[发明专利]基于疏水薄膜可复用单层数字微流控芯片及快速制备方法

说明书

本发明公开了一种基于疏水薄膜可复用单层数字微流控芯片及快速制备方法。芯片包括电极阵列层和介电疏水复合层两个部分，介电疏水复合层布置于电极阵列层之上；电极阵列层包括印刷电路板基板和电极阵列，电极阵列是由多个驱动电极单元阵列布置构成，驱动电极单元中间设电路板过孔，电路板过孔贯穿于印刷电路板基板周围布置焊盘；介电疏水复合层贴附于电极阵列上面；介电疏水复合层上设有试剂液滴，向各个驱动电极单元施加不同/相同的电压带动试剂液滴在介电疏水复合层上快速运动。本发明提出的工艺可以大大降低数字微流芯片制备成本，避免材料表面吸附生物试剂带来交叉感染的可能，提高微流控的灵活性和稳定性。

技术领域

本发明涉及微流控领域的一种微流控芯片及制备方法，尤其是涉及了一种基于疏水薄膜可复用单层数字微流控芯片及快速制备方法。

背景技术

当前在药物研发、疾病检测、基因检测等领域涉及到相关生物化学实验时，需要实验人员使用移液枪、试剂盒、试管等工具进行实验。大量重复步骤和实验试剂的使用造成实验资源的极大浪费。微流控技术在芯片上设计不同的通道实现液体的混合反应功能，结合一定的检测手段可以将反应和检测步骤集中在一个芯片上，反应试剂液滴(10)体积降低到纳升甚至皮升级别，通过控制芯片电场变化操纵反应试剂液滴(10)自主完成实验，大大减少了实验步骤、试剂消耗和人力投入，是一种降低实验成本的有效手段。

区别于利用微阀微泵控制液体或空气压力实现反应液输送的传统连续微流控技术，数字微流控技术可利用电场独立控制试剂液滴(10)。数字微流控芯片可以实现试剂液滴(10)的输送、融合、分裂和分配，通过对电极阵列电场的控制并结合适当的检测手段可以实现复杂的生化试验自动化。

传统的数字微流控芯片制备方法采用MEMS制造工艺(MicrofabricationProcess)，该工艺对制备环境要求严格，所需设备价格昂贵，且制作过程复杂，不适合大批量的生产和应用。此外，采用传统MEMS工艺制备获得的数字微流控芯片在芯片重复利用上也存在一些问题。在实验过程中容易击穿介电层或者发生生物污染导致芯片无法继续使用，实验成本进一步提高，不利于后续投入实际应用。

现有的数字微流控芯片其制备工艺需要通过光刻技术实现电极的制备，需要配套的仪器以及超净室，这提高了芯片的制备的条件。传统芯片两种不同的物质分别组成介电层和疏水层，每一层制备工艺通常采用旋涂工艺，步骤复杂，并且如果电极厚度太大，会造成介电层和疏水层表现出现“沟壑”这影响到了液滴运动的稳定性。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，针对目前数字微流控芯片制备方法复杂，制备成本高等缺点，本发明提供了一种基于疏水薄膜可复用单层数字微流控芯片及快速制备方法。该工艺有效降低数字微流芯片制备成本，为数字微流控芯片的制备提供了一种新的思路。

本发明的技术方案如下：

一、一种基于疏水薄膜可复用单层数字微流控芯片：

芯片包括电极阵列层和介电疏水复合层两个部分，介电疏水复合层布置于电极阵列层之上；电极阵列层包括印刷电路板基板和在印刷电路板基板上表面布置的电极阵列，电极阵列是由多个驱动电极单元阵列布置构成，相邻驱动电极单元之间具有电极间隙，每个驱动电极单元中间设置电路板过孔，电路板过孔贯穿于印刷电路板基板后，在电路板过孔周围的印刷电路板基板下表面布置焊盘；介电疏水复合层整个完整地贴附于电极阵列上面；介电疏水复合层上设有试剂液滴，电极阵列的每个驱动电极单元经电路板过孔引出连接到外部的电压控制端，电压控制端实时不同时刻向各个驱动电极单元施加不同/相同的电压，带动试剂液滴在介电疏水复合层上快速运动，实现微流控芯片的工作。

所述的驱动电极单元为方形电极片，电极阵列是由多个方形电极片以方形阵列布置构成。

所述的驱动电极单元是四条边的直线边缘均代替为折线形边缘或者波浪形边缘的方形电极片，电极阵列是由多个方形电极片以方形阵列布置构成。