声波驱动液滴传输实现可重写芯片实验室
工程师演示多功能微流控芯片实验室,利用声波在油中创建隧道无接触操控传输液滴。技术可成小规模、可编程、可重写生物医学芯片基础,完全可重用实现即时诊断或实验室研究。系统以最小外部控制实现液滴可重写路由、分选、门控,这是液滴数字逻辑控制基本功能。
自动化流体处理推动临床诊断、大规模化合物筛选等科学领域发展。虽在现代生物医学研究制药业普遍,但这些系统笨重昂贵,不善处理小体积液体。
芯片实验室系统一定程度填补此空间,但多数受一主要缺陷阻碍:表面吸附。因依赖固体表面,传输样本不可避免留下痕迹导致污染。新芯片实验室平台用薄层惰性互不相溶油阻止液滴留痕。油层下,压电换能器网格通电振动。像低音炮表面,振动在上方薄油层产生声波。
声波在芯片上下表面反射及相互碰撞形成复杂模式。精心规划换能器设计控制振动频率强度,研究人员能创建涡旋,组合形成隧道沿器件表面任意方向推拉液滴。
新系统用双模换能器基于两种不同流模式沿x或y轴传输液滴。用双模换能器,研究人员在同时将电子复杂性降低四倍情况下实现双轴液滴移动。也将换能器工作电压降低3-7倍,允许同时控制8个液滴。引入微控制器后,研究人员能编程自动化大部分液滴运动。
以类似计算机芯片逻辑系统方式控制液滴能力,对广泛临床研究程序至关重要。下一步结合微型射频电源和控制板实现大规模集成和动态规划。
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