[go: up one dir, main page]

CN109603942B - 微流控装置和微流控方法 - Google Patents

微流控装置和微流控方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109603942B
CN109603942B CN201910117613.6A CN201910117613A CN109603942B CN 109603942 B CN109603942 B CN 109603942B CN 201910117613 A CN201910117613 A CN 201910117613A CN 109603942 B CN109603942 B CN 109603942B
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
magnetic field
pressure
pressure detection
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910117613.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109603942A (zh
Inventor
肖月磊
姚文亮
蔡佩芝
耿越
庞凤春
崔皓辰
古乐
赵楠
廖辉
赵莹莹
车春城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BOE Technology Group Co Ltd
Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Original Assignee
BOE Technology Group Co Ltd
Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BOE Technology Group Co Ltd, Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd filed Critical BOE Technology Group Co Ltd
Priority to CN201910117613.6A priority Critical patent/CN109603942B/zh
Publication of CN109603942A publication Critical patent/CN109603942A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109603942B publication Critical patent/CN109603942B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/50273—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502769—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements
    • B01L3/502784—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements specially adapted for droplet or plug flow, e.g. digital microfluidics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0415—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/043—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces magnetic forces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

本发明提供一种微流控装置和微流控方法，属于微流控技术领域，其可至少部分解决现有的微流控装置集成度不高的问题。本发明的微流控装置，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板之间用于设置掺有顺磁性颗粒的液滴，所述微流控装置还包括设置在第一基板远离第二基板一侧的多个压力检测模块，压力检测模块的远离第一基板的一侧设有磁场发生模块，磁场发生模块用于产生磁场以吸引液滴中的顺磁性颗粒，压力检测模块用于检测磁场发生模块对其施加的压力。

Description

微流控装置和微流控方法
技术领域
本发明属于微流控技术领域，具体涉及一种微流控装置和微流控方法。
背景技术
微流控即是对微小液滴的精准操控。在微流控装置中，需要实验人员将待研究的液滴放入第一基板和第二基板之间。随后，微流控装置中的驱动模块通过改变液滴周边环境的电场来实现液滴的移动(例如使液滴上带电荷，液滴受电场力而移动)；微流控装置中的检测模块利用复杂精密的光学系统确定液滴的位置。驱动模块与检测模块相对独立，不利于系统的集成。
发明内容
本发明至少部分解决现有的微流控装置难于集成的问题，提供一种微流控装置和微流控方法。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种微流控装置，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板之间用于设置掺有顺磁性颗粒的液滴，所述微流控装置还包括设置在第一基板远离第二基板一侧的多个压力检测模块，压力检测模块的远离第一基板的一侧设有磁场发生模块，磁场发生模块用于产生磁场以吸引液滴中的顺磁性颗粒，压力检测模块用于检测磁场发生模块对其施加的压力。
可选地，所述压力检测模块包括压电薄膜，以及设置在该压电薄膜朝向所述第一基板的侧面上的第一电极以及设置在该压电薄膜远离所述第一基板的侧面上的第二电极。
可选地，所述磁场发生模块包括电磁线圈。
可选地，所述多个压力检测模块呈阵列式分布或呈同心圆式分布。
可选地，还包括：用于驱动液滴运动的驱动模块。
可选地，所述驱动模块包括：设于第一基板和第二基板中的一者朝向二者空隙的表面上的公共电极；设于第一基板和第二基板中的另一者朝向二者空隙的表面上的多个驱动电极。
可选地，还包括：覆盖所述公共电极的介质层以及覆盖该介质层的疏水层；覆盖所述驱动电极的介质层以及覆盖该介质层的疏水层。
根据本发明的第二方面，提供一种微流控方法，应用于本发明第一方面所提供的微流控装置中，该方法包括：
在所述第一基板和第二基板之间设置掺有顺磁性颗粒的液滴；
驱动所述磁场发生模块产生磁场；
获取各所述压力检测模块所检测到的压力数据；
根据所述压力数据确定所述液滴的位置。
可选地，所述顺磁性颗粒包括生物磁珠。
可选地，所述根据所述压力数据确定所述液滴的位置包括：
确定所述压力数据中压力值最大的压力数据对应的压力检测模块所在的位置为所述液滴的位置。
可选地，该方法还包括控制所述液滴移动的步骤，包括：
控制所述磁场发生模块不产生磁场；
向所述公共电极施加公共电压；
向一个或相邻的多个所述驱动电极施加驱动电压，并向其余所述驱动电极施加公共电压。
附图说明
图1为本发明的实施例的一种微流控装置的部分结构的俯视透视图；
图2为本发明的实施例的一种微流控装置中的磁场发生模块未产生磁场时的剖面图；
图3为本发明的实施例的一种微流控装置中的磁场发生模块产生磁场时的剖面图；
其中，附图标记为：1、第一基板；2、第二基板；3、液滴； 4、压力检测模块；41、压电薄膜；42、第一电极；43、第二电极； 5、磁场发生模块；51、电磁线圈；52、绝缘层；53、顺磁性颗粒； 6、驱动模块；61、公共电极；62、驱动电极；63、介质层；64、疏水层。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种微流控装置，参加图1-3，包括相对设置的第一基板1和第二基板2，第一基板1和第二基板2之间用于设置掺有顺磁性颗粒53的液滴3，微流控装置还包括设置在第一基板 1远离第二基板2一侧的多个压力检测模块4，压力检测模块4的远离第一基板1的一侧设有磁场发生模块5，磁场发生模块5用于产生磁场以吸引液滴3中的顺磁性颗粒53，压力检测模块4用于检测磁场发生模块5对其施加的压力。
在利用该微流控装置进行实验时，需要将顺磁性颗粒53掺入液滴3中，并将液滴3置于第一基板1和第二基板2之间。磁场发生模块5所产生的磁场吸引顺磁性颗粒53，从而使顺磁性颗粒 53向磁场发生模块5运动，顺磁性颗粒53被第一基板1阻挡。由于顺磁性颗粒53与磁场发生模块5之间的相互吸引力，磁场发生模块5也会挤压压力检测模块4。也就是有液滴3的位置处的压力检测模块4受到的压力比没有液滴3的位置处的压力检测模块4 受到的压力更大。只需要分析压力检测模块4的检测信号，便可确定当前液滴3的位置。
如此，本发明提供了一种新的微流控装置的结构。进一步地，压力检测模块4和磁场发生模块5不需要复杂精密的光学系统，相对而言结构更加简单，而且它们因为都可以由电子器件构成，因此更容易与同为电子系统的驱动模块6集成在一起。
可选地，压力检测模块4包括压电薄膜41，以及设置在该压电薄膜41朝向第一基板1的侧面上的第一电极42以及设置在该压电薄膜41远离第一基板1的侧面上的第二电极43。
当压电薄膜41受到外力作用时会在其内部产生极化现象，从而在相对的两个表面分别产生正、负电荷积累。撤去外力后极化现象就会消失。压电薄膜41极化时产生的电荷量与其受到的压力成正比。如此通过检测这些压电薄膜41两个表面的开路电荷量来判断其受到的压力的大小。从而可以根据这些压力数据计算得到当前液滴3的位置。
可选地，磁场发生模块5包括电磁线圈51。即具体由电磁线圈51来产生磁场。为了避免电磁线圈51与第一电极42短路，二者之间还设置了绝缘层52。
可选地，多个压力检测模块4呈阵列式分布或呈同心圆式分布。例如图1所示，压力检测模块4(具体示出的是压电薄膜41) 呈阵列式分布。当然压力检测模块4的分布方式也可以是其他的类型。
可选地，微流控装置还包括：用于驱动液滴3运动的驱动模块6。即由驱动模块6驱动液滴3的运动，从而对其性质进行观察。
可选地，驱动模块6包括：设于第一基板1和第二基板2中的一者朝向二者空隙的表面上的公共电极61；设于第一基板1和第二基板2中的另一者朝向二者空隙的表面上的多个驱动电极62。
可在公共电极61上施加公共电压，从而提供一个稳定的参考电压。公共电极61可以是整板的结构，也可以分为多块，只要它们在应用状态下被施加公共电压即可。
驱动电极62为多块，在各个驱动电极62上施加不同的电压，从而产生非均匀的电场，进而使得液滴3(此时应使液滴3带电) 受到电场力在第一基板1与第二基板2之间移动。
具体地，公共电极61设在第一基板1还是第二基板2上，本领域技术人员可灵活设置。对此，无需限定。
可选地，还包括：覆盖公共电极61的介质层63以及覆盖该介质层63的疏水层64；覆盖驱动电极62的介质层63以及覆盖该介质层63的疏水层64。
介质层63覆盖公共电极61以及驱动电极62，从而使这两个电极与液滴3绝缘。而覆盖这两个介质层63的疏水层64则是为使液滴3处于疏水状态，液滴3不会移动。
在这种实施方式中，也可以通过在部分驱动电极62上施加驱动电压，在另一部分驱动电极62上施加公共电压，使得液滴3变为亲水状态，液滴3能够移动。
实施例2：
本实施例提供一种微流控方法，应用于本发明实施例1的微流控装置中，结合图1-图3，该方法包括：
在第一基板1和第二基板2之间设置掺有顺磁性颗粒53的液滴3；
驱动磁场发生模块5产生磁场；
获取各压力检测模块4所检测到的压力数据；
根据压力数据确定液滴3的位置。
可选地，顺磁性颗粒53包括生物磁珠。
生物磁珠即具有细小直径的超顺磁性微球体。在磁场作用下能够迅速聚集，在撤去磁场后又能磁分离地均匀分布。这使得压力的检测(也即是位置的检测)具有更短的延时。
此外，待检测样品中通常包含需要进行分析的生化物质以及其他物质。在生物磁珠表面可以添加修饰活性基团，可以与需要进行分析的生化物质偶联，并能在外磁场的作用下将需要进行分析的生化物质从待检测样品中分离出来。
可选地，根据压力数据确定液滴3的位置包括：确定压力数据中压力值最大的压力数据对应的压力检测模块4所在的位置为液滴3的位置。
当然本领域技术人员也可以根据压力数据以及其对应的压力检测模块4的位置坐标拟合得到压力数据与位置坐标的函数关系，通过分析该函数关系确定液滴3的位置(该函数中压力最大的位置坐标即为液滴3的位置坐标)。
可选地，该方法还包括控制液滴3移动的步骤，包括：
控制磁场发生模块5不产生磁场；
向公共电极61施加公共电压；
向一个或相邻的多个驱动电极62施加驱动电压，并向其余驱动电极62施加公共电压。
也即是当顺磁性颗粒53在液滴3中均匀分布时，通过产生非均匀的电场来驱动液滴3的移动。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种微流控装置，包括相对设置的第一基板和第二基板，其特征在于，所述第一基板和第二基板之间用于设置掺有顺磁性颗粒的液滴，所述微流控装置还包括设置在第一基板远离第二基板一侧的多个压力检测模块，所述压力检测模块包括压电薄膜，以及设置在该压电薄膜朝向所述第一基板的侧面上的第一电极以及设置在该压电薄膜远离所述第一基板的侧面上的第二电极；
压力检测模块的远离第一基板的一侧设有磁场发生模块，所述磁场发生模块包括电磁线圈，所述磁场发生模块用于产生磁场以吸引液滴中的顺磁性颗粒，压力检测模块用于检测磁场发生模块对其施加的压力；
所述微流控装置还包括用于驱动液滴运动的驱动模块，所述驱动模块包括：设于第一基板和第二基板中的一者朝向二者空隙的表面上的公共电极；设于第一基板和第二基板中的另一者朝向二者空隙的表面上的多个驱动电极。
2.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述多个压力检测模块呈阵列式分布或呈同心圆式分布。
3.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，还包括：
覆盖所述公共电极的介质层以及覆盖该介质层的疏水层；
覆盖所述驱动电极的介质层以及覆盖该介质层的疏水层。
4.一种微流控方法，应用于权利要求1-3任意一项所述的微流控装置中，其特征在于，该方法包括：
在所述第一基板和第二基板之间设置掺有顺磁性颗粒的液滴；
驱动所述磁场发生模块产生磁场；
获取各所述压力检测模块所检测到的压力数据；
根据所述压力数据确定所述液滴的位置。
5.根据权利要求4所述的微流控方法，其特征在于，所述根据所述压力数据确定所述液滴的位置包括：
确定所述压力数据中压力值最大的压力数据对应的压力检测模块所在的位置为所述液滴的位置。
6.根据权利要求4所述的微流控方法，其特征在于，所述微流控方法还包括控制所述液滴移动的步骤，包括：
控制所述磁场发生模块不产生磁场；
向所述公共电极施加公共电压；
向一个或相邻的多个所述驱动电极施加驱动电压，并向其余所述驱动电极施加公共电压。
CN201910117613.6A 2019-02-15 2019-02-15 微流控装置和微流控方法 Active CN109603942B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910117613.6A CN109603942B (zh) 2019-02-15 2019-02-15 微流控装置和微流控方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910117613.6A CN109603942B (zh) 2019-02-15 2019-02-15 微流控装置和微流控方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109603942A CN109603942A (zh) 2019-04-12
CN109603942B true CN109603942B (zh) 2021-12-24

Family

ID=66019805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910117613.6A Active CN109603942B (zh) 2019-02-15 2019-02-15 微流控装置和微流控方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109603942B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115245845B (zh) * 2021-04-27 2024-12-03 上海天马微电子有限公司 一种微流控芯片
CN118320876B (zh) * 2024-06-12 2024-09-06 惠科股份有限公司 微流控芯片

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014164731A1 (en) * 2013-03-11 2014-10-09 University Of Utah Research Foundation Sensor systems
CN106796175A (zh) * 2014-08-08 2017-05-31 宽腾矽公司 用于探测、检测和分析分子的光学系统和检测芯片

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7439014B2 (en) * 2006-04-18 2008-10-21 Advanced Liquid Logic, Inc. Droplet-based surface modification and washing
EP2570812B1 (en) * 2007-02-09 2018-07-18 Advanced Liquid Logic, Inc. Method of assembling a droplet actuator assembly
DE102010001412A1 (de) * 2010-02-01 2011-08-04 Robert Bosch GmbH, 70469 Mikrofluidisches Bauelement zur Handhabung eines Fluids und mikrofluidischer Chip
WO2013140846A1 (ja) * 2012-03-21 2013-09-26 日本電気株式会社 対象物質分析チップ
CN103170384B (zh) * 2013-05-06 2015-03-04 复旦大学 一种基于大小液滴操控的数字微流芯片
WO2015097019A2 (en) * 2013-12-23 2015-07-02 Koninklijke Philips N.V. Microfluidic device, system, and method
WO2016065056A1 (en) * 2014-10-22 2016-04-28 The Regents Of The University Of California High definition microdroplet printer
JP6506094B2 (ja) * 2015-04-30 2019-04-24 シスメックス株式会社 被検物質の検出方法および検体分析装置
CN107527595B (zh) * 2017-09-27 2019-06-07 京东方科技集团股份有限公司 一种微流控系统及其驱动方法
CN108355728B (zh) * 2018-03-26 2020-01-07 京东方科技集团股份有限公司 芯片基板及数字微流控芯片
CN108479875A (zh) * 2018-06-01 2018-09-04 东莞东阳光科研发有限公司 一种数字微流控芯片操控平台

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014164731A1 (en) * 2013-03-11 2014-10-09 University Of Utah Research Foundation Sensor systems
CN106796175A (zh) * 2014-08-08 2017-05-31 宽腾矽公司 用于探测、检测和分析分子的光学系统和检测芯片

Also Published As

Publication number Publication date
CN109603942A (zh) 2019-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9321049B2 (en) Capacitance detection in a droplet actuator
CN109603942B (zh) 微流控装置和微流控方法
Beech et al. Active posts in deterministic lateral displacement devices
US20130168250A1 (en) Droplet Actuator Systems, Devices and Methods
US20140151232A1 (en) Active matrix electrowetting-on-dielectric device
US20210172939A1 (en) Manipulation of sample droplets with an electrode system
CN104870093B (zh) 使用外部电极对微流体设备中的物体进行的操纵
Fu et al. Controlled actuation of liquid marbles on a dielectric
Watarai et al. In situ measurement of dielectrophoretic mobility of single polystyrene microparticles
Ghomian et al. Review of dielectrophoretic manipulation of micro and nanomaterials: Fundamentals, recent developments, and challenges
US20100225996A1 (en) Display Device
EP3159400A1 (en) Cell location unit, array, device and formation method thereof
CN113674707B (zh) 驱动电路及驱动方法、微流控基板
CN114126761B (zh) Ewod仪器中的磁性粒子提取
WO2019116336A1 (en) A microfluidic device with integrated micro-structured electrodes and methods thereof
JP2024517417A (ja) マイクロ流体デバイス用の少なくとも１つの電極を使用して少なくとも１つの核含有細胞を捕捉する方法及び装置
CN114308147A (zh) 检测芯片、核酸检测盒及核酸检测设备
US20210093232A1 (en) Liquid information sensor and method of driving the same
WO2021242266A1 (en) Consumable microfluidic device
JP2017083418A (ja) 微小物特性計測装置
CA2750886A1 (en) Device, instrument and process for detecting magnetically labeled analytes
US20190184396A1 (en) Microfluidic device and manufacturing method therefor
CN111036317B (zh) 微流控芯片及其驱动方法
US20040060820A1 (en) Characterization of particles by position in an electric field
Zhou et al. On application of positive dielectrophoresis and microstructure confinement on multielectrode array with sensory applications

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant