[發明專利]一種數字微流控驅動系統及方法

在審

• 申請號: 202211519313.9
• 申請日: 2022-11-30
• 公開（公告）號: CN115888860A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 岳偉偉;程康寧
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王雪

本發明公開了一種數字微流控驅動系統及方法，屬于微流控技術領域。包括主控單元、高壓輸出單元、直流轉交流單元和電極開關陣列控制單元；高壓輸出單元用于輸出直流高壓，直流轉交流單元用于將直流電壓轉換為交流電壓，電極開關陣列控制單元用于輸出高壓通斷信號以控制數字微流控芯片上電極的高壓通斷；主控單元用于控制所述高壓輸出單元、直流轉交流單元和電極開關陣列控制單元的輸出。能夠產生滿足數字微流控芯片上液滴驅動的高壓，達到液滴沿指定路徑運動的目的，提升系統對液滴的驅動能力；解決了現有技術中存在“液滴移動依賴于外接泵、液滴使用量大”的問題。

技術領域

本申請涉及微流控技術領域，特別是涉及一種數字微流控驅動系統及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提到了與本申請相關的背景技術，并不必然構成現有技術。

目前的生物檢測技術大多數靠人工，大大增加了時間和人工成本。為了使生物檢測過程變得簡便和自動化，微流控裝置被廣泛地應用在生物檢測技術中。

微流控裝置通常被稱為微流控芯片，可以通過尺寸為數十至數百微米的通道操縱或處理少量的流體，也被稱為芯片實驗室(Lab?on?a?Chip)和微型全分析系統(micro-Total?Analytical?System)。芯片實驗室(LOC)可以將實驗室中人工操作試劑的過程集成到便攜式設備中，使傳統實驗裝置小型化。

在LOC平臺上，試劑劑量的控制對待測樣品檢驗結果的準確性有很大影響，隨著微流控芯片的不斷更新迭代，人們可以使用微流控芯片進行微升到毫升體積的液體處理。然而，在微流控芯片的使用過程中，芯片內流體通常是連續的，并且流體的移動需要外加壓力，通常依賴于外接泵。這就使整個系統的復雜性大大增加，也阻礙了整個LOC系統的小型化和集成化。另外，在對樣品的實際檢測時，微流控芯片中需要注入連續的樣品液滴，也導致樣品的使用量大大增加。

數字微流控技術是一種新型的操縱液滴的技術，通過控制系統可以控制單個液滴在數字微流控芯片上進行融合和分裂操作。生物樣品試劑也可以在數字微流控芯片上反應和分析，由于樣品液滴是離散的，在對樣品的檢測過程中，相比于微流控芯片，消耗的試劑量更少。另外，在實驗中，液滴的移動動力不需要外加壓力泵，而是由驅動系統來提供，使整個LOC系統集成度更高。

現有的數字微流控技術中，通過驅動系統進行液滴的驅動；但現有的驅動系統存在如下問題：

(1)現有的驅動系統對多路的高壓輸出控制，一般采用繼電器或者光電耦合電路來控制每一路的高壓輸出，這就導致當驅動的電極越多時，驅動系統的硬件部分需要越多的繼電器或者光電耦合電路，占用空間大大增加；

(2)現有的驅動系統，一般使用直流高壓進行數字微流控芯片上液滴的驅動，對液滴的驅動能力不足。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本申請提供了一種數字微流控驅動系統及方法，應用于數字微流控芯片上液滴的驅動，無需外加壓力泵即可為液滴的移動提供動力，滿足數字微流控芯片上液滴驅動的電壓需求和路徑需求，提升了數字微流控芯片對液滴的驅動能力。

第一方面，本申請提供了一種數字微流控驅動系統；

一種數字微流控驅動系統，包括主控單元、高壓輸出單元、直流轉交流單元和電極開關陣列控制單元；

所述高壓輸出單元用于輸出直流高壓，所述直流轉交流單元用于將直流電壓轉換為交流電壓，所述電極開關陣列控制單元用于輸出高壓通斷信號以控制數字微流控芯片上電極的高壓通斷；

所述主控單元用于控制所述高壓輸出單元、所述直流轉交流單元和所述電極開關陣列控制單元的輸出。

進一步的，還包括光耦隔離單元，所述光耦隔離單元用于對主控單元的低壓和電極開關陣列控制單元的高壓之間進行隔離。