[发明专利]一种液滴生成控制方法及其系统

说明书

本发明公开了一种液滴生成控制方法及其系统，主控模块根据预设体积和循环次数控制电极驱动模块驱动水库电极、分裂电极和液滴生成电极在液滴生成电极上生成液滴；再通过电容测量模块测量液滴生成电极的电容值以获取液滴的实际体积；最后，根据目标体积与实际体积获取误差以调节循环次数，完成对液滴生成的精确控制，克服现有技术中对液滴的体积的控制精度低下的问题，提高液滴体积的控制精度，方便技术人员进行后续的操作。

技术领域

本发明涉及液滴控制领域，尤其是一种液滴生成控制方法及其系统。

背景技术

介电润湿是一种利用电场控制液体表面张力的方法，通过控制外加电压改变介电层与液滴的润湿特性，使液滴与固体接触角发生变化，引起液滴内部压力差，从而实现对液滴的形变与运动控制。

液滴微流控又称数字微流控，液滴是通过介电润湿在一个绝缘电极阵列表面被操纵的，诸如液滴的分配、移动、分离、混合都可以将一系列电压序列应用于电极，而不需要额外的机械部件来进行电编程。该技术能减少试剂消耗量，减小分析设备和体积，避免液体之间的污染、减少生物化学反应的时间等优点，因此，基于介电润湿效应的数字微流控技术得到了广大研究者的重视。经典的微流控芯片是主要是对连续流体进行操作与控制，是通过微细加工技术将微流道、微泵、微阀、微储液器、微电极、检测元件、窗口和连接器等功能元件集成在芯片材料的微全分析系统。近十年来，在连续微流控的基础之上，被操控液滴的体积已经达到微升甚至纳升，以至于在微尺度下对不同类型的液滴进行操作与控制。

在数字微流体中，精确的液体处理对许多应用来说是必不可少的，例如免疫化验、DNA扩增、基于细胞的筛选等这些应用对样本容量的变化非常敏感。然而，现有技术的介电润湿微流控技术中，微液滴分裂的体积难以控制，分裂时对液滴体积的控制精度低下。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种液滴生成控制方法及其系统，用于完成对液滴生成的精确控制，提高液滴体积的控制精度，方便技术人员进行后续的操作。

本发明所采用的技术方案是：一种液滴生成控制系统，包括微流控芯片、主控模块、电极驱动模块和电容测量模块，所述微流控芯片包括上极板、下极板和设置在所述上极板、下极板之间的微液滴，所述上极板包括由下而上依次设置的上基板、零电极层和第一疏水层；所述下极板包括由下而上依次设置的下基板、微电极阵列、电介层以及第二疏水层；所述上极板还设置有至少两个通孔用做微液滴的入口和/或微液滴的出口；

所述微电极阵列包括水库电极、分裂电极和液滴生成电极，所述分裂电极设置在水库电极与液滴生成电极之间；

所述电容测量模块用于测量微电极阵列的电极的电容值，所述主控模块与电极驱动模块连接，所述电极驱动模块的输出端与微电极阵列的输入端连接，所述电容测量模块与微电极阵列连接，所述电容测量模块与主控模块连接。

进一步地，所述电极驱动模块包括SSD1627芯片。

进一步地，所述电容测量模块包括Pcap01电容测量芯片。

进一步地，所述微电极阵列的电极的形状为正方形。

本发明所采用的另一技术方案是：一种液滴生成控制方法，应用于所述的液滴生成控制系统，包括以下步骤：

S1、主控模块根据液滴的目标体积V和预设体积v获取循环次数N，所述目标体积V为预设体积v与循环次数N的乘积；

S2、所述主控模块控制N次液滴分裂，所述液滴分裂为所述主控模块控制电极驱动模块驱动水库电极、分裂电极和液滴生成电极在所述液滴生成电极上生成预设体积v的液滴；

S3、电容测量模块测量所述液滴生成电极的电容值以获取液滴的实际体积 Vs；