[發(fā)明專利]一種可編程的液滴運動調(diào)控系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210734595.8
• 申請日: 2022-06-27
• 公開（公告）號: CN115138408B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳思竹;李大宇;勞召欣;李傳宗
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34144
• 代理人: 潘飛

1.一種可編程的液滴運動調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，其用于根據(jù)需求可控地調(diào)整目標(biāo)液滴的運動狀態(tài)或路徑；所述液滴運動調(diào)控系統(tǒng)包括：

旋轉(zhuǎn)平臺，其包括載臺和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；所述載臺上方為平滑面，載臺下方設(shè)有空腔；所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)用于驅(qū)動載臺在水平面內(nèi)相對一根固定的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；

磁驅(qū)動機構(gòu)，其安裝在所述載臺上，所述磁驅(qū)動機構(gòu)包括電缸和磁體；所述磁體固定安裝在電缸中的推桿前端；所述電缸用于驅(qū)動磁鐵在載臺下方的空腔內(nèi)按照預(yù)設(shè)的運動速度往復(fù)運動，產(chǎn)生所需的動態(tài)磁場；

輸送載具，其可拆卸安裝在所述旋轉(zhuǎn)平臺上表面；所述輸送載具包括薄膜基底以及分布在所述薄膜基底上的微柱陣列；所述微柱陣列中的每個微柱單元沿同一個方向傾斜排列，常規(guī)狀態(tài)下，所述微柱單元與豎直平面的夾角為θ為45°，且所述微柱單元的長度l和間距d始終滿足lsinθd；所述薄膜基底采用非磁性材料制備而成；所述微柱陣列采用具有鐵磁性的柔性材料制備而成；所述輸送載具的微柱陣列中的各個微柱單元在自然狀態(tài)下均保持傾斜直立，并在施加于薄膜基底一側(cè)的動態(tài)磁場的磁場強度達(dá)到預(yù)設(shè)值時彎曲變形；

液滴注射機構(gòu)，其包括容器、注射器和二維運動平臺；所述注射器安裝在二維運動平臺上，并通過管道與容器連通；所述二維運動平臺包括兩組沿水平面布置的線性電機，兩組線性電機垂直設(shè)置，進(jìn)而通過兩組線性電機驅(qū)動注射器到達(dá)下方載臺中的任意位置；所述注射器用于泵送所述容器內(nèi)液體物質(zhì)并在所述輸送載具中任意位置的微柱單元上方生成擬調(diào)控的目標(biāo)液滴；

控制器，其與所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、電缸、二維運動平臺注射器電連接；所述控制器用于根據(jù)接收到的指令，控制注射器、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、二維運動平臺，以及注射器的運行狀態(tài)；進(jìn)而依次實現(xiàn)：將載臺轉(zhuǎn)動至朝向目標(biāo)液滴輸送方向的狀態(tài)；在輸送載具上的特定位置生成符合任意調(diào)控需求的目標(biāo)液滴，驅(qū)動磁體以預(yù)設(shè)速度在載臺下方的空腔內(nèi)滑動；從而使得擬輸送的目標(biāo)液滴在輸送載具上跟隨磁體同向運動，并使得擬留置的液滴在輸送載具上保持釘扎。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程的液滴運動調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于：液滴在輸送載具上的調(diào)控狀態(tài)包括單向輸送、雙向輸送和釘扎；單向輸送指目標(biāo)液滴僅能在磁驅(qū)動條件下沿逆著微柱單元傾斜方向的方向移動，雙向輸送指目標(biāo)液滴在磁驅(qū)動條件下，既可以順著微柱單向傾斜方向移動也可以逆著微柱單元傾斜方向移動；釘扎指液滴在磁驅(qū)動條件下在輸送載具上保持靜止，不隨磁場變化而移動。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程的液滴運動調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于：在同一規(guī)格的輸送載具上，液滴在輸送載具上的調(diào)控狀態(tài)與液滴尺寸和磁體的運動速度具有關(guān)聯(lián)關(guān)系；通過調(diào)整磁鐵和運動速度或液滴的尺寸可實現(xiàn)對不同液滴進(jìn)行差異化調(diào)控。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程的液滴運動調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于：所述載臺采用非金屬材料制備而成；載臺材料和結(jié)構(gòu)滿足：當(dāng)磁體位于載臺下方的空腔內(nèi)時，磁體產(chǎn)生的磁場恰好使得正上方的微柱單元彎曲變形，當(dāng)磁體移開時，微柱單元形變恢復(fù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程的液滴運動調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于：所述輸送載具中的薄膜基底采用透明的樹脂或硅膠材料制備而成；所述載臺采用透明的玻璃或有機玻璃制備而成；且在所述載臺中對應(yīng)輸送載具下方的位置設(shè)有水平布置的插槽；所述插槽的邊緣設(shè)置背光燈，所述插槽內(nèi)設(shè)置有可更換的背景板。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程的液滴運動調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于：所述磁體采用永磁體或電磁體；當(dāng)采用電磁體時，電磁體與控制器電連接；所述控制器用于控制電磁體產(chǎn)生的磁場狀態(tài)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程的液滴運動調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于：所述輸送載具的表面還設(shè)有改性涂層，所述改性涂層采用與待輸送的液滴材料極性相異的改性劑生成。