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一种基于激光驱动的片上实验室有轨运输系统
申请号	CN201710299242.9	申请日	2017-04-28	公开(公告)号	CN107132370A	公开(公告)日	2017-09-05
申请人	浙江大学;			发明人	卢锦胜; 李强; 仇旻;
摘要	本发明公开一种基于激光驱动的片上实验室有轨运输系统，包括衬底，所述衬底上设置若干微反应室，各微反应室间通过微纳光纤连接，并在各微纳光纤上放置有运输样品用的微米金属片；所述的微纳光纤内通入激光，驱动微米金属片沿微纳光纤移动，且移动方向与激光传输方向相同。本发明利用光力驱动微纳结构，以微纳光纤作为导轨，以微米金属片作为运载单元，能在空气中实现生物或化学样品、微小固体颗粒或微小液滴的运输，大大拓展了片上实验室测试样品的种类。
权利要求	1.一种基于激光驱动的片上实验室有轨运输系统，其特征在于，包括衬底，所述衬底上设置若干微反应室，各微反应室间通过微纳光纤连接，并在各微纳光纤上放置有运输样品用的微米金属片；所述的微纳光纤内通入激光，驱动微米金属片沿微纳光纤移动，且移动方向与激光传输方向相同。 2.如权利要求1所述的片上实验室有轨运输系统，其特征在于，所述的微纳光纤由单模光纤拉细制成。 3.如权利要求2所述的片上实验室有轨运输系统，其特征在于，所述微纳光纤由单模光纤均匀拉细制成，或者所述的微纳光纤是由单模光纤拉锥状制成的。 4.如权利要求1所述的片上实验室有轨运输系统，其特征在于，所述的微米金属片的材料为金或银。 5.如权利要求4所述的片上实验室有轨运输系统，其特征在于，所述的微米金属片的形状为六边形或三角形。 6.如权利要求1所述的片上实验室有轨运输系统，其特征在于，所述激光的光源是宽谱光源或单波长脉冲激光光源。 7.如权利要求6所述的片上实验室有轨运输系统，其特征在于，所述的光源为超连续激光、纳秒脉冲激光、皮秒脉冲激光和飞秒脉冲激光中的一种。
说明书全文	一种基于激光驱动的片上实验室有轨运输系统技术领域 [0001] 本发明涉及一种光力驱动领域，具体是一种基于激光驱动的片上实验室有轨运输系统。背景技术 [0002] 片上实验室又称微型综合分析系统，是在微型薄片上利用微纳加工技术制作用于液体流动的微小网络通道，来实现微小生物或化学样品的运输和检测。由于其样品微量化、分析检测高速化等优点，在生物化学领域具有广泛的应用。传统的片上实验室运输系统是基于微流控芯片，工作环境为溶液，即生物或者化学样品的移动和控制是通过微型液体流动系统来实现的。通过在微型液体流动系统中嵌入微型激光器，在激光焦点处形成光钳来夹持样品，可以进一步提高运输系统的控制能力。 [0003] 然而，对于不能置于溶液中样品(会与溶液发生反应或溶解)，基于微流控的运输系统则不再适用。所以，在空气中工作的新型片上实验室运输系统的研制很有必要。发明内容 [0004] 本发明针对现有技术的不足，提出一种基于激光驱动的片上实验室有轨运输系统，即利用微纳光纤作为“导轨”，而放置在微纳光纤上的微米金属片作为“列车”，通过向微纳光纤中通入激光即可驱动微米金属片在微纳光纤上运动，从而在空气中实现放置在微米金属片上的样品的运输。 [0005] 本发明具体是通过以下技术方案实现的：整个片上实验室有轨运输系统在空气中，用微纳光纤连接各个微反应室，形成运输网络。微米金属片放置在微纳光纤上，微米金属片和微纳光纤间的短程吸引力使得微米金属片不会脱离微纳光纤。样品放置在微米金属片上，通过向微纳光纤中通入激光，可以驱动微米金属片从一个反应室运动到另外一个反应室，改变通入激光的方向，则微米金属片的运动方向相反，从而实现将样品运输到各个反应室。 [0006] 优选的，所述的微纳光纤是由单模光纤拉细制成，其形状可以是均匀拉细的或者拉锥状的，直径为微米量级。 [0007] 优选的，所述的微米金属片可以是六边形，三角形，材料可以是金或银，金和银能够通过化学方法合成出这种微米级的片子，而且金和银稳定性，抗氧化性，耐腐蚀性都比较优越。 [0008] 所述的激光光源，可以是宽谱光源，包括超连续激光；或者是单波长脉冲激光光源，包括纳秒脉冲激光、皮秒脉冲激光和飞秒脉冲激光。 [0009] 微米金属片光致移动的原理简述如下：在微纳光纤中通入激光后，微纳光纤外部由于光纤直径较小因而有较强的倏逝场，与置于微纳光纤上的微米金片作用，从而产生驱动力，其中驱动力产生有三种方式：其一是光被金属片散射和吸收从而产生光力；其二是金属片吸收光产生热，由于受热不均匀，形成温度梯度，产生光热力；其三是当激光功率(平均或者瞬时功率)很高时，金属片会喷发电子或者原子，也能产生驱动力。当金属片的尺寸和微纳光纤直径略小或者相当时，这些驱动力能够推动微米金片朝着光传播的方向移动。 [0010] 本发明具有的有益效果是：本发明利用光力驱动微纳结构，以微纳光纤作为导轨，以微米金属片作为运载单元，提出基于激光驱动的片上实验室有轨运输系统，能在空气中实现生物或化学样品、微小固体颗粒或微小液滴的运输，大大拓展了片上实验室测试样品的种类。系统简单紧凑，装置制备的方法简易，操作简便。此外，本发明提出的新型微纳运输方式，不仅局限于应用在本发明所提出的片上实验室中，也可应用于光能与机械能转换系统、光致机械位移系统中。附图说明 [0011] 图1为本发明基于激光驱动的片上实验室有轨运输系统的结构示意图。 [0012] 各附图标记为： [0013] 1.微纳光纤，2.微米金属片，3.微反应物，4.微反应室，5.激光，6.衬底。具体实施方式 [0014] 如图1所示，本发明用微纳光纤1将各个微反应室4连接，将微米金属片2放置在微纳光纤1上，样品微反应物3搭载在微米金属片2上。向微纳光纤1中通入激光5，即可驱动搭载有样品微反应物3的微米金属片2从一个反应室4运动到另一个反应室4，通过改变激光5通入方向，可以改变微米金属片2运输的方向。下面结合实施例来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此。 [0015] 用直径约为5微米的拉细光纤连接各微反应室，通过光纤探针将衬底上的六边形微米金片挑到光纤上。微米金片边长约为6微米，厚度约为30纳米，通过化学方法合成。向光纤中通入功率约为10毫瓦的超连续激光，可驱动微米金片在光纤上的来回运输，运输速度最快达到30微米/秒。 [0016] 以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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