[發明專利]混合式數字微流控芯片及液滴驅動方法

在審

• 申請號: 202210273525.7
• 申請日: 2022-03-18
• 公開（公告）號: CN114632561A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 陳立國;王鶴;申浩
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 蘇州見山知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32421
• 代理人: 袁麗花

本發明公開了一種混合式數字微流控芯片，包括：下極板，下極板包括從下往上依次設置的下基底、電極層、介電層和下疏水層；上極板，位于下極板的上方且與下極板之間具有間距，上極板在下極板上的投影覆蓋部分下極板，以將下極板分隔為封閉區和開放區，上極板包括上導電基底、設置在所述上導電基底下表面的上疏水層。本發明還公開了一種液滴驅動方法。本發明將數字微流控芯片的封閉式和開放式結構集成在同一個芯片上，彌補了兩種結構的不足，使其在液滴物理操作中既具有封閉式結構的通用性又具有開放式結構對檢測系統的易集成性；降低液滴驅動電壓，減小對液滴內生化物質的損壞；簡化并自動化基于數字微流控的生化分析實驗，保證實驗的可重復性。

技術領域

本發明涉及數字微流控技術領域，尤其涉及一種混合式數字微流控芯片及液滴驅動方法。

背景技術

數字微流控是一種用以處理和操縱體積在皮升至微升的流體控制技術。在厘米級的平面芯片上，通過一定的驅動方式操控含有細胞、蛋白質、DNA或其它樣本、試劑的液滴以完成分配、輸運、混合和分裂等四種基本操作，用于常規生物醫學實驗室的各種分析和檢測。數字微流控芯片的結構主要有兩種，分別是封閉式和開放式結構，兩者各有獨特的優勢。前者不僅可以實現四種液滴基本操作，還能夠提供可靠且可重復的液滴體積控制；后者雖然不易實現液滴分配和分裂，但卻便于與其他液體處理和操控工具以及表面分析設備進行集成，而且液滴的混合和蒸發(用于樣品的濃縮)也更容易實施。雖然可以通過將封閉式結構與在線分析方法加以集成來實現許多應用，但是實施起來往往比較麻煩，而且對于某些復雜的應用來說，需要將液滴從片上移走以便進行離線處理，如凈化、生物培養或質譜評估。對于開放式結構，則需要一個非常關鍵的離線操作——樣品加載，即需要使用微注射器將液滴加載到芯片上，該操作不僅繁瑣還會影響可重復性。

因此，需要一種技術將兩者優點加以整合，使其在液滴物理操作中既具有封閉式結構的通用性又具有開放式結構對檢測系統的易集成性。

發明內容

針對現有技術不足，本發明的目的在于提供一種混合式數字微流控芯片及液滴驅動方法。

為了實現上述目的，本發明一實施例提供的技術方案如下：

一種混合式數字微流控芯片，包括：

下極板，所述下極板包括從下往上依次設置的下基底、電極層、介電層和下疏水層；

上極板，位于所述下極板的上方且與所述下極板之間具有間距，所述上極板在所述下極板上的投影覆蓋部分所述下極板，以將所述下極板分隔為封閉區和開放區，所述上極板包括上導電基底、設置在所述上導電基底下表面的上疏水層。

作為本發明的進一步改進，所述上導電基底的側面設置有側疏水層。

作為本發明的進一步改進，所述上疏水層與下疏水層之間設置有隔離件。

作為本發明的進一步改進，所述電極層包括多個封閉區驅動電極、多個開放區驅動電極和開放區共面接地電極。

作為本發明的進一步改進，所述上極板的右橫向邊緣的投影位于最右邊的所述封閉區驅動電極與最左邊的所述開放區驅動電極之間或者所述上極板的右橫向邊緣的投影位于最左邊的所述開放區驅動電極上或者所述上極板的右橫向邊緣的投影位于最右邊的所述封閉區驅動電極上。

作為本發明的進一步改進，所述上導電基底的厚度為0.5-2.0mm。

作為本發明的進一步改進，所述介電層與所述電極層之間設置有硅油。

一種液滴驅動方法，使用上述混合式數字微流控芯片，建立液滴運動至封閉區與開放區邊界處的機電模型，分析液滴在運動至封閉區與開放區邊界處時作用在液滴上的總界面力，來確定液滴在封閉區與開放區之間運動的條件，控制液滴在封閉區與開放區之間運動。