[发明专利]混合式数字微流控芯片及液滴驱动方法

说明书

本发明公开了一种混合式数字微流控芯片，包括：下极板，下极板包括从下往上依次设置的下基底、电极层、介电层和下疏水层；上极板，位于下极板的上方且与下极板之间具有间距，上极板在下极板上的投影覆盖部分下极板，以将下极板分隔为封闭区和开放区，上极板包括上导电基底、设置在所述上导电基底下表面的上疏水层。本发明还公开了一种液滴驱动方法。本发明将数字微流控芯片的封闭式和开放式结构集成在同一个芯片上，弥补了两种结构的不足，使其在液滴物理操作中既具有封闭式结构的通用性又具有开放式结构对检测系统的易集成性；降低液滴驱动电压，减小对液滴内生化物质的损坏；简化并自动化基于数字微流控的生化分析实验，保证实验的可重复性。

技术领域

本发明涉及数字微流控技术领域，尤其涉及一种混合式数字微流控芯片及液滴驱动方法。

背景技术

数字微流控是一种用以处理和操纵体积在皮升至微升的流体控制技术。在厘米级的平面芯片上，通过一定的驱动方式操控含有细胞、蛋白质、DNA或其它样本、试剂的液滴以完成分配、输运、混合和分裂等四种基本操作，用于常规生物医学实验室的各种分析和检测。数字微流控芯片的结构主要有两种，分别是封闭式和开放式结构，两者各有独特的优势。前者不仅可以实现四种液滴基本操作，还能够提供可靠且可重复的液滴体积控制；后者虽然不易实现液滴分配和分裂，但却便于与其他液体处理和操控工具以及表面分析设备进行集成，而且液滴的混合和蒸发(用于样品的浓缩)也更容易实施。虽然可以通过将封闭式结构与在线分析方法加以集成来实现许多应用，但是实施起来往往比较麻烦，而且对于某些复杂的应用来说，需要将液滴从片上移走以便进行离线处理，如净化、生物培养或质谱评估。对于开放式结构，则需要一个非常关键的离线操作——样品加载，即需要使用微注射器将液滴加载到芯片上，该操作不仅繁琐还会影响可重复性。

因此，需要一种技术将两者优点加以整合，使其在液滴物理操作中既具有封闭式结构的通用性又具有开放式结构对检测系统的易集成性。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种混合式数字微流控芯片及液滴驱动方法。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种混合式数字微流控芯片，包括：

下极板，所述下极板包括从下往上依次设置的下基底、电极层、介电层和下疏水层；

上极板，位于所述下极板的上方且与所述下极板之间具有间距，所述上极板在所述下极板上的投影覆盖部分所述下极板，以将所述下极板分隔为封闭区和开放区，所述上极板包括上导电基底、设置在所述上导电基底下表面的上疏水层。

作为本发明的进一步改进，所述上导电基底的侧面设置有侧疏水层。

作为本发明的进一步改进，所述上疏水层与下疏水层之间设置有隔离件。

作为本发明的进一步改进，所述电极层包括多个封闭区驱动电极、多个开放区驱动电极和开放区共面接地电极。

作为本发明的进一步改进，所述上极板的右横向边缘的投影位于最右边的所述封闭区驱动电极与最左边的所述开放区驱动电极之间或者所述上极板的右横向边缘的投影位于最左边的所述开放区驱动电极上或者所述上极板的右横向边缘的投影位于最右边的所述封闭区驱动电极上。

作为本发明的进一步改进，所述上导电基底的厚度为0.5-2.0mm。

作为本发明的进一步改进，所述介电层与所述电极层之间设置有硅油。

一种液滴驱动方法，使用上述混合式数字微流控芯片，建立液滴运动至封闭区与开放区边界处的机电模型，分析液滴在运动至封闭区与开放区边界处时作用在液滴上的总界面力，来确定液滴在封闭区与开放区之间运动的条件，控制液滴在封闭区与开放区之间运动。