[发明专利]一种微流控芯片及一种微流控方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片以及一种微流控方法。

背景技术

当今，药品研发、医学检测、生物及化学实验涉及的学科门类繁多，过程复杂，效率较低，随着科技的进步以及时代的发展，很多复杂的检测、实验都可以在几平方厘米甚至更小的芯片上实现，这就是微流控技术，它被称为“改变世界”的七种技术之一。

微流控芯片是实现微流控技术的物质载体，它具备将一个生物或化学实验室浓缩为几平方厘米甚至更小的芯片上的能力，使得药品研发、医学检测、生物及化学实验的成本大幅降低，效率显著提高，并兼具便捷性。

但是，微流控技术在当前主要还处于研发阶段，应用上相对有限，有很多技术难题等待全球的微流控领域研究者逐一解决，还有一些既有的技术方案有待完善与改进。对于具有微米级别尺寸通道的微流控芯片，在应用中有如下五个重要问题：

1. 如何灵活改变通道内液滴的位置；

2. 如何相对精确的改变液滴的体积；

3. 如何对液滴内单个样品进行切分；

4. 如何对液滴内多个样品进行分离；

5. 如何根据液滴参数对其进行筛选。

上述五个重要问题目前还没有完整、可靠的解决方案。

在相关领域的文献中，有国外的科技工作者，使用多个可控阀置于微流控芯片通道分支之前，根据检测的数据进行通道选择，该方法缺点之处在于：在微米级尺寸的通道内将可控阀与通道之间密封难度较高，可靠性也较差；并且，其过慢响应速度大大降低了微流控芯片的工作效率；还有，这种方案中的微型可控阀大幅增加了微流控芯片的制造成本。

上述方案只解决了“根据液滴的参数对其进行筛选”一个问题，前文所述“五个重要问题”中其余四个问题无法同时解决。

还有国外学者在微流控芯片的通道一侧并排固定两只电极：第一只接地，第二只经开关接入固定参数的电信号，依靠此前的检测参数，在液滴运行到通道分叉路口时闭合第二只电极上的开关，液滴在电场的作用下改变运行方向。该技术的关键点是：在第二只电极未接通电信号时，通道内没有电场，要求此时所有液滴都走向通道位于电极另一侧的分叉。首先，可靠性不高，这种方法对微流控芯片的制造工艺、液滴之间的液体类型以及液体驱动装置提出非常苛刻的要求，难以实现，实际应用中必然有很多不符合条件的液滴的运行方向出现偏差，进入通道位于电极一侧的分叉；其次，该方法中的液滴必须行进于以通道中心线为界的电极的相反侧，电极的电信号依靠电场力将其“吸引过来”相对较难，这就对电极上的电信号参数提出了较高的要求，而高电压是很多种类的实验样本无法接受的；再次，恒定的高频高压电信号对液滴内的实验样品有较大影响，尤其在已经把液滴“吸”到通道中心线电极一侧之后。

此外，该方案无法同时解决前文所述“五个重要问题”中另外三个问题：相对精确的改变液滴体积、液滴内单个样品的切分、液滴内多个样品分离。

本发明针对上述“五个重要问题”给出可行的解决方案。

发明内容

本发明涉及一种微流控芯片以及一种微流控方法。

本发明的微流控芯片包括可外接电信号的电极、带有分叉结构的通道、检测窗（或检测孔）中的一种或多种、进液池与进液接口中的一种或多种、成品池与出液接口中的一种或多种、废液池与废液接口中的一种或多种。这些部件中，检测窗（或检测孔）、可外接电信号的电极、带有分叉结构的通道构成了本发明的微流控芯片的基本功能单元。一个基本功能单元可以实现对液滴的基本测控。复杂的微流控芯片可以有多个基本功能单元，这种情况下，每个基本功能单元可以包含三个基本部件中的一种或多种。

本发明的微流控芯片中，进液池（或进液接口）、成品池（或出液接口）、废液池（或废液接口）分别与通道物理连接，液滴首先经由进液池（或进液接口）进入微流控芯片内的通道中，之后经检测、筛选之后，在接通电信号的电极的作用下，符合要求的液滴经通道分叉处流向成品池（或出液接口）；不符合要求的液滴经通道分叉处流向废液池（或废液接口）。这就是一个基本的检测控制过程。

检测窗（或检测孔）位于通道附近，可对部分或全部通道内的液滴进行观察与测量，检测窗（或检测孔）的检测、观察范围的选择包含但不限于：

1. 只包括液滴接近电极前的部分必经区域，不包含后续的两侧电极之间的区域，也不包括通道分叉区域；

2. 包括液滴接近电极前的部分必经区域以及后续的两侧电极之间的区域，不包含通道分叉区域；

3. 包括液滴接近电极前的部分必经区域、后续的两侧电极之间的区域以及通道分叉区域；