[发明专利]一种磁性数字微流体芯片及其装载结构

说明书

本发明公开了一种磁性数字微流体芯片，其涉及磁性数字微流体领域，其包括芯片底板和芯片盖板；所述芯片底板上设置有若干个上方开口的液滴室；每两个相邻的液滴室之间可设置连通两个相邻液滴室的磁流道；所述液滴室包括室底以及呈倾斜或垂直设置在室底外周的且用于限制液滴流动的室壁；所述芯片盖板用于对若干个液滴室的上开口进行遮盖处理；盖板部分在液滴室上方的区域可开口以便添加液体；所述芯片盖板背向芯片底板的上端面为磁铁移动的贴合面；本发明还公开了一种磁性数字微流体芯片的装载结构；本发明解决现有含有磁性数字微流体的液滴容易蒸发和污染、液滴不便于转移或与其它液滴混合、磁粒子和液滴不便于分离以及易用性较差的技术问题。

技术领域

本发明涉及磁性数字微流体的技术领域，特别是涉及一种磁性数字微流体芯片及其装载结构。

背景技术

磁性数字微流体是数字微流体中的一种，与传统微流体操作对象或反应物为连续流体不同，在磁性数字微流体中，反应物以单个离散液滴形式存在，它利用磁力作为液滴运动的驱动力，依靠磁粒子与外围的控制磁铁之间的相互配合来对开放表面上的液滴进行控制，当需要对液滴进行控制时，将外部磁铁放置于芯片上方或者下方，外部磁铁吸引位于液滴内的磁粒子移动，液体表面张力的存在使得磁粒子不会突破液体表面，可实现包括液滴的位置移动，不同液滴的相互混合，将磁粒子从液滴中分离等操作。

现有技术在以下几点中存在的一些不足：

1、液滴液体容易蒸发：磁性数字微流体在开放表面操作液滴，液滴直接与空气接触，比如在高温的反应中液滴极易发生快速蒸发，特别是在一些样本浓度较低、需要的试剂量小、参与反应的液滴用量少的反应中，蒸发也会使得反应不充分，现有的一些防止蒸发的方法主要是将液滴包裹在硅油或者矿物油内，但这样增加了反应中的发热量并且存在试剂污染的风险。

2、试剂储存的方式不佳：现有的数字微流体芯片通常将检测芯片本身和试剂分开储存，在需要使用试剂发生反应时再利用精密仪器，例如移液枪等，提取微量试剂。或者，利用一些特殊的介质包装液滴，例如液态弹珠。在护理现场检测(Point-of-care testing)任务中，检测环境往往并不具备提供专业仪器的条件，而上述液态弹珠的方法又会阻碍液滴之间的混合。缺乏好的试剂储存方法阻碍了数字微流体在护理现场检测中的应用；

3、液滴混合的方式较为复杂：磁性数字微流体中所处理的液体通常具有较低的雷诺数(Reynolds number)，往往并不容易在磁性数字微流体芯片的环境下进行混合操作。现有的一些方法虽然具有较高的混合搅拌效率，但控制平台的复杂程度也因此大大提高，且存在不稳定的风险；

4、磁性数字微流体芯片的装载方式对操作环境的要求较高：现有的磁性数字微流体芯片的设计大多是为了在实验室环境下进行实验操作，并没有考虑到一般用户的易用性，缺乏一个比较好的芯片承载机制来满足控制平台的自动化和一般操作者的使用需要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供了一种磁性数字微流体芯片及其装载结构，其解决现有含有磁性数字微流体的液滴容易蒸发和污染、液滴不便于转移或与其它液滴混合、磁粒子和液滴不便于分离以及易用性较差的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种磁性数字微流体芯片，其包括芯片底板和芯片盖板；所述芯片底板朝向芯片盖板的端面上设置有若干个上方开口的液滴室；每两个相邻的液滴室之间可设置连通两个相邻液滴室的磁流道；所述液滴室包括呈水平或与水平方向成一定角度设置的室底以及呈倾斜或垂直设置在室底外周的且用于限制液滴流动的室壁；所述芯片盖板用于对若干个液滴室的上开口进行遮盖处理；所述芯片盖板背向芯片底板的上端面为磁铁移动的贴合面。

上述技术方案中，所述液滴室和磁流道的表面均为疏水性、亲水性、亲油性或疏油性。

上述技术方案中，所述磁流道的底面分别与两个相邻液滴室的室底处于同一水平面，或者与两个相邻液滴室的室壁之间为圆滑的弧形过渡。