[發明專利]基于液體電極的微流道系統、微流控芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 202310080704.3
• 申請日: 2023-01-30
• 公開（公告）號: CN115845947A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 請求不公布姓名
• 申請（專利權）人: 上海緯冉科技有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 上海大邦律師事務所 31252
• 代理人: 陳丹楓

本發明提供一種基于液體電極的微流道系統、微流控芯片及其制備方法，所述微流道系統包括：分散相輸送流道、第一連續相流道及第二連續相流道、液滴生成流道、液滴輸送流道、第一電極流道及第二電極流道；所述第一電極流道及第二電極流道為U型流道，適于對稱地分別設于所述液滴輸送流道的兩側；當所述第一電極流道及第二電極流道分別通入所述第一導電溶液及第二導電溶液時，所述液滴生成流道及液滴輸送流道中的分散相導電溶液適于與所述第一電極流道及第二電極流道中的第一導電溶液及第二導電溶液靜電感應，以使所述分散相導電溶液生成帶電液滴。本發明技術方案能夠改善微流控技術的充電結構，簡化微流控芯片制造工藝。

技術領域

本發明涉及微流控技術領域，特別涉及一種基于液體電極的微流道系統、一種基于液體電極的微流控芯片以及一種微流控芯片的制備方法。

背景技術

微流控技術擁有諸多優點，譬如：高效率、試劑消耗量小、體積小、無污染等特點使得液滴微流控技術從無到有，發展迅速。基于液滴的微流控技術是微流控領域中一個具有重大潛力的方向，液滴微流控技術旨在通過不相容的多相流體構造離散的微液滴，微液滴相互獨立的性質可保證生化反應在像隔室一樣的微液體環境中進行，可實現數字化、可編程化，為解決生化醫療方面極具挑戰的研究問題提供了平臺。

鑒于微液滴技術消耗試劑少，均勻性好，具有較高的比表面積，可獨立控制的優點，微液滴已成為生物、化學、醫療、材料制備應用中的重要實驗平臺。復雜的生化研究往往涉及液滴樣品的封裝、混合、反應和測量等一系列復雜的處理過程，液滴分選、分裂、融合、捕獲、釋放等精準液滴操控技術將使這些復雜的處理過程變得更加便捷、簡單，為對液滴完成上述操作，目前采用多種方法進行處理，譬如：基于聲學的方法、基于磁學的方法、基于熱學的方法、基于電學的方法等，其中基于電學的方法由于其響應快、可控性高、兼容性好、容易實施等優點使其成為對液滴操作最有可行性的一種方法。

目前基于電學的方法進行液滴的操作，研究人員已經使用過介電泳法、電濕潤法、靜電法等來對液滴進行分離、合并、高效分選，其中：介電泳法結構簡單但是對液滴的操作效率比較低、產生的介電泳力也較小；電濕潤方法是通過改變電壓來改變微流控芯片表面的潤濕性完成對液滴的操作，操作效率低，難以實現高速穩定的液滴操作；靜電法雖然可以穩定的進行液滴操作，但是現階段中靜電法相關芯片對液滴充電結構較為復雜需要設置專門電極接觸液滴，難以實施。總的來說，上述液滴操作方法中沒有辦法同時達到簡潔、高效、快速、無污染的效果。

公開號為CN103865795B的中國發明專利于2014年6月18日公開了一種電壓控制分選細胞的微流控芯片，涉及一種電壓控制分選細胞的微流控芯片，屬于微流控芯片領域。該電壓控制分選細胞的微流控芯片包括：液滴產生部，充電部，電壓控制部和液滴收集部；所述液滴產生部包括海藻酸鈉通道和與海藻酸鈉通道垂直的油通道；所述充電部包括海藻酸鈉通道和分布在海藻酸鈉通道兩側的充電電極；所述電壓控制部包括兩條海藻酸鈉子通道，皆與海藻酸鈉通道相連，并且連接點有一三角形尖劈；兩條海藻酸鈉子通道的兩側皆分布充電電極，且海藻酸鈉子通道在進入充電電極之前連接一注油管道。

該電壓控制分選細胞的微流控芯片雖然提供了一種生成液滴與液滴充電獨立進行的結構，可完成液滴生成與充電，但是存在多種不足，具體缺陷為：

一、液滴充電結構復雜，該液滴芯片充電結構是由金屬薄膜電極組成，需要在基板上進行金屬電極的制備，使得制備工藝復雜，增加芯片制備難度。

二、該技術方案采用非接觸式充電，當該發明專利的微流控芯片的充電區域內存在兩個或多個液滴時，無法完成對單個液滴的充電，產生的電量少，液滴帶電量少，充電效果低；且該微流控芯片難以實現單個液滴的可控按需充電，無法充分控制，使得液滴呈現正電、負電、不帶電的特性。

三、該技術方案中液滴微流控芯片生成液滴后難以實現單個液滴充電，液滴的生成與充電結構分離，當區域內存在兩個液滴時，充電就是兩個同時充，無法做到單個充電。