[发明专利]一种调整微流控生物芯片液滴大小的方法及其应用

说明书

本发明涉及一种控制微流控生物芯片液滴大小的方法。具体涉及一种通过添加惰性物质，改变试剂密度或者表面张力来调节液滴大小的方法。本发明在不改变微流控生物芯片滴液阀孔径的前提下，通过添加惰性物质，改变通过微流控生物芯片滴液阀液滴的大小。通过测试确定添加惰性物质不影响试剂性能后，能满足不同项目不同试剂的加样要求，不需要根据不同项目、不同试剂的区别制作不同孔径的滴液阀，方便实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种调整微流控生物芯片液滴大小的方法。具体涉及一种通过添加惰性物质，改变试剂密度或者表面张力来调节液滴大小的方法。

背景技术

液滴大小(尺寸大小)与出液口孔径以及出液口材料及表面粗糙度、流量(也就是通过出液口的液体流速)和液体本身的性能参数如密度和表面张力等因素有关。液滴大小与表面张力和液体密度密切相关。在表面张力的测定方法中，有一种采用滴重法进行测试。根据滴重法测定表面张力的原理(Tate定律)，对于表面张力为γ，半径为r，质量为m的液滴，应满足以下关系：2πrγ＝mg

但由于液滴滴落时并非完美的球形，而是会被拉长成椭球并产生一定的液柱，部分液柱会残留于毛细管底部并不下落，因此，该式在应用时需要进行校正。校正后的方程应该为：2πrγf＝mg

式中f是校正因子。于是，Tate方程可写成：

对于不同物质，每一滴质量并不一样，它与液滴体积V和密度ρ有关，因此

所以，液滴大小与液体表面张力和密度的关系为：

如现有技术CN108679301B所述，微流控芯片技术是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。微流控生物芯片包括芯片基体，芯片基体内设有多个微阀与液体之间的隔离系统，芯片基体内还设有多个试剂腔、管路和反应腔；各微阀与液体之间的隔离系统共用一个反应腔。通常，微流控生物芯片滴液阀出液口孔径以及出液口材料及表面粗糙度受注塑工艺和注塑材料的限制，通过改变出液口孔径或注塑材料的表面粗糙度仅能在非常有限的范围内控制液滴大小。而且实现起来很困难。无法准确实现微小任意体积的滴加，比如结构限制在一滴是11微升，则只能加出11的倍数关系，无法实现其它相邻体积的滴加，比如12微升、13微升、14微升等。

但在微流控生物芯片中，对所加入试剂体积却要求严格精准，因为本身加入的量就是极微量的。比如一滴重量只有17微升，反应需要加入20微升，因为结构是固定的，所以为加入20微升，则需要加2滴34微升，然后摒弃掉多余的14微升，则造成14微升的浪费，如果通过改变液体属性，控制1滴在20微升，则可以避免浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种微流控生物芯片和调整微流控生物芯片试剂的液滴大小的方法，实现微流控生物芯片精准加入所需试剂体积的方法，避免试剂的浪费。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种微流控生物芯片，包括芯片基体、试剂腔、管路和反应腔，所述试剂腔中包括含有惰性物质的试剂，所述微流控生物芯片在不改变微流控生物芯片滴液阀孔径的前提下，通过滴液阀加入的含有惰性物质的试剂体积偏差范围为≤±5.0％。

优选的，所述惰性物质选自不影响试剂性质的无机盐、蛋白质或表面活性剂中的一种或者几种。

优选的，所述无机盐为氯化钠、磷酸盐缓冲溶液，所述无机盐在试剂中的添加比例为重量比7.9％-12.0％。

优选的，所述蛋白质为牛血清白蛋白，所述蛋白质在试剂中的添加比例为重量比7.0％-9.0％。