[发明专利]一种微流控芯片及其控制系统、控制方法

说明书

本发明公开了一种微流控芯片，通过在上极板设置至少两个通孔用做液滴的入口和/或液滴的出口；下极板的微电极阵列包括至少两个通孔电极、主通道区、至少一个混合旁路通道区和/或至少一个分离旁路通道区和/或至少一个移动旁路通道区，通孔贯穿上极板并正对着通孔电极的位置；提高微流控芯片的工作效率，实现了对液滴的灵活操作；还提供一种微流控芯片的控制系统及其控制方法，克服了现有微流控芯片对液滴的操作单一且进行多种液滴操作时，所需操作复杂的技术问题，本发明实现了对微流控芯片的快速控制，并且简化微流控芯片的控制流程，利用电容测量单元构成反馈回路以提高对液滴操作的精确度。

技术领域

本发明涉及微流控装置领域，尤其是一种微流控芯片及其控制系统、控制方法。

背景技术

“芯片实验室(Labona chip)”是在一个几平厘米的芯片上，通过微电极阵列来控制流体，实现样品的制备、合成、分离、检测等基本操作，完成常规化生物或化学实验室上的各种检测分析功能。目前众多的微流控芯片是基于通道中的连续流体，而另一类操作液滴的芯片则是数字微流控，凭借其可配置、试剂用量小、易实现自动化等优势吸引着越来越多的研究者研究，最常见的驱动方式有介电润湿、电润湿，电泳、介电泳、静电力等，基于介电润湿的数字微流控芯片发展得最快。

基于介电润湿的数字微流控芯片通常包括上、下两层极板，其中上层极板由玻璃基板，沉淀在玻璃基板上的ITO，以及旋涂在ITO表面的疏水层构成；下层极板由玻璃基板，沉淀在玻璃基板上的微电极阵列,覆涂在微电极阵列的电介层以及旋涂在电介层上的疏水层构成，由支撑物进行上下两层极板的连接，微液滴置于上下两层极板之间。主控模块通过控制上极板和微电极阵列来实现液滴分裂、移动、合成、分离四种基本操作。

但是在传统的基于介电润湿的数字微流控芯片中，在不改变参数的情况下，其对液滴的操作比较单一或者实现四种基本操作需要不断调整各个参数，操作复杂，具有一定的局限性。

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微流控芯片及其控制系统、控制方法，用于提高微流控芯片的工作效率，并且简化微流控芯片的控制流程。

本发明所采用的技术方案是：一种微流控芯片，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液滴的入口和/或液滴的出口；

所述微电极阵列包括至少两个通孔电极、主通道区、至少一个混合旁路通道区和/或至少一个分离旁路通道区和/或至少一个移动旁路通道区；所述混合旁路通道区的电极用于实现微液滴的混合操作，所述分离旁路通道区的电极用于实现微液滴的分离操作，所述移动旁路通道区的电极用于实现微液滴的移动操作；所述通孔电极、混合旁路通道区、分离旁路通道区、移动旁路通道区设置在主通道区的周围，所述通孔贯穿上极板并正对着通孔电极的位置。

进一步地，所述微电极阵列的电极之间的间距范围为0.01mm-0.5mm。

进一步地，所述微电极阵列的电极的形状为半月形或正方形。

进一步地，所述通孔电极、混合旁路通道区、分离旁路通道区、移动旁路通道区分别与主通道区垂直。

进一步地，所述混合旁路通道区、分离旁路通道区、移动旁路通道区的电极的大小小于通孔电极的大小。

进一步地，所述分离旁路通道区和混合旁路通道区的电极数目为至少5个。

进一步地，所述移动旁路通道区的电极数目为至少3个。

本发明所采用的另一技术方案是：一种微流控芯片的控制系统，包括主控单元、电极驱动单元、电容测量单元和所述的微流控芯片；