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专利名称：一种基于电场作用的超疏水表面微液滴操控方法
技术领域：
本发明属于微流体操作控制技术领域，涉及到一种基于电场作用的超疏水表面微 液滴操控方法。
背景技术：
微液滴的操作控制技术在很多领域都有应用，比如微量化学分析，生物大分子分 析，临床诊断等。对于此项技术的研究，主要出现两种方法基于微管道的多相流法和表面 固着液滴法。基于微管道的操作处理微液滴的技术已经发展了几十年，需要两相或是多相 的流体的参与，容易发生微量样品损失和微通道堵塞，而且在微通道拐角处容易出现湍流， 造成微量样品相和传输相的混合而失效。近年来，基于电湿润的芯片实验室，光控，电磁场 控制，机械振动控制及声场激励控制等的二维表面固着微液滴控制技术，克服了基于微流 道技术的部分缺点，但是由于本身的部分技术特点，微流体液滴样品的传输路径和方向也 受到很大的限制。对微液滴进行直接操作有着很多益处，可以随意的改变要操作的微液滴 样品的传输方向甚至可以越过一个平台到另一个平台进行三维的操作，这都给应用带来了 很多方便，同时也避免了很多在微管道里出现壁面流体的粘附和两相融合的问题。目前对于微液滴样品进行直接操作相关的专利报道几乎没有，尤其是在微流体控 制领域有广泛应用前景的超疏水表面上随意操作输运微液滴。江雷院士课题组报道了一种 具有高接触角但是其吸附力很高的纳米管阵列超疏水表面，用作为“微液滴机械手”直接对 超疏水表面上微液滴进行操作，其好处是对微液滴样品进行无损失的输运，但是只能放到 对液滴吸附力比输运表面吸附力更高的亲水表面，而不能放置到本身表面或者吸附力更低 的超疏水表面上，应用范围受到很大限制。为了能够在任意表面上往复的操作微液滴，江雷 和Zhao报道了利用磁场控制磁性微液滴的输运过程，对于一些具有磁性的微液滴有很好 的效果，但并非所有的样品都能处理成具有磁性，也一定程度上限制了应用。

发明内容
本发明提出一种直接操控微液滴的方法，操作者只需进行简单的样品位置及加卸 载电压操作即可完成微液滴样品的输运的过程。本发明可以实现任何超疏水表面上微液滴 的输运，无需对微液滴进行任何处理，克服了现有的微液滴操作控制技术的不足，拓宽微液 滴操作控制技术的应用范围。本发明利用导电微柱状物或者具有导电层的高吸附力超疏水平面作为微液滴操 作手，用多坐标微动台控制导电微柱状物或者具有导电层的高吸附力超疏水表面与样平台 电极之间的相对位置。将电源两极分别接到导电微柱状物或者具有导电层的高吸附力超疏 水表面与导电样品台上，用导电微柱状物或者具有导电层的高吸附力超疏水平面吸附在样 品台上的微液滴样品，移动到合适的位置，加上电压，液滴自动落下，即完成了微液滴的输 运的操作。具体技术方案包括以下步骤步骤1 操作装置的安装将导电微柱状物或者具有导电层的高吸附力超疏水表面安装放在多坐标微动台上，并连接到电源的任意一极，电源的另一极接到样平台的电极； 在样品台同一水平面上安装数字相机，该数字相机与计算机相连。电源可以是直流电源或 者交流电源。步骤2 微液滴放置表面安装在步骤1接好电极的样平台上水平放置欲在其上操 作微液滴样品的表面，一股为低吸附力的超疏水表面。步骤3 微液滴输运过程在步骤2中放置好的表面上放上欲要操作的微液滴样品，将步骤1中安装好的导电微柱状物或者具有导电层的高吸附力超疏水表面移动到欲要 操作的微液滴样品的上方，并下降与微液滴样品接触，上升提起液滴，移动到欲要放置的位 置，加上电压，并逐渐增大电压，直致液滴落下，关闭电源开关，即完成了一个微液滴的输运。本发明的效果和益处是1)本发明提供的一种新的直接操作控制微液滴的方法。2)可以在任意低吸附力的超疏水表面上放置微液滴样品。3)本发明所使用的工具都是容易购买的普通工业产品，给市场应用提供一个较大 的选择范围。4)本发明的输运多坐标装置可以是手动，也可以自动，给操作带来方便。


图1是电场辅助的微液滴操作控制装置示意图。图2是微液滴操作输运过程示意图。图中1计算机；2导电微棒；3数字相机；4多坐标微动台；5电源；6样平台；7超 疏水表面；8液滴。
具体实施例方式以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。实施例1实施例中以不锈钢微棒为例，使用直径为140 μ m的微棒作为微液滴操作手。多坐 标微动台为手动的操作台。步骤1 操作装置的安装将直径为140 μ m的微棒2安装放在多坐标微动台4上， 并连接到电源5的任意一极，电源5的另一极接到样平台6电极。电源5是直流电源。步骤2 微液滴放置表面安装在步骤1接好电极的样平台4上水平放置十四酸铜 超疏水表面7。步骤3 微液滴输运过程在步骤2中放置好的表面7上放上欲要操作的微液滴 样品8，将步骤1中安装好的微棒2做XY向调整，移动到欲要操作的半径为0. 56mm的微液 滴样品8上方，并下降与微液滴样品8接触，上升提起液滴8至微液滴8底部距离表面7 0. 214mm时，调整微动台4XY方向到欲要放置的位置，打开电源5开关，并逐渐增大电压，到 电压836V时，液滴落下，关闭电源5开关，即完成了微液滴8的输运。
权利要求
一种基于电场作用的超疏水表面微液滴操控方法，其特征在于包括如下步骤步骤1操作装置的安装将导电微柱状物(2)或者具有导电层的高吸附力超疏水表面安装放在多坐标微动台(4)上，并连接到电源(5)的任意一极，电源的另一极接到样平台(6)的电极；在样品台(6)同一水平面上安装数字相机(3)，该数字相机与计算机(1)相连；步骤2微液滴放置表面安装在步骤1接好电极的样平台(6)上水平放置欲在其上操作微液滴样品的表面(7)；步骤3微液滴输运过程在步骤2中放置好的表面(7)上放上欲要操作的微液滴样品(8)，将步骤1中安装好的导电微柱状物(2)或者具有导电层的高吸附力超疏水表面移动到欲要操作的微液滴样品(8)的上方，并下降与微液滴样品(8)接触，上升提起液滴(8)，移动到欲要放置的位置，加上电压，并逐渐增大电压，直致液滴落下，关闭电源(5)开关，即完成了一个微液滴(8)的输运。
全文摘要
本发明公开了一种基于电场作用的超疏水表面微液滴操控方法，属于微流体操作控制技术领域。其特征是利用导电微柱状物或者具有导电层的高吸附力超疏水平面作为微液滴操作工具，将导电微柱状物或者具有导电层的高吸附力超疏水表面安装放在多坐标微动台上，并连接到电源的任意一极，电源的另一极接到样平台电极。用导电微柱状物或者具有导电层的高吸附力超疏水平面吸附在样品台上的微液滴样品，移动到合适的位置，加上电压，液滴自动落下，即完成了微液滴的输运的操作。无需对微液滴进行任何处理，克服现有的微液滴操作控制技术的不足，拓宽微液滴操作控制技术的应用范围。
文档编号G01N35/10GK101865928SQ20101016454
公开日2010年10月20日 申请日期2010年5月6日 优先权日2010年5月6日
发明者史立涛, 吴承伟, 周平, 蒋成刚, 马国军 申请人:大连理工大学