[发明专利]基于电流体动力学的微流控芯片、微量点样装置及方法

说明书

本发明提供了基于电流体动力学的微流控芯片、微量点样装置及方法，所述芯片包括：至少一个毛细管，所述毛细管具有入口端和出口端；芯片本体，所述芯片本体包括至少一个进样口，以及与进样口连接的微流道，与微流道连接的毛细管嵌入通道，毛细管嵌入通道具有出口端，所述毛细管置于毛细管嵌入通道内部，与微流道连接，所述毛细管的长度大于毛细管嵌入通道的长度；上电极，所述上电极位于芯片本体上，靠近毛细管的位置；下电极，所述下电极具有绝缘支撑体，所述下电极位于毛细管出口下方。所述芯片将毛细管嵌入微流控芯片中，具有准确的固定效果，简化结构，可实现样品的全自动点样。

技术领域

本发明属于微流控芯片领域，具体涉及一种基于电流体动力学的微流控芯片、微量点样装置及方法。

背景技术

液滴发生技术是微流控芯片技术的一个重要分支。基于液滴的微流控芯片技术能够与众多的化学和生物试剂和“电子控制”相互兼容，并且具有良好的可编程和构建性。微流控芯片液滴发生平台能够精确控制和快速混合液滴中的样品，从而减少了反应时间。鉴于微流控芯片液滴技术能够精确控制液滴的发生和操控，产生均一的单分散液滴，使其成为了生物医学及化学研究的高通量平台。所产生的液滴尺寸为nL和pL级的，可以用来作为反应器直接合成颗粒或者包载试剂应用于生物医学领域。

基于液滴的微流控技术在药物运输和生物传感等方面具有巨大潜能，近些年的应用越来越广泛，其优势表现为：试剂消耗低，每个微液滴可作为独立的微反应容器用于各种生化反应，可实现独立控制，并且液滴其巨大的比表面积对许多反应具有催化作用等。

电流体动力喷射打印是由J.U.Park¹等人提出和发展的基于电流体动力学(EHD)微液滴喷射成型沉积技术，基本原理是在导电喷嘴(第一电极)和导电衬底(第二电极)之间施加电压为几千至几万伏的高压电，两者之间形成强电场，在电场的作用下，喷嘴尖端液滴将被极化并在其表面形成正电荷聚集；由于库仑斥力的存在，带电液滴被逐渐拉长，形成泰勒锥；当喷嘴尖端液滴所受电场力超过液体表面张力时，带正电荷的微小液滴从泰勒锥顶部喷射出来，形成直径比喷嘴尺寸小1～2个数量级的极细锥射流；结合运动平台的控制，实现微滴在衬底上的精准沉积。

电流体动力喷射打印技术最初是应用于材料领域上的，经过发展，目前的电流体动力喷射打印技术也已应用于生物领域，且与微流控芯片有部分的耦合，但是目前该技术普遍存在需要精密复杂的支撑对准设备、尺寸精密的打印喷嘴、繁琐的导电电极，故需要复杂且精密的设备来支撑此技术，故大部分的实验室不具备从事此研究的基础。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于电流体动力学(EHD)的微流控芯片和微量点样装置，将毛细管嵌入微流控芯片中，具有准确的固定效果，简化结构，可实现样品的全自动点样。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种基于电流体动力学的微流控芯片，所述芯片包括：

至少一个毛细管，所述毛细管具有入口端和出口端；

芯片本体，所述芯片本体包括至少一个进样口，以及与进样口连接的微流道，与微流道连接的毛细管嵌入通道，毛细管嵌入通道具有出口端，所述毛细管置于毛细管嵌入通道内部，与微流道连接，所述毛细管的长度大于毛细管嵌入通道的长度；

上电极，所述上电极位于芯片本体上，靠近毛细管的位置；

下电极，所述下电极具有绝缘支撑体，所述下电极位于毛细管出口下方。

在另一优选例中，所述毛细管嵌入通道的出口端与毛细管外壁胶接。

在另一优选例中，所述芯片本体的材质为玻璃或高分子聚合物。

在另一优选例中，所述芯片本体的材质为硅酸盐玻璃、石英玻璃、氟化钙玻璃、PDMS(聚二甲基硅氧烷)或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，优选地，为PDMS。

在另一优选例中，所述绝缘支撑体的材质为玻璃或高分子聚合物。