[实用新型]利于消除气泡的微流控芯片

说明书

本实用新型公开了一种利于消除气泡的微流控芯片，包括微流控芯片本体，微流控芯片本体由上、下间隔设置的上基板、下基板构成，上、下基板之间形成液滴移动的微通道；上基板上开设有用于排出所述微通道内气泡的排气孔。本实用新型采取在微流控芯片的上基板对应于微通道一侧或/和两侧位置开设排气孔，因此，在电润湿操控液滴沿微通道移动过程中若产生或遇到气泡，则随着液滴的移动，气泡将被推至微通道的旁边并与排气孔及时接触，进而排至大气中。同时，排气孔还兼具有压力平衡功能，有利于填充介质或液滴的注入。本微流控芯片结构简单，不需要额外安装消气泡装置，也不需要添加化学试剂，成本低，排气泡效果好。

技术领域

本实用新型涉及微流控芯片，尤其是涉及一种利于消除气泡的微流控芯片。

背景技术

数字微流控是一种通过电极阵列，在芯片上利用电信号对微量液体运动进行精准操控的技术。液滴在带有一组绝缘电极的平台上完成分配、移动、存储、混合、反应或分析。在数字微流控系统中，电润湿是通过改变液滴与绝缘基板之间电压，来改变液滴在基板上的润湿性，即改变接触角，使液滴发生形变、位移的现象。与传统的微流控技术相比，数字微流控技术具有样品消耗少，操作简便，并行能力强和自动化程度高的特点，同时不依赖微泵、微阀或微混合器等原件，因此特别适用于高集成度，高性能，操作复杂的生物、化学、检测等微全分析体系。然而，在电润湿操控过程中，气泡问题成为液滴运动中经常出现的一大障碍。电润湿体系内的气泡来源主要有以下几方面：（1）填充介质或液滴中溶解的气泡，即：实验或操控用的填充介质和液滴中往往会溶解部分气体如氧气、二氧化碳等。（2）向微流控装置中加入介质或液滴时引入的气泡，即：开始微流控操作时，需要把填充介质或液滴注入到微流控装置中，在这个过程中由于手工操作会有空气随流体也一起注入至微流控装置中；另，即使填充介质完全充满微流控装置中，在装置的边角等部位也会残留有空气。（3）液滴驱动过程中电解产生的气泡，即：液滴在电润湿驱动过程中，某些电极块会出现漏电现象，导致液滴电解产生气泡。（4）高温实验时加热产生的气泡及气泡的膨胀，即：在进行高温实验或操作时，溶解在填充介质或液滴中的气泡或极微小气泡会受热膨胀进而逸出产生气泡。

在数字微流控芯片上，液滴沿着预定的通道路径做定向运动，若气泡在微流控芯片上移动或扩张/收缩，或卡在驱动路径某个位置时，则会阻碍对液滴的操控，破坏驱动的稳定性，严重者还可能会损害微流控芯片上下板表面的修饰性质或涂层结构；另外，在对液滴进行光化学检测时，气泡的存在也会对检测结果造成很大的干扰。

目前，消除气泡的方法主要有以下几种：

1、物理消泡法：通过改变气泡的黏度或物性的方法使气泡破裂。常用的方法有热力法，超声法、电力法和真空法等。这些方法虽然不会改变填充介质或液滴本身的化学成分或性质，但是需采用专门设备，使用和维护费高昂，且不能处理大量气泡，只适用于某些应急措施。

2、机械消泡法：对气泡进行压缩或施加冲击力，利用压力的急剧变化如剪切力、压缩力和冲击力等将气泡破裂，达到消泡的目的。按其对气泡发生作用的特点又分为离心法、压缩法和冲击法等。该类方法需要额外添加除泡装置，工艺复杂，成本高昂。

3、化学消泡法：化学消泡法是通过向介质或试剂中添加化学剂例如消泡剂，来改变介质或试剂的某些性质，达到消泡的目的。化学消泡法使用方便、消泡率高，不需专门设备，但消泡剂可能改变填充介质或液滴本身的性能，破坏体系组成甚至发生二次污染。

4、自然消泡法：自然消泡法是利用气泡间液膜的液体沿着油水界面渗出，气泡间的气体扩散和一些单个气泡薄膜破裂所造成的。脱水收缩是气泡破裂的基本过程，它是在重力作用下进行的，这一作用过程的结果是使气泡的液膜逐渐变薄进而造成气泡的破裂而实现消泡；该方法进行消泡时间长且效率低。