鋰或壓電石英；所述頂電極和底電極為金屬材料構(gòu)成。