[發(fā)明專利]微流反應(yīng)芯片及其液滴定位控制系統(tǒng)和控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811030173.2
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109092379A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅智杰;劉雙印;揭章斌;徐龍琴;曹亮;呼增
• 申請（專利權(quán)）人: 仲愷農(nóng)業(yè)工程學院
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 重慶為信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50216
• 代理人: 余錦曦

本發(fā)明公開了一種微流反應(yīng)芯片及其液滴定位控制系統(tǒng)和控制方法，其特征在于：包括數(shù)字微流控芯片，該數(shù)字微流控芯片包括上極板和下極板，所述上極板和下極板之間形成至少三個液滴流道，每個所述液滴流道的交匯處為反應(yīng)池；在每個所述液滴流道的上方都設(shè)有一個滴定孔，該滴定孔貫穿所述上極板；所述液滴流道中至少一個為輸出流道，其余為輸入流道。本發(fā)明將數(shù)字微流控芯片的液滴流道中注滿不與液滴相溶的黑色液體，并在數(shù)字微流控芯片兩端加上紅外激光模塊和光強感應(yīng)模塊，能清晰并準確地觀察到微液滴的驅(qū)動過程，極大地提高了復(fù)雜的微液滴輸運應(yīng)用的成功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字微流控技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種微流反應(yīng)芯片及其液滴定位控制系統(tǒng)和控制方法。

背景技術(shù)

電潤濕是通過調(diào)整施加在液體-固體電極之間的電勢，來改變液體和固體之間的表面張力，從而改變兩者之間的接觸角的技術(shù)；介電潤濕是在電潤濕技術(shù)的基礎(chǔ)上改良發(fā)展而來的，該技術(shù)是通過在驅(qū)動電極與電解液之間增加一層微米級厚度的介電絕緣材料，從而避免電潤濕中經(jīng)常發(fā)生的電解反應(yīng)，但是微液滴在介質(zhì)層表面的潤濕特性一樣會發(fā)生改變。

基于介電濕潤效應(yīng)的數(shù)字微流控技術(shù)是近年來出現(xiàn)的一種能夠在平面上操控體積為微升、納升級別液滴的新技術(shù)，該技術(shù)利用介電潤濕效應(yīng)可實現(xiàn)液滴分配、液滴分離與合并、液滴輸運四項基本操控，具有試劑消耗量少、試劑分析耗時短、設(shè)備體積小等特點，因此在農(nóng)業(yè)微生物分析、化學合成、光學透鏡等領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。

在微生物檢測，免疫化驗、DNA擴增、化學合成等這些應(yīng)用中，對樣本容量的變化非常敏感，對液滴的驅(qū)動和控制需要非常精確。同時由于微液滴太小，肉眼無法觀察到驅(qū)動過程，對液滴的驅(qū)動，合成，分離等過程難以掌控，多依賴于技術(shù)人員的經(jīng)驗，即便經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員，多液滴的連續(xù)輸運等復(fù)雜引用的成功率也非常低。

傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷在于：無法觀察微液滴驅(qū)動過程，導致復(fù)雜的微液滴輸運應(yīng)用成功率低。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述無法觀察微液滴驅(qū)動過程的技術(shù)缺陷，本發(fā)明公開了一種微流反應(yīng)芯片及其液滴定位控制系統(tǒng)和控制方法，該系統(tǒng)能清晰并準確地觀察到微液滴的驅(qū)動過程，極大地提高了復(fù)雜的微液滴輸運應(yīng)用的成功率。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種微流反應(yīng)芯片，其特征在于：包括數(shù)字微流控芯片，該數(shù)字微流控芯片包括上極板和下極板，所述上極板和下極板之間形成至少三個液滴流道，每個所述液滴流道的交匯處為反應(yīng)池；

進一步描述，在每個所述液滴流道的上方都設(shè)有一個滴定孔，該滴定孔貫穿所述上極板；

所述液滴流道中至少一個為輸出流道，其余為輸入流道。

采用上述方案，多種不同的液滴通過滴定孔分別滴到不同的輸入流道中，從輸入流道中流入反應(yīng)池進行反應(yīng)，反應(yīng)后的液滴通過輸出流道采集出來；其中，反應(yīng)池和輸出流道均低于輸入流道。

進一步描述，所述上極板從上到下依次由上基板、零電極層和上疏水介電層組成，所述下極板從上到下依次由下疏水介電層、驅(qū)動電極層和下基板組成；

其中，所述驅(qū)動電極層由K個驅(qū)動電極單元構(gòu)成。

采用上述方案，驅(qū)動電極單元用于驅(qū)動液滴運動，微液滴旁的驅(qū)動電極單元為正電壓，其所在位置的驅(qū)動電極單元為接地參考電壓，微液滴往正電壓的驅(qū)動電極單元上運動。

更進一步描述，所述基板、零電極層、上疏水介電層、下疏水介電層、驅(qū)動電極層和下基板均為透明材料。

采用上述方案，透明材料可以透光，方便觀察液滴運動。

一種基于微流反應(yīng)芯片的液滴定位控制系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于：包括：

數(shù)字微流控芯片：用于對微液滴進行分配、分離、合并、運輸操作，并使微液滴間相互反應(yīng)；