[发明专利]一种数字微流控芯片系统的制造和计算方法

说明书

本发明公开了一种数字微流控芯片系统的制造和计算方法。使用开放式改性光滑液体注入多孔表面(SLIPS)膜作为介电疏水层材料，它由聚四氟乙烯(PTFE)膜和硅油组成。氧化铟锡(ITO)玻璃用于制造DMF芯片。为了测试熔接间隙与液滴移动之间的关系，研究了当熔滴越过熔接间隙时，不同的电极开/关时间对最小驱动电压的影响。然后，分别研究了不同宽度的拼接间隙，拼接高度和电极错位的影响。

技术领域

本申请涉及一种数字微流控芯片系统的制造和计算方法，具体涉及数字微流 控(DMF)技术领域。

背景技术

自从1990年代提出微全分析系统(μ-TAS)的概念以来，微流体技术得到 了迅速的发展。随着技术的逐渐成熟，越来越多的实验或测试可以在芯片实验室 (LOC)上进行。该技术具有减少样品量，快速反应速率和整合能力等优点。因 此，该技术已广泛应用于许多领域，例如基于细胞的分析，酶联免疫吸附测定 (ELISA)和即时护理(PTOC)等。微流体可分为两类：连续微流体和离散液滴 微流体。对于连续的微流体，它适用于一些基本的或长期定义的简单应用。然而， 谨慎的液滴微流体可以允许独立控制每个液滴。DMF是一种离散的液滴微流控， 不仅实现了设备的小型化，而且还实现了高度自动化的单个液滴的精确控制。由 于这些优点，该技术已广泛应用于生化实验，医学测试和光学应用等领域。

非常有必要将一些功能组件集成到DMF设备上，例如微加热组件，泵送组件 和传感器等。这可以为复杂的实验提供更好的条件。尽管有人对功能集成进行了 一些研究，但他们尚未开发出真正的多功能芯片。很少有人研究开放式DMF芯片 的拼接。

发明内容

本申请提出了一种基于ITO玻璃的拼接开放式DMF系统。使用开放式改性 滑液注入多孔表面(SLIPS)膜作为疏水介质层材料，可以克服两个芯片之间的 间隙障碍。在实验中，我们首先研究了电极开启/关闭时间跨过液滴的拼接间隙 的影响。然后，我们研究了驱动墨滴的最小驱动电压与不同拼接解决方案之间 的关系。最后，液滴的不同材料可能会穿过拼接间隙。该系统对各种实验显示 出良好的通用性。另外，液滴可以穿越不同的芯片，例如基于PCB的芯片，可 以实现功能的集成。

使用拼接DMF芯片4连接继电器2，继电器2分别连接直流电源1和计算机 3。

优选的，拼接DMF芯片是多种类型芯片的组合，或同一类型芯片的不同功能 的组合。

优选的，芯片之间的拼接方式是连续的介电层连接，或不同的介电层连接； 芯片之间的间距相同或不同。

优选的，沿液滴移动方向，液滴从低侧芯片移动到高侧芯片；或者两侧芯片 高度相等，液滴水平流动。

优选的，直流电源电压不变，电极未对准小于等于500μm。

优选的，PCB基芯片分别和柔性芯片、玻璃基芯片通过载体基板连接在一起 组成拼接DMF芯片4；PCB芯片，柔性芯片和玻璃芯片分别连接继电器接口；通 过电脑上的编程软件将编好的程序烧录进继电器中；打开电源通过程序控制继电 器每个输出口的电压变化从而控制每个电极上的电压；在芯片上滴加待DI water 液滴；通过控制按键让液滴按编程的信号输出首先在PCB芯片上液滴在储液池分 离产生出小体积液滴然后向三个方向移动，到达PCB基芯片边上电极后，跨过拼 接缝隙达到从玻璃基芯片和纸基或者FPC基柔性芯片。