[发明专利]具备废液及产物自动提取功能的微流控芯片及其提取方法

说明书

本发明公开了一种具备废液及产物自动提取功能的微流控芯片及其提取方法，该微流控芯片包括盖板、边框、底板和提取装置，所述盖板通过所述边框与所述底板密封并在所述盖板和所述底板之间形成液滴流动的空间；所述底板上形成有用于驱动所述液滴在底板移动的电极；其中，所述提取装置包括抽吸单元、进液管和出液管，所述进液管和所述出液管密封固定在所述边框上，所述进液管的一端和所述出液管的一端伸入芯片内，所述抽吸单元的输入端与所述出液管的另一端连接，所述抽吸单元的输出端与所述进液管的另一端连接，所述抽吸单元经所述出液管将芯片内的废液或产物提取，并经所述进液管向芯片内补充油液。本发明能够解决废液和产物提取中油残留和补充问题，保持芯片内油量稳定的具备废液及产物自动提取功能。

技术领域

本发明涉及微流控芯片技术领域，特别涉及具备废液及产物自动提取功能的微流控芯片及其提取方法。

背景技术

片上实验室(Lab on a Chip,LOC)研究的终极目标，是将功能各异的多个单元或模块，在微尺度上连接并存，并协同完成样品制备、生物与化学反应、分离检测等一系列复杂的生化分析工作。最终可以把生物和化学等领域中所涉及的所有功能模块集成在一块几平方厘米的芯片上，直接应用于生物化学检测、环境快速检测等。但是，现有已经逐步开展应用的片上实验室，其核心的关键功能实现——微流体驱动，主要以压力驱动、热驱动等方式进行，需要从外界提供动力，驱动的流体量相对较大，流道驱动组件多、功耗高，且驱动方式不具有不同器件间的通用性，无法发挥作为微流体基本操作单元“液滴”的有效功能。因此，形成一种有效、易于操作的微流体平台级液滴操控方法，对后续片上实验室的发展，具有至关重要的作用。

基于介质上的电润湿效应(Electrowetting-On-Dielectric，EWOD)是在金属电极与电解液之间加入一层绝缘层薄膜，当在液体和电极之间施加一定的电压后，液固表面张力会发生可逆性的变化，这表现为液滴在固体表面接触角θ的变化。当液滴接触角θ发生对称均匀变化时，液滴在宏观上表现出从球形液滴铺展为液膜的过程。而如果接触角θ发生非对称变化时，就出出现两侧液滴两侧接触线处的表面张力出现梯度，进而使得液滴的发生迁移和运动，这也是在片上实验室中进行液滴操控的理论基础。

由原理可知，利用电润湿效应，通过电极的电压操作，可以在芯片上实现微小液滴的操控，具体的操控形成有迁移、分割、混合和震荡等。通过这些功能的组合，可以将各种生物、化学试验流程迁移到芯片上，从而实现片上实验室系统。生物、化学试验流程是较为复杂的过程，每一个过程都需要很多电极来实现，因此，片上实验室芯片实现的关键技术之一就是形成数量庞大的驱动电极，并按照要求给出驱动信号，用于驱动液滴按照要求进行操作。

电润湿原理与阵列化驱动电极板相结合，形成对液滴具有一定操控能力的数字微流控芯片，以生物液滴代替普通液滴，并将特定功能的生物试剂操作流程映射到数字微流控芯片上，就形成具备一定生物试剂处理功能的数字微流控芯片。如图1所示，为了避免微量试剂蒸发，数字生物芯片由盖板10、边框11和阵列化电极板12组成，三者组成的封闭空间供操纵试剂使用。生物试剂注入需要在盖板10上开特定的注液孔101，最终产物提取需要产物口102，过程废液需要废液口103。现有该类芯片最终产物和过程废液13的提取转移需要操作者手动操作，使用移液枪分别通过产物口102和废液口103将芯片内的最终产物或废液13抽吸出来。然而，芯片内空间由于填充有环境油，通过移液枪手动抽吸的方式废液和产物提取物中会有一定量的环境油被同时抽吸出来。一方面对产物的后续检测造成困难且破坏芯片内环境油量稳定性；另一方面，在盖板上设置产物口和废液口会造成芯片有效面积的浪费，且经过产物口和废液口提取后的芯片会因污染问题被直接作废不能二次使用，该类芯片为一次性使用耗材大大提高了实验成本。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种取消芯片上废液口和产物口，解决废液和产物提取中油残留和补充问题，保持芯片内油量稳定的具备废液及产物自动提取功能的微流控芯片。

本发明的另一目的在于提供一种上述微流控芯片的废液及产物自动提取方法。