[發(fā)明專利]一種單面控制多電極簇?cái)?shù)字微流體芯片

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110252231.8
• 申請(qǐng)日: 2011-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN102430436A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾祥宇;周嘉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): B01L3/00
• 分類號(hào): B01L3/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子生物芯片技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字微流體芯片。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的二維數(shù)字微流體技術(shù)需要將液滴置于上下兩個(gè)控制極板之間，通過(guò)加電壓，使液滴在兩極板之間運(yùn)動(dòng)。這種控制芯片，上下極板都是條狀電極，均需加上周期性的電壓，使得周圍的控制電路和系統(tǒng)復(fù)雜度大大提升。而現(xiàn)有的單極板控制的二維數(shù)字微流體技術(shù)主要有兩種類型：第一種是由方塊狀的電極單元構(gòu)成二維單極板，雖然可以簡(jiǎn)化雙層的外圍控制電路，但由于其電極數(shù)量較大，隨著控制精度提高，其復(fù)雜度呈2次方關(guān)系上升，不利于制備大面積微流體芯片。第二種是由條狀電極簡(jiǎn)單垂直疊放，以單個(gè)電極作為控制單元驅(qū)動(dòng)液滴運(yùn)動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)由于電極疊放相互干擾，且電極間距較大，所以液滴運(yùn)動(dòng)困難，缺乏實(shí)用價(jià)值。

因此，如何簡(jiǎn)化微流控芯片的控制方式，同時(shí)又能有效提高液滴的運(yùn)動(dòng)性能，對(duì)于生物微流體芯片的應(yīng)用具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種控制電路簡(jiǎn)單，液滴運(yùn)動(dòng)性能優(yōu)越，可克服傳統(tǒng)微流體芯片固有局限的新型數(shù)字微流體芯片。

本發(fā)明提供的數(shù)字微流體芯片，一種單面控制多電極簇?cái)?shù)字微流體芯片，具體結(jié)構(gòu)包括下層核心部件和一個(gè)上層接地部件；所述下層核心部件包括：呈橫縱二層網(wǎng)格交錯(cuò)分布且位于同一塊基板上的二維條狀電極陣列（參見(jiàn)圖1所示），位于橫向電極陣列和縱向電極陣列之間、用于兩層電極陣列絕緣的電極絕緣層，該橫縱交錯(cuò)分布的條狀電極尺寸及電極間距遠(yuǎn)小于液滴的尺寸；還包括：在所述基板與所述二維條狀電極陣列之間的第一基底絕緣層，覆蓋在所述二維條狀電極陣列上的表面絕緣層，及覆蓋在所述表面絕緣層上的第一疏水層。

所述上層接地部件，其結(jié)構(gòu)從上至下依次為透明基板，覆蓋在所述透明基板下方的接地電極平板（用以接地，提供接地電位），覆蓋在所述接地電極平板下方的第二疏水層。

在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，被控制液滴就在上層接地部件與下層的核心部件中間的夾層中運(yùn)動(dòng)，具體而言是在第一疏水層與第二疏水層之間運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的與傳統(tǒng)微流體芯片的本質(zhì)的區(qū)別在于對(duì)于液滴的控制，傳統(tǒng)芯片采用單個(gè)較大電極對(duì)液滴運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，這樣一方面使其不得不采用雙層控制電極進(jìn)行液滴的二維運(yùn)動(dòng)控制，另外也對(duì)液滴的運(yùn)動(dòng)光滑度產(chǎn)生一定的不良影響。本發(fā)明采用電極簇控制的方式，即采用一簇電極同時(shí)施加電壓對(duì)液滴進(jìn)行控制，電極切換時(shí)也僅僅將一簇電極中的最后一個(gè)電極電壓切換至最前方的一個(gè)臨近電極，這種方法可以大大提高液滴的運(yùn)動(dòng)光滑度。同時(shí)，采用這種結(jié)構(gòu)，可以使雙層電極制備在同一塊基板上，且不會(huì)相互干擾。這樣可以大大簡(jiǎn)化微流體芯片的控制電路。單平面的控制方式也為微流體芯片的應(yīng)用拓寬了范圍。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的二維條狀控制電極陣列的平面示意圖。

圖2為本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示是本發(fā)明的控制電極示意圖，本發(fā)明所述的數(shù)字微流體芯片的控制電極由橫豎交錯(cuò)的條形電極構(gòu)成。本發(fā)明以橫置電極19條，縱置電極20條為例，但本發(fā)明所述的電極數(shù)量不受本實(shí)施例所述電極數(shù)量限制。其中，電極1--電極19置于下層，且相互平行放置，電極20--電極40置于上層。以一簇電極作為基本的控制單元，施加電壓，控制液滴運(yùn)動(dòng)。例如將液滴由圖1的左下方向上運(yùn)動(dòng)，初始時(shí)刻液滴位于電極2--電極5上，且同時(shí)位于電極21--電極24上。此時(shí)的控制電壓施加在電極2--電極5上，下一時(shí)刻則將電極2上的電壓斷開，換成加在電極6上，此時(shí)的控制電壓為施加在電極3--電極6上。在電壓位置改變的作用下，液滴的縱向位置就會(huì)由初始位置向上運(yùn)動(dòng)到電極3--電極6上。橫向位置仍在電極21--電極24上。在下一時(shí)刻將電極3--電極6上的電壓全部斷開，改為施加在電極22--電極25上，此時(shí)液滴就會(huì)向右側(cè)運(yùn)動(dòng)到電極22--電極25上。如上所述，同理就可以使液滴在電極1--電極19，電極20--電極40的二維平面范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。