[发明专利]基于固液摩擦的微流控液体或者气泡检测装置和方法

说明书

本发明提供了一种基于固液摩擦的微流控液体或者气泡检测装置和方法。包括：衬底材料、电极阵列、绝缘疏水材料、微流控通道支撑材料和微流控芯片中的微流控通道；电极阵列位于衬底材料的上部，用于感应固液摩擦起电；绝缘疏水材料位于电极阵列的上部，和液体摩擦起电，并起到绝缘作用；微流控通道位于绝缘疏水材料的上方，引导液体从绝缘疏水材料上流过。本发明利用固体液体摩擦生电原理用于检测微流道内液体或者气泡流动、电解质浓度等信息，具有无需外部供电、结构简单、易于加工制备、与现有微流控芯片容易集成等优点。通过采用阵列式梳齿电极的设计，能够检测出液体与气泡的差别以及液体流动的方向，并计算出液体流动的速度。

技术领域

本发明涉及微流控芯片技术领域，尤其涉及一种基于固液摩擦的微流控液体或者气泡检测装置和方法。

背景技术

微流控芯片是一种高度集成的芯片，它能实现生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作的全自动操作与分析。这种芯片利用微流控通道形成网络、使用液体贯穿整个系统，从而可取代普通化学或生物实验室人工完成的各种操作。微流控芯片的最大优势在于多种功能单元在整体可控的微小芯片上的规模集成、良好融合，使得微流控芯片成为未来生化分析的重要技术。而实现大规模操控液体可控反应的基础在于对液体、气泡等微流控内组成部分的实时监测，并能根据实时状态来控制这些组成部分，并对分析与操作过程的完成程度做出判断。

对于微流控芯片中液体来说，其大小、形状、速度、是否有气泡存在和内含物浓度等特征对于最终生化表达与检验结果影响显著，迄今为止，研究者提出了基于多种原理的检测方法，如光学检测法和基于电容传感的检测方法。

光学检测方法在液体中混合荧光素，利用激光照射样品并反射到多通道的光子计数器和光电倍增管，达到检测液体的平均长度及平均间隔期信息。但荧光标记有可能会引起分析物质生化学活性发生改变，对结果产生影响。光电倍增管检测到的是液体的平均信息，不能精确控制液体。同时这样的方法需要大型的实验仪器，无法在高度集成的微流控芯片上实现多通道的实时检测。

而电容式检测方法依赖于不同介质介电常数的改变引起的电容变化来实现对液体的实时检测，避免了光学检测方法的多种缺点，但由于液体引起的电容变化很小，其后端检测电路变得相对复杂，外接电源的使用也不利于其在没有电源供应场合的使用。

因此，提供一种微流控中液体或者气泡的检测方法是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于固液摩擦的微流控液体或者气泡检测装置和方法，以实现有效地检测微流控芯片中的液体和气泡。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种基于固液摩擦的微流控液体或者气泡检测装置，包括：衬底材料、电极阵列、绝缘疏水材料、微流控通道支撑材料和微流控芯片中的微流控通道；

所述衬底材料，用于支撑微流控芯片；

所述电极阵列，用于位于所述衬底材料的上部，用于感应固液摩擦起电；

所述绝缘疏水材料，用于位于所述电极阵列的上部，和液体摩擦起电，并起到绝缘作用；

所述微流控通道，用于位于所述绝缘疏水材料的上方，引导液体从所述绝缘疏水材料上流过；

所述微流控通道支撑材料，用于支撑所述微流控通道。

进一步地，所述电极阵列包括多个梳齿状的导电电极，各个导电电极互相连接，并且按照指定的排列规则排列，构成阵列。

进一步地，所述绝缘聚合物与所述微流控通道的空腔具有相同尺寸。

进一步地，所述衬底材料为有一定硬度的材料；所述电极阵列的材料为具有一定导电能力的材料；所述绝缘疏水材料为有一定疏水能力的材料或附着于普通绝缘材料上的疏水涂层。