圖3 液滴融合以及掐斷過(guò)程慢動(dòng)作回放(注:原高速視頻以10000幀每秒拍攝,當(dāng)前的GIF圖片以10幀每秒回放,放慢了1000倍)
DMC技術(shù)作為一種可讀取和可嵌入的微流量測(cè)量方法,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和靈敏度可調(diào),可用于常規(guī)基于PDMS的微流控器件。DMC技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有幾個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì):(1)超高的流量-頻率靈敏度6.59 Hz/(μL/min) 和體積分辨率(液滴轉(zhuǎn)移體積低至2.5 nL);(2)通過(guò)簡(jiǎn)單的逐層制造工藝實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)基于PDMS的微流體設(shè)備的高度兼容性和適配性;(3)通過(guò)兩種感應(yīng)機(jī)制(電學(xué)和非接觸式光學(xué))實(shí)現(xiàn)方便的頻率讀出,從而有望使用非接觸式無(wú)線光學(xué)檢測(cè)方案,消除了任何笨重的外接控制和通信設(shè)備;(4)被動(dòng)式的流動(dòng)離散化原理,因此應(yīng)用過(guò)程中無(wú)需外部電源(電池);(5)流量測(cè)量范圍寬,至少覆蓋從80 μL/min到150 nL/min的范圍。得益于其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和高度的適用性,DMC技術(shù)在未來(lái)有望用于各類高精度藥物輸送和生化分析等微納流體應(yīng)用中,作為下一代高精度微流控和納流控器件的流量測(cè)量的強(qiáng)有力候選者。
論文通訊作者潘挺睿教授為加州大學(xué)戴維斯分校生物醫(yī)學(xué)工程系教授,并任微納創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室Micro-Nano Innovations (MiNI) Laboratory主任。潘教授近年來(lái)致力于柔性可穿戴離電子傳感 (Flexible IonTronic Sensors, FITS)和微流控機(jī)器人(Microfluidic-Robotic Interface, MRI)等方面的研究,并在 Nature Chemical Biology, Science Signaling, Advanced Materials, Lab on a Chip 等國(guó)際頂級(jí)期刊及會(huì)議發(fā)表學(xué)術(shù)論文 100 余篇并擁有20多項(xiàng)美國(guó)專利申請(qǐng)及授權(quán)。
潘挺睿教授課題組的博士生方澤聰為論文第一作者。論文合作者包括北京大學(xué)的王昊教授、香港城市大學(xué)的王鉆開(kāi)教授以及南方科技大學(xué)的汪飛教授等。