[发明专利]利用几何浸润性梯度实现液滴自输运定位的芯片结构

说明书

技术领域

本发明涉及微流体芯片技术领域，更具体地，涉及一种利用几何浸润性梯度实现液滴自输运和自定位的微流体芯片结构。

背景技术

液滴的输运和定位是液滴微流控的关键，在微分析检测、微生化反应器、喷墨打印、液体收集、传热等方面具有广阔应用前景。然而，微量样本的准确操控并非易事，近年来研究者利用了光、电、磁、振动等外场刺激来引导和控制液滴的方向性运动和定位，然而这些外场的引入不仅使操作变得复杂化，同时额外的驱动设备和管路降低了流控芯片与其它设备的配合度。因此，研究开发无需外场刺激的液滴自输运自定位表面，将有助于实现微液滴的简单操控及准确定位，推动发展灵敏且可靠的微量液滴输运和定位芯片结构设计。

微液滴的自输运可以依靠材料表面梯度浸润性的引入来实现，若将浸润性梯度引入微液滴的操控表面，即使是初始位置偏离靶位的液滴也可由于梯度浸润性自行驱动至靶点并定位。目前梯度表面的构筑主要是通过化学梯度表面和几何梯度表面，但是化学梯度表面易于降解从而导致梯度消失，因此几何梯度表面具有更好的耐候性，能长时间保持对液滴的自驱动、自定位能力。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供利用几何浸润性梯度实现液滴自输运定位的芯片结构，该芯片能够在无需外场控制下实现液滴准确定位将利用简化微量分析设备中液滴定位装置，提高分析检测装置的可操作性和灵敏度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：利用几何浸润性梯度实现液滴自输运定位的芯片结构，其中：包括样品芯片定位区域和样品芯片输运区域以及隔离带三个部分。

输运区域分布在定位区域外围，输运区域与定位区域之间设有隔离带。

液滴在输运区域实现自运输，液滴跨过隔离带后定位于定位区域，实现定位。通过输运区域、定位区域和隔离带三者之间的配合，实现液滴自运输和自定位。

在一个实施方式中，芯片表面需引入内凹结构以达到稳定的液滴输运和定位。

为实现液滴的稳定输运，在芯片表面设有内凹结构，内凹结构能够在液滴运动过程中对液滴的输运和定位起到强化作用。

优选地，内凹结构的内凹角度在0度-180度。

内凹结构的角度范围设为0度-180度，不同的角度范围能够为芯片带来不同的使用效果。

优选地，定位区域由具有内凹结构的阵列组成，定位区域的阵列结构设为辐射状，定位区域设有几何浸润性梯度表面。

定位区域设为由阵列结构组成，阵列结构设为辐射状。同时定位区域的阵列结构设有内凹结构和几何浸润性梯度表面，内凹结构有助于液滴的自运输，提高液滴自运输的效率。

在一个实施方式中，输运区域设有辐射状的阵列机构，输运区域设有浸润性梯度表面。

输运区域用于对液滴进行输运，将输运区域设为辐射状的阵列机构，液滴沿辐射方向进行输运，有利于液滴的输运，减少液滴在输运过程中受到的干扰，提高液滴输运效率。同时输运区域设有的浸润性梯度表面，浸润性梯度表面的性质有利于液滴的输运。

优选地，输运区域设有的阵列结构由条纹所组成；

所述条纹均具有内凹结构；

所述条纹的宽度不大于100µm；

相邻两条条纹的最大间距不大于100µm；

相邻两条条纹之间区域，气体分数从外向里成逐渐减小的趋势；

输运区域条纹上表面与定位区域上表面在同一水平面，并且化学性质相同。

输运区域设有的阵列结构设有条纹，每条条纹均具有内凹结构。条纹的宽度不大于100µm，相邻条纹的最大间距不大于100µm。

在一个实施方式中，隔离带设为由若干个单元组成的缺口。

由若干个单元组成的缺口的隔离带设置在输运区域和定位区域之间，能够防止进入到定位区域的液滴跑出，对进入到定于区域的液滴起到隔离作用。

在一个实施方式中，隔离带设为由具有内凹结构的若干个单元组成的同心环。

隔离带由若干个单元组成同心环，若干个同心环之间相互配合，若干个同心环之间设有一定的距离，实现对液滴的隔离。

优选地，单元的宽度小于液滴半球状态下半径的1/10。

将单元的宽度设为小于液滴半球状态下半径的1/10，单元的宽度过大会影响隔离功能的实现。

相对于现有技术，本发明有如下优点：