[发明专利]一种模拟、数字混合式微流控芯片及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟、数字混合式微流控芯片及其控制方法。

背景技术

当今国民经济中，药品研发、医学检测、食品开发、生物催化、化工实验等过程复杂而漫长，涉及的学科门类众多，而当前实际的研发、生产以及实验场合，大多仍然采用传统方法，包括使用取液器、取液枪、试剂盒等工具，多采用人工或半人工的方式进行，自动化程度不高，效率低下，并且整个过程样品、原料使用量偏高，浪费严重，使得相关的材料、人力、管理等成本居高不下。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。

但在当下，微流控技术以及微流控芯片在更多的领域主要处于研发试验阶段，实际用于企业研发、工业生产的并不多见，其主要原因是微流控技术在很多应用中遇到难以解决的问题，主要、典型现象如下：

微流控芯片现在主要分为两种：由微泵、微阀、微通道构成的第一代模拟式微流控芯片，以及由微控制器、电极构成的第二代数字式微流控芯片，二者各有特点：模拟式微流控芯片在液滴制备、输运速度上具备优势，但其对具体液滴的识别与操控上并不灵活；数字式微流控芯片在液滴制备、输运速度上相对逊色，但在对具体液滴的识别与操控方面是长项，二者单独使用无法发挥微流控技术的全面优势。

本发明秉承优势互补的思想，将模拟式微流控芯片与数字式微流控芯片结合，设计出一种模拟、数字混合式微流控芯片，兼具两种芯片的优点，为微流控技术在国民经济中的应用提出一种新的思路。

本发明具有非常好的应用前景与市场预期。

发明内容

本发明的模拟、数字混合式微流控芯片包括模拟、数字两部分，其中模拟部分包括但不限于基片、盖片、微通道、涂层、进液池或进液接口、出液池或出液接口；数字部分包括但不限于基片、盖片、电极及其引线、端口、涂层、进液池或进液接口、出液池或出液接口。

其中基片、盖片是模拟部分与数字部分的公共部分；而涂层、进液池或进液接口、出液池或出液接口为模拟部分与数字部分都具有的构成部分，可以采取下述三种实施方式中的一种或多种：

1. 共用；

2. 衔接连通；

3. 互不相干。

本发明的模拟、数字混合式微流控芯片的结构中，下列位置分别贴敷若干绝缘、润滑作用的涂层：

1. 基片朝向盖片的一侧表面；

2. 在基片朝向盖片一侧表层固定的电极表面，本发明中电极不固定在基片表层的类型芯片中，电极表面无涂层；

3. 盖片朝向基片且具有均匀导电特性的一侧表面。

基片与盖片贴敷涂层的一面以及固定于芯片边缘的密封填充物构成密闭腔室，使液体仅能通过液池、接口、微通道注入或流出芯片。

 在芯片内部，模拟部分与数字部分可以采用的的衔接方式包括但不限于：模拟部分的出液池或出液接口与数字部分的进液池或进液接口互相连通或共用同一物理接口；数字部分的出液池或出液接口与模拟部分的进液池或进液接口互相连通或共用同一物理接口。

本发明的模拟、数字混合式微流控芯片的基片与盖片的材质包括但不限于：玻璃、石英、单晶硅、多晶硅、印刷电路板、高分子聚合物，其中高分子聚合物的类型包括但不限于：聚二甲基硅氧烷（PDMS）、环氧树脂、聚氨酯、聚甲基烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）、聚乙烯、水凝胶、丙烯酸、橡胶、氟塑料。

本发明的模拟、数字混合式微流控芯片的数字部分的基片内部或表层固定有若干电极；模拟部分包含有电极和无电极两种设计类型，有电极的设计类型中，电极的设计位置包括但不限于：

1. 基片内部；

2. 盖片内部；

3. 基片表面；

4. 盖片表面。

本发明的模拟、数字混合式微流控芯片的下列位置分别贴敷若干绝缘、润滑作用的涂层：

1. 基片朝向盖片一侧的表面；

2. 在基片朝向盖片一侧表层固定的电极表面；

3. 盖片朝向基片一侧的表面，该表面具有均匀导电特性。

本发明的模拟、数字混合式微流控芯片的微通道的形式包括但不限于：

1. 芯片外部与芯片连通的管道；

2. 芯片内部的可供液体流动的微通道；