System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种基于电润湿原理的液体体积调控器件及其制备方法技术_技高网

一种基于电润湿原理的液体体积调控器件及其制备方法技术

技术编号:42682740 阅读:3 留言:0更新日期:2024-09-10 12:32
本发明专利技术公开了一种基于电润湿原理的液体体积调控器件及其制备方法,下级板自下到上依次包括第一衬底、电极层、介质层、疏水层;上级板包括第二衬底;第二衬底的底面开设有沟道,沟道的一端与出口孔连通,另一端分为两个支路,两个支路分别连通第一入口孔和第二入口孔;在出口孔和两个支路连接处之间,沟道设有回型通道。待调控液体从第一入口孔内注入,另一不相溶液体从第二入口孔孔内注入,两相液体流经两个支路连接处由两相液体的挤压与电润湿对界面势改变的共同作用,待调控液体被分离成与电压相关的不同大小的液滴。本发明专利技术具有设计新颖,结构简单,操控灵活,驱动能力强,效率较高,集成度高,自动化程度高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数字微流控,涉及基于电润湿原理的微流控技术,具体涉及一种基于电润湿原理的液体体积调控器件及其制备方法


技术介绍

1、芯片实验室可简单定义为能够完成生物化学处理的各个过程、能自动完成传统实验室功能的微小化、集成化微电子机械系统,其目标是在单个器件上集成完全的分析过程,具有高集成度、高精度、低消耗、智能化等优点,在生物、化学等许多领域具有非常好的前景。

2、作为芯片实验室的动力部分,微流控技术起着重要作用。电润湿技术通过电压改变液滴在介质表面的润湿性能以对液滴进行操控,具有驱动方式简单、操控灵活、驱动力强、自动化程度高等许多优点。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种能够精准产生不同体积大小液滴的数字微流控芯片,进而在改进现有液滴调控功能器件的基础上扩大数字微流控技术的应用范围。

2、具体技术方案为:

3、一种基于电润湿原理的液体体积调控器件,包括下级板、上级板;

4、所述的下级板自下到上依次包括第一衬底、电极层、介质层、疏水层;

5、所述的上级板包括第二衬底;第二衬底的底面开设有沟道,顶面设有出口孔、第一入口孔和第二入口孔,沟道的一端与出口孔连通,另一端分为两个支路,两个支路分别连通第一入口孔和第二入口孔;在出口孔和两个支路连接处之间,沟道设有回型通道;

6、上级板、下级板上下组合在一起形成液体调控器件。

7、待调控液体从第一入口孔注入,另一不相溶液体从第二入口孔注入,两相液体处于疏水层与第二衬底沟道之间;电极层为整个驱动电极;两相液体流入沟道交汇于两个支路的连接处,由液体挤压与电润湿对界面势的共同作用,待调控液体被分离成与电压相关的不同大小体积液滴,流入回型通道,后从出口孔流出。

8、本专利技术的原理为,电极层为整个驱动电极;待调控液体处于下级板疏水层与第二衬底沟道中,在流经沟道两个支路的连接处,由于加电压后驱动电极对界面润湿性的改变,会有不同体积大小的液体被拉入两个支路的连接处,在受到另一相不相溶的液体在两个支路的连接处对其的挤压后,断裂产生不同体积大小的液滴,流入回型通道再从出口孔流出。液滴体积大小与所加的电压大小相关,以调控电压来达到精准调控液体体积的手段。

9、所述驱动电极的数量、形状、大小以及其“嵌入”位置并不严格限定,以实现其功能为设计准则。

10、所述待调控“液滴”是指能用于介质层上电润湿驱动的液滴,其成分并不限定,可以是单一的生物样品,也可以是多成分组成;同时其大小也不限定,考虑到液滴驱动结构的限制最好为皮升到若干毫升之间。

11、所述的电极层为平面电极。

12、所述的第一衬底和第二衬底均采用绝缘材料。

13、所述的介质层,选择具有一定介电常数与抗击穿能力的不导电物质,优选介电常数高且抗击穿能力强的物质,包括但不限于su-8等。

14、所述的疏水层的材料选择能够降低液滴表面张力的材料,包括但不限于特氟龙teflon。

15、所述的一种基于电润湿原理的液体体积调控器件的制备方法,包括以下步骤:

16、步骤1,制备下极板:在第一衬底制备整个驱动电极的电极层;在电极层上制备介质层;在介质层上制备疏水层;

17、步骤2,制备上极板:在第二衬底上制备沟道;

18、步骤3,将下级板、上级板组装形成基于电润湿原理的液体体积调控器件。

19、本专利技术以电润湿原理为基础,提出了一种具有液体体积调控功能的新型微流控芯片,通过控制数字微流控芯片中的液滴输运、液滴分裂过程对液滴进行操作,从而生成与电压相关的不同体积大小的液滴。

20、本专利技术提供的基于电润湿原理的液体体积调控数字微流控芯片具有如下优势:

21、(1)数字微流控芯片采用一整块驱动电极,沟道设计为t型沟道,芯片结构简单,操作容易。

22、(2)将层流与电润湿效应结合,液滴输运及驱动断裂过程可以完全自动化,速度快,通量高,灵敏度高,精准度高,实现对液滴体积的精准调控。

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【技术保护点】

1.一种基于电润湿原理的液体体积调控器件,其特征在于,包括下级板(201)、上级板(202);

2.根据权利要求1所述的一种基于电润湿原理的液体体积调控器件,其特征在于,所述的电极层(101)为平面电极。

3.根据权利要求1所述的一种基于电润湿原理的液体体积调控器件,其特征在于,所述的第一衬底(100)和第二衬底(104)均采用绝缘材料。

4.根据权利要求1所述的一种基于电润湿原理的液体体积调控器件,其特征在于,所述的介质层(102)为高介电常数材料SU-8。

5.根据权利要求1所述的一种基于电润湿原理的液体体积调控器件,其特征在于,所述的疏水层(103)为疏水材料特氟龙。

6.权利要求1到5任一项所述的一种基于电润湿原理的液体体积调控器件的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

【技术特征摘要】

1.一种基于电润湿原理的液体体积调控器件,其特征在于,包括下级板(201)、上级板(202);

2.根据权利要求1所述的一种基于电润湿原理的液体体积调控器件,其特征在于,所述的电极层(101)为平面电极。

3.根据权利要求1所述的一种基于电润湿原理的液体体积调控器件,其特征在于,所述的第一衬底(100)和第二衬底(104)均采用绝缘材料。

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【专利技术属性】
技术研发人员:王伟梁逸铮
申请(专利权)人:西北工业大学
类型:发明
国别省市:

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