一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置，包括可调节转动速度的转动平台、微流控芯片和至少一条微流管道，该微流管道为S型管道或者Y型管道，还包括副转轴和两个锁位阀，两个锁位阀分别设置在微流控芯片的两侧，当微流控芯片围绕副转轴转动时，微流控芯片被锁位阀锁定在两个状态上，通过控制转动平台的转动加速度进而调整微流管道方向与转动平台径向之间夹角，使得微流管道中的液滴流向发生变化。它能够动态控制液滴在微流管道中的双向流动；引入二进制逻辑控制方法，实现利用周期性时序信息控制微流管道中液滴的流动，从而可以更加便捷、迅速地对实验样品进行混合、反应与检测。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置，包括可调节转动速度的转动平台、微流控芯片和至少一条微流管道，该微流管道为S型管道或者Y型管道，还包括副转轴和两个锁位阀，两个锁位阀分别设置在微流控芯片的两侧，当微流控芯片围绕副转轴转动时，微流控芯片被锁位阀锁定在两个状态上，通过控制转动平台的转动加速度进而调整微流管道方向与转动平台径向之间夹角，使得微流管道中的液滴流向发生变化。它能够动态控制液滴在微流管道中的双向流动；引入二进制逻辑控制方法，实现利用周期性时序信息控制微流管道中液滴的流动，从而可以更加便捷、迅速地对实验样品进行混合、反应与检测。【专利说明】
本专利技术涉及微流控
，特别一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置。 一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置
技术介绍
微流控芯片技术又被称作"芯片实验室"，即Lab On A Chip，其是把生物、化学、医 学的整个反应和分析过程集成到一块芯片上，自动完成整个以前在实验室完成的复杂的实 验全过程。这其中包括样品制备、反应、分离、检测等基本操作流程。由于它在生物、化学、 医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科 交叉的崭新研究领域。 离心式力驱动是利用芯片在微电机带动下做圆周运动时所产生的离心力作为液 流的驱动力，这一类技术通常称为"磁盘实验室"，即Lab On A Disc，将微流控芯片放在磁 盘等盘状平台上，通过改变芯片旋转速度和设计不同的通道构型来调节和控制流体的动态 特性。离心力驱动是微流控驱动技术中较为独特的一种技术。与其他微流体驱动方式相比 它具有加工方便、成本低，集成度高、高通量、流体流动无脉动等优势。离心力驱动范围广， 整个芯片上都同时进行驱动。同时，驱动实现简单，不需要额外的泵浦，甚至可以直接利用 已有的光盘机。 微液滴（droplet)是近年来在微流控领域迅速发展的一项技术，即利用微流控技 术操控微小体积的液滴。其原理为，将两种不相溶且不反应的液体混合到一起，其中一种液 体为连续态的，另一种为离散态的。连续态的液体充斥微流管道，而离散态的液滴在微流管 道中相对连续态液体运动。通常连续态的液体为油性的，而离散态的液滴即为实验样品，这 种技术也成为"油中的液滴"，即droplet in oil。其优点是：1)大大减少实验所需的样品 数量，每一个液滴都相当于一个反应器，可完成复杂的化学、生物反应；2)被油性物质所包 裹的液滴在微流管道中运动时损耗极小，反应时不易受外界环境干扰，反应稳定、高效。由 于这些优点，基于液滴的微流控芯片技术在环境监测、食品安全，分子诊断，以及快速高效 的进行病毒检测和药品研发等领域有广阔的应用前景，正在成为工业界和学术界的研究热 点。 然而现有离心力微流控芯片液流方向都是单向的，液滴在转动平台上，都是从靠 近转动轴的地方流向原理的近端流向远端。管道里的液流的流动特性都是单态的，芯片的 逻辑操控功能较为简单，无法实现对各个液滴流动进行分别控制。系统反应结束以后，现有 检测技术都是在平台停止转动以后再做检测，没有一个动态的实时的检测系统。由于传统 离心力平台没有供电系统，芯片上的操作主要是无源操作，不能对芯片的局部进行高精度 的温度探测和加热等操作。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种微流控芯片上的 液滴逻辑控制装置，采用二进制数字信号控制转动平台的加速度的变化，实现利用周期性 时序信息动态控制微流管道中液滴的流动，从而可以更加便捷、迅速地对实验样品进行混 合、反应与检测。 本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案： 根据本专利技术提出的一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置，包括可调节转动速度 的转动平台、微流控芯片和至少一条微流管道，该微流管道为S型管道或者Y型管道，还包 括副转轴和两个锁位阀，两个锁位阀分别设置在微流控芯片的两侧，当微流控芯片围绕副 转轴转动时，微流控芯片被锁位阀锁定在两个状态上，通过控制转动平台的转动加速度进 而调整微流管道方向与转动平台径向之间夹角，使得微流管道中的液滴流向发生变化。 作为本专利技术提出的一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置的进一步优化的方案， 所述S型管道是由径向常通管道、第一类单通管道、径向常通管道依次交替首尾相连。 作为本专利技术提出的一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置的进一步优化的方案， 所述S型管道是由径向常通管道、第二类单通管道、径向常通管道依次交替首尾相连。 作为本专利技术提出的一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置的进一步优化的方案， 所述S型管道由径向常通管道、第一类单通管道、第二类单通管道、径向常通管道依次交替 首尾相连。 作为本专利技术提出的一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置的进一步优化的方案， 所述S型管道由径向常通管道、第二类单通管道、第一类单通管道、径向常通管道依次交替 首尾相连。 作为本专利技术提出的一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置的进一步优化的方案， 所述S型管道由第一类单通管道、第二类单通管道依次交替首尾相连接或者由横向可逆管 道、径向常通管道依次交替首尾相连接。 作为本专利技术提出的一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置的进一步优化的方案， 所述Y型管道由径向常通管道分别与第一类单通管道、第二类单通管道连接。 作为本专利技术提出的一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置的进一步优化的方案， 所述微流管道由Y型管道的第一类单通管道、第二类单通管道分别与另两个Y型管道的径 向常通管道级连。 作为本专利技术提出的一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置的进一步优化的方案， 所述横向可逆管道是指当微流控芯片分别处于限位阀所限定的两个不同位置时，微流管道 中液滴在离心力作用下均流动，但液滴的流动方向相反； 所述径向常通管道是指当微流控芯片分别处于限位阀所限定的两个不同位置时， 微流管道中液滴在离心力作用下均流动，但液滴的流动方向不变； 所述第一类单通管道、第二类单通管道是指当微流控芯片转动至某一锁位阀时， 第一类单通管道中的液滴不流动，第二类单通管道中的液滴流动；当微流控芯片转动至另 一锁位阀时，第一类单通管道中的液滴流动，第二类单通管道中的液滴不流动。 本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术是基于转 动平台上的液滴逻辑控制装置，本装置通过调节转动平台加速或者减速时的加速度来操控 微流控芯片相对于转动平台并围绕副转轴发生转动，将半导体芯片技术中的"二进制"逻辑 单元引入到微流控芯片中，基于二进制的双态平台的状态切换来提供"时钟"信息，实现了 二进制微阀、液滴的步进控制和液滴的支路选择，并实现了液滴的二进制寻址及寄存；本发 明扩展了装置系统在功能层面的集成度，克服了传统的离心力平台的如无时序控制、单向 流，无反馈，不可配置等缺陷，引入二进制逻辑控制方法，实现利用周期性时序信息控制各 个液滴的流动，从而可以更加便捷、迅速地对实验样品进行混合、反应与检测；本专利技术装置 结构简单且操作方便。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术提出的微流控芯片上的液滴逻辑控制装置的示意图。 图2是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置，包括可调节转动速度的转动平台、微流控芯片和至少一条微流管道，其特征在于，该微流管道为S型管道或者Y型管道，还包括副转轴和两个锁位阀，两个锁位阀分别设置在微流控芯片的两侧，当微流控芯片围绕副转轴转动时，微流控芯片被锁位阀锁定在两个状态上，通过控制转动平台的转动加速度进而调整微流管道方向与转动平台径向之间夹角，使得微流管道中的液滴流向发生变化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王光辉，何浩培，张旭苹，应宙锋，张益昕，
申请(专利权)人：南京发艾博光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32