[发明专利]数字微流控芯片及其驱动方法

说明书

本发明实施例提供了一种数字微流控芯片及其驱动方法。数字微流控芯片包括光驱动层和状态转换层，所述状态转换层用于承载液滴，所述光驱动层用于输出控制所述状态转换层进行亲疏液性转换以驱动所述液滴移动的光线，所述光驱动层包括阵列排布的多个发光单元。本发明采用输出光线的光驱动层和能够进行亲疏液性转换的状态转换层，使光驱动层通过输出光线控制状态转换层进行亲疏液性转换以驱动液滴移动。相对于现有数字微流控芯片结构复杂、制备成本高等缺陷，本发明数字微流控芯片的结构简单，制作工艺简单，生产成本低，能够最大限度地实现小型化和集成化。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，具体涉及一种数字微流控芯片及其驱动方法。

背景技术

随着微机电系统技术的发展，数字微流控(MicroFluidics)技术已经在微液滴的驱动和控制等方面有所突破，依靠其自身优势在生物、化学和医药等领域得到了广泛的应用。数字微流控技术是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科，由于其具有微型化、集成化等特征，采用微流控技术的装置通常被称为数字微流控芯片，各种细胞等样品可以在数字微流控芯片中培养、移动、检测和分析。从各个领域的广泛应用可以看出，数字微流控芯片有着体积小、试剂使用量小、反应快、易携带、可并行处理和易实现自动化等优势，具有巨大的发展潜力和广泛的应用前景。

目前，数字微流控芯片的主流驱动方式为电极驱动，又称之为电压式数字微流控芯片，其原理是：将液滴设置在具有疏水层的表面上，借助电润湿效应，通过对液滴施加电压，增加液滴与疏水层之间的润湿性，从而形成液滴不对称形变并产生内部压强差，进而实现液滴定向移动以及混合。此外，数字微流控芯片的驱动方式还包括介电泳、声表面波、静电力等，但这些驱动方式还存在较多问题。

例如，现有电极驱动方式的操控电压较高，会对液滴所包含的细胞、DNA 或蛋白质等活性物质造成不可逆的损伤。同时，采用电极驱动方式的数字微流控芯片结构复杂，制备成本较高。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是，提供一种数字微流控芯片及其驱动方法，以解决现有数字微流控芯片对活性物质造成不可逆损伤、结构复杂、制备成本高等缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种数字微流控芯片，包括光驱动层和状态转换层，所述状态转换层用于承载液滴，所述光驱动层用于输出控制所述状态转换层进行亲疏液性转换以驱动所述液滴移动的光线，所述光驱动层包括阵列排布的多个发光单元。

可选地，所述状态转换层包括受到光线照射后能够将疏液性的反式结构转换为亲液性的顺式结构的光敏性材料；所述光敏性材料层的亲液性强度与所述发光单元输出光线的强度相对应。

可选地，所述光敏性材料包括异丙基丙烯酰胺和丙烯酰氧基琥珀酰亚胺共聚物。

可选地，还包括基底；所述光驱动层设置在所述基底上，所述状态转换层设置在所述光驱动层上；或者，所述状态转换层设置在所述基底上，所述光驱动层和状态转换层相对设置。

可选地，还包括检测单元和控制单元，所述检测单元用于检测液滴的位置，所述控制单元用于根据液滴的位置以及预先设定的液滴的移动方向和/ 或速度，生成控制信号并发送给所述光驱动层；所述控制信号包括需要输出光线的位置，以及输出光线的强度。

可选地，所述控制单元根据所述液滴的位置确定所述光驱动层的第一发光单元，根据预先设定的液滴的移动方向，确定需要输出光线的第二发光单元，根据预先设定的液滴的移动速度，确定所述第二发光单元输出光线的强度。

可选地，还包括热控制层，所述热控制层用于控制状态转换层的温度。

可选地，所述热控制层设置在所述光驱动层和状态转换层之间。

本发明实施例还提供了一种数字微流控装置，包括上述的数字微流控芯片。