一种微流控芯片和液体操控方法与流程

本申请涉及液体操控领域，特别是涉及一种微流控芯片和液体操控方法。

背景技术：

1、在大规模化学生物合成、多样本处理或多靶标检测等技术中，往往需要从大体积母液中分离出多个子液滴并行处理，基于介电润湿技术的微流控芯片可以实现对液滴的分离操控。

2、目前的微流控芯片包括液体储液区、液滴计量区和液滴分发区三个区域，三个区域的高度依次降低，即采用三阶结构设计。并且，驱动电极为不规则的特殊排列，液滴分发区的小电极，一部分被特殊形状设计的液滴计量区的大电极围绕，即需要横向电极与纵向电极有相互重叠的部分，便于液滴的移动。在分液时，液体进行液体储液区，液体储液区中的母液首先在液滴计量区进行第一次分离动作，分离出一个中间液滴，中间液滴随后进入液滴分发区，在分发区经过第二次分离动作，分离出所需的子液滴。即需要两次分离，导致子液滴的获取耗时比较长，且中间液滴不稳定。并且，不同液量需借助分液区不同空间高度和电极大小实现，分液灵活性比较差。同时，这种三阶设计的芯片以及驱动电极的设计方式导致微流控芯片的加工难度大、精度高、制作成本高。

3、因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种微流控芯片和液体操控方法，以简化结构，降低制作成本，缩短分液操控耗时，提升稳定性，同时可以灵活调整子液滴大小。

2、为解决上述技术问题，本申请提供一种微流控芯片，包括相对设置的第一极板和第二极板，所述第一极板和所述第二极板之间形成液体流道；

3、所述液体流道包括储液区、分液区和连接区，所述连接区位于所述储液区和所述分液区之间，所述储液区的高度大于所述分液区的高度；

4、所述第一极板包括电极层，所述第二极板包括驱动电极层，所述驱动电极层包括与所述储液区、所述连接区和所述分液区依次对应的第一电极、第二电极和第三电极，所述第三电极包括呈阵列分布的子电极，所述子电极的行数和列数至少为2。

5、可选的，所述第一极板还包括介电疏水层，所述介电疏水层位于所述电极层与所述第二极板相对的表面。

6、可选的，所述第一极板还包括第一基底，所述第一基底位于所述电极层远离所述第二极板的表面。

7、可选的，所述第二极板还包括在远离所述第一极板方向上的层叠的介电层和第二基底，所述驱动电极层嵌于所述介电层和所述第二基底之间。

8、可选的，所述第二极板还包括疏水层，所述疏水层位于介电层与所述第一极板相对的表面。

9、可选的，所述储液区的高度与所述分液区的高度比值范围为10：1～1：1。

10、可选的，所述连接区的斜坡角度大于0°，且小于或等于90°。

11、可选的，所述第二极板与所述第一极板相对的表面为平整的表面，所述第一极板与所述第二极板相对的表面为阶梯型表面。

12、可选的，至少一个所述子电极包括至少两个电极单元。

13、本申请还提供一种液体操控方法，所述液体操控方法基于上述任一种所述的微流控芯片进行，包括：

14、激活第一电极，使储液区的母液靠近连接区；

15、激活第二电极，使母液从所述储液区延伸至所述连接区；

16、次序性激活第三电极，使母液前端先局部进入分液区，然后在所述分液区进行延伸；母液前端为母液距离所述分液区最近的一端；

17、母液在所述分液区延伸完成后，关闭已激活的目标第三电极，使母液断裂，分裂出子液滴。

18、本申请所提供的一种微流控芯片，包括相对设置的第一极板和第二极板，所述第一极板和所述第二极板之间形成液体流道；所述液体流道包括储液区、分液区和连接区，所述连接区位于所述储液区和所述分液区之间，所述储液区的高度大于所述分液区的高度；所述第一极板包括电极层，所述第二极板包括驱动电极层，所述驱动电极层包括与所述储液区、所述连接区和所述分液区依次对应的第一电极、第二电极和第三电极，所述第三电极包括呈阵列分布的子电极，所述子电极的行数和列数至少为2。

19、可见，本申请中的微流控芯片包括高度不同的储液区和分液区，采用两阶结构设计，设计简单，可以大幅减小卡盒的制造难度，有效降低成本。分液时储液区的母液进入分液区，母液经过一次分离即可得到子液滴，无需中间液滴进行过渡，稳定性好，且分液操控耗时短。并且，本申请中对应分液区的第三电极包括阵列分布的子电极，子电极的行数至少为2，在分离母液时可以使得母液更容易进入分液区，子电极的列数至少为2，在分离母液时不仅可以使得母液容易断开形成子液滴，而且可以通过激活不同的子电极得到所需大小的子液滴，可以灵活调控子液滴的体积。

20、此外，本申请还提供一种具有上述优点的液滴操控方法。

技术特征：

1.一种微流控芯片，其特征在于，包括相对设置的第一极板和第二极板，所述第一极板和所述第二极板之间形成液体流道；

2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一极板还包括介电疏水层，所述介电疏水层位于所述电极层与所述第二极板相对的表面。

3.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一极板还包括第一基底，所述第一基底位于所述电极层远离所述第二极板的表面。

4.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第二极板还包括在远离所述第一极板方向上的层叠的介电层和第二基底，所述驱动电极层嵌于所述介电层和所述第二基底之间。

5.如权利要求4所述的微流控芯片，其特征在于，所述第二极板还包括疏水层，所述疏水层位于介电层与所述第一极板相对的表面。

6.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述储液区的高度与所述分液区的高度比值范围为10：1～1：1。

7.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述连接区的斜坡角度大于0°，且小于或等于90°。

8.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第二极板与所述第一极板相对的表面为平整的表面，所述第一极板与所述第二极板相对的表面为阶梯型表面。

9.如权利要求1至8任一项所述的微流控芯片，其特征在于，至少一个所述子电极包括至少两个电极单元。

10.一种液体操控方法，其特征在于，所述液体操控方法基于如权利要求1至9任一项所述的微流控芯片进行，包括：

技术总结本申请涉及液体操控领域，公开了一种微流控芯片和液体操控方法，包括第一极板和第二极板，第一极板和第二极板之间形成液体流道；液体流道包括储液区、分液区和连接区，连接区位于储液区和分液区之间，储液区高度大于分液区高度；第一极板包括电极层，第二极板包括驱动电极层，驱动电极层包括与储液区、连接区和分液区依次对应的第一电极、第二电极和第三电极，第三电极包括呈阵列分布的子电极，子电极的行数和列数至少为2。采用两阶结构设计，可有效降低成本；母液经一次分离即可得到子液滴，无需中间液滴过渡，稳定性好，且分液操控耗时短。第三电极包括多个子电极，使得母液更容易进入分液区，并断开形成子液滴，且可以灵活调控子液滴的体积。技术研发人员：杨柳青,张东锋,杨玉华,孙鹤家,牛建超,王超,刘聪受保护的技术使用者：安图实验仪器（郑州）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23