[发明专利]液滴测量方法及液滴控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流体控制技术，特别涉及一种基于电润湿的微流器件的液滴测量方法及液滴控制方法。

背景技术

在过去的十年间，微流体系统(Microfluidic System)已经逐渐发展成为生命科学等领域中的一项关键技术。在包括生物技术、医疗检测、环境监测、食品卫生、化工处理在内的多个领域具有广泛的应用。在很多情况下，微流系统都是利用微电子机械系统(Micro ElectroMechanical Systems，MEMS)的技术来制作的，比如在各种各样的衬底上生长各种各样的电极、电子线路等。例如专利WO2009/003184种描述的在微流系统上实现聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)。

微流体系统性能得以发挥的关键和基础是微流体控制技术，也就是如何快速、精确和高效地操纵微量流体。尽管当前存在诸多微流体控制技术，例如利用机械泵而产生的真空或压力、高电压产生的电泳效应(Electrophoresis)和电渗效应(Electroosmosis)、转动产生的离心力、压电效应等。但是，这些技术通常会有些不足之处，包括器件制作昂贵、操作复杂、能耗高、耐用性差等，这也成为制约微流体系统更广泛和成功应用的技术瓶颈之一。

在众多微流体控制技术中，基于介质材料电润湿(Electro Wetting On Dielectrics，简称EWOD)原理的对分离状态的液体(液滴)进行操作的微液滴控制技术是一种新兴的微流体控制技术。与其它微流体控制技术(如电渗流、微机械泵和阀、热毛细泵等)相比，EWOD微液滴控制技术具有实现简单、功耗低、无可动部件因而可靠、尺寸小、控制功能多而且快速灵活、无死体积、定量化等综合优点。介质材料上的电润湿效应是一种通过对固体电极和液体间施加电势来改变液体表面张力的可逆现象。

基于电润湿效应的微流器件可以实现生化反应的液体操作的所有步骤，例如液滴的产生、移动、拆分、合并、搅拌与混合、孵化(Incubation)、收集等，这对实现生化分应得微量化、自动化、数字化等，有着深远的意义。

其中，WO 2006/124458、US 2008/0038810、及US 6,911,132等专利文献中描述了单层驱动电极的微流器的技术，而WO 2008/101194A2的专利文献则描述了一种两层驱动电极的双面电极的微流控制器件的结构，与前述各专利文献相比，两层驱动电极的微流器件结构具有很多优势，例如设计更通用、器件制作成本较低、相应的控制仪器的设计更简单。

专利WO 2008/101194A2中提出的微流控制器件的结构及液滴操作方法有着相当准确性，但芯片制作以及液滴操作难免会有随机误差，例如在多个液滴沿着同一列或行出现的情况下，在试图移动其他液滴时某些液滴可能会经历无意的或不可预知的移动，不能对液滴的状况(位置、大小、体积、速度等)进行准确地监控，影响液滴控制的准确性和工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液滴测量方法及液滴控制方法，用于准确测量液滴与驱动电极的交叠状况，并对液滴进行例如产生、移动、分离、合并等相应动作，提高工作效率。

本发明在一方面提供一种液滴测量方法，包括：提供基于电润湿的微流器件和与所述微流器件连接的电容测量装置，所述微流器件包括衬底以及位于所述衬底上、包含多个驱动电极的驱动电极阵列；利用所述电容测量装置，对所述微流器件中的一个或多个驱动电极进行电容测量；根据所述电容测量装置所获得的电容测量结果，判断出所述微流器件中液滴与所述驱动电极的交叠状况。

可选地，所述驱动电极阵列中的驱动电极是用来对所述液滴进行有电润湿效果的操作。

可选地，所述液滴与所述驱动电极的交叠状况包括：液滴在驱动电极上是否存在或部分存在、液滴在驱动电极上所在的位置、液滴形状、大小。

可选地，所述进行电容测量的方法包括基于谐振法的电容测量法及基于电容器充放电法的电容测量法。