用于复合型数字微流控芯片的液滴驱动方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于复合型数字微流控芯片的液滴驱动方法及装置，涉及数字微流控技术领域，主要目的在于能够通过控制上极板上下移动，控制液滴进入双极板区，能够避免介电层器件发生损坏且避免液滴内生化物质遭到破坏。所述方法包括：根据液滴对应的双极板区长度、单极板区长度和上极板区长度，分析液滴在双极板区的曲率半径随双极板间距变化的变化率；根据变化率、液滴与单极板区的接触角临界值和预设变化关系，确定液滴与单极板区的接触角变化到液滴发生位移时的双极板间距，预设变化关系为液滴与单极板区的接触角随双极板间距和所述变化率变化的变化关系；根据确定的双极板间距控制上极板上下移动，控制液滴进入所述双极板区。

【技术实现步骤摘要】
用于复合型数字微流控芯片的液滴驱动方法及装置
本专利技术涉及数字微流控
，特别是涉及一种用于复合型数字微流控芯片的液滴驱动方法及装置。
技术介绍
微流控系统(MicrofluidicSystems)是一种随着近代科学仪器而产生的新型的液体控制技术。微流控技术大多以极小的试剂消耗量和极高的分析效率得到了广泛的关注，大多微流控技术是在基板上集成网格形的微通道，利用这些微通道实现微量液体操控，但由于通道的固定性，液体运动自由选择仍有难度，所以以微液滴为操作对象的数字微流控系统(DigialMicrofluidicSystems)开始逐渐走入人们的视野。数字微流控技术不需要微管道、微阀和微泵，相对于连续流体微流控技术，数字微流控技术实现了路径的可选择性，有效的避免了液体之间的污染，大大减少了试剂消耗量，化学反应的时间。迄今为止，除了基于介电湿润(Electrowettingondielectric-EWOD)的数字微流控方法，为了实现液滴的操控，国内外学者提出了各种方案，其中主要包括：热毛细管法(Thermocapillary)、表面声波法(Surfaceacousticwave)、介电电泳法(Dielectrophoresis-DEP)、磁力法(Magneticforce)、光驱动介电湿润(Optoelectrowetting)，相对而言，介电湿润法以其器件结构简单、易加工制作、外围控制电路简单，加工和使用成本低等优势脱颖而出，获得了更广泛的应用。数字微流控技术一般包含有四项基本操控，分别为液滴的分配、液滴的输运、液滴的分离及液滴的合并，这四项基本操控是相互独立却紧密相关的。基于介电湿润的数字微流控芯片(DMF)主要可以分为单极板(开放式)和双极板(封闭式)两种，在数字微流控的应用中，单极板能运输更大的液滴而且由于其与其他仪器的优良的兼容性得到大力推广，但其难以实现液滴的精准配送和分离；而双极板相反，能实现液滴的四项基本操作，却难以与其他仪器兼容，而且搬运能力较差。所以一种包含单双极板的复合型数字微流控芯片成为了新的方向，而解决液滴在单双极板间往返运动的问题也成为了关键。目前，复合型数字微流控芯片主要利用介电湿润力作为驱动力控制液滴进入到双极板。然而，介电湿润力主要是通过电极加电压来实现且液滴进入到双极板通常需要克服较大的阻力，若利用介电湿润力作为驱动力控制液滴进入到双极板，需要较高的驱动电压，而过高的驱动电压会导致介电层的击穿，造成介电层器件损坏，且容易破坏液滴内生化物质，造成液滴内生化物质的性质发生变化。因此，提出一种新型的用于复合型数字微流控芯片的液滴驱动方式已成为数字微流控技术亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种用于复合型数字微流控芯片的液滴驱动方法及装置，主要目的在于能够根据所述双极板间距变化量控制上极板上下移动，控制液滴进入所述双极板区，无需外加驱动电压即可以控制液滴进入到双极板，进而能够避免介电层器件发生损坏，且能够避免液滴内生化物质遭到破坏，以及避免液滴内生化物质的性质发生变化，保证滴内生化物质的稳定性。依据本专利技术第一方面，提供了一种用于复合型数字微流控芯片的液滴驱动方法，包括：根据液滴对应的双极板区长度、单极板区长度和上极板区长度，分析液滴在所述双极板区的曲率半径随双极板间距变化的变化率；根据所述变化率、液滴与所述单极板区的接触角临界值和预设变化关系，确定液滴与所述单极板区的接触角变化到液滴发生位移时的双极板间距，所述预设变化关系为液滴与所述单极板区的接触角随双极板间距和所述变化率变化的变化关系；根据确定的双极板间距控制上极板上下移动，控制液滴进入所述双极板区。依据本专利技术第二方面，提供了一种用于复合型数字微流控芯片的液滴驱动装置，包括：分析单元，用于根据液滴对应的双极板区长度、单极板区长度和上极板区长度，分析液滴在所述双极板区的曲率半径随双极板间距变化的变化率；确定单元，用于根据所述变化率、液滴与所述单极板区的接触角临界值和预设变化关系，确定液滴与所述单极板区的接触角变化到液滴发生位移时的双极板间距，所述预设变化关系为液滴与所述单极板区的接触角随双极板间距和所述变化率变化的变化关系；控制单元，用于根据确定的双极板间距控制上极板上下移动，控制液滴进入所述双极板区。依据本专利技术第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：根据液滴对应的双极板区长度、单极板区长度和上极板区长度，分析液滴在所述双极板区的曲率半径随双极板间距变化的变化率；根据所述变化率、液滴与所述单极板区的接触角临界值和预设变化关系，确定液滴与所述单极板区的接触角变化到液滴发生位移时的双极板间距，所述预设变化关系为液滴与所述单极板区的接触角随双极板间距和所述变化率变化的变化关系；根据确定的双极板间距控制上极板上下移动，控制液滴进入所述双极板区。根据本专利技术的第四个方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：根据液滴对应的双极板区长度、单极板区长度和上极板区长度，分析液滴在所述双极板区的曲率半径随双极板间距变化的变化率；根据所述变化率、液滴与所述单极板区的接触角临界值和预设变化关系，确定液滴与所述单极板区的接触角变化到液滴发生位移时的双极板间距，所述预设变化关系为液滴与所述单极板区的接触角随双极板间距和所述变化率变化的变化关系；根据确定的双极板间距控制上极板上下移动，控制液滴进入所述双极板区。本专利技术提供一种用于复合型数字微流控芯片的液滴驱动方法及装置，与目前主要利用介电湿润力作为驱动力控制液滴进入到双极板相比，本专利技术能够根据液滴对应的双极板区长度、单极板区长度和上极板区长度，分析液滴在所述双极板区的曲率半径随双极板间距变化的变化率，并能够根据所述变化率、液滴与所述单极板区的接触角临界值和预设变化关系，确定液滴与所述单极板区的接触角变化到液滴发生位移时的双极板间距，所述预设变化关系为液滴与所述单极板区的接触角随双极板间距和所述变化率变化的变化关系，从而能够根据确定的双极板间距控制上极板上下移动，控制液滴进入所述双极板区，无需外加驱动电压即可以控制液滴进入到双极板，进而能够避免介电层器件发生损坏，且能够避免液滴内生化物质遭到破坏，以及避免液滴内生化物质的性质发生变化，保证滴内生化物质的稳定性。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1示出了本专利技术实施例提供的一种用于复合型数字微流控芯片的液滴驱动方法流程图；图2示出了本专利技术实施例提供的液滴参数模型示意图；图3示出了本专利技术实施例提供的另一种用于复合型数字微流控芯片的液滴驱动方法流程图；图4示出了本专利技术实施例提供的不同双极板区长度、单极板区长度和上极板区长度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于复合型数字微流控芯片的液滴驱动方法，其特征在于，包括：根据液滴对应的双极板区长度、单极板区长度和上极板区长度，分析液滴在所述双极板区的曲率半径随双极板间距变化的变化率；根据所述变化率、液滴与所述单极板区的接触角临界值和预设变化关系，确定液滴与所述单极板区的接触角变化到液滴发生位移时的双极板间距，所述预设变化关系为液滴与所述单极板区的接触角随双极板间距和所述变化率变化的变化关系；根据确定的双极板间距控制上极板上下移动，控制液滴进入所述双极板区。

【技术特征摘要】
1.一种用于复合型数字微流控芯片的液滴驱动方法，其特征在于，包括：根据液滴对应的双极板区长度、单极板区长度和上极板区长度，分析液滴在所述双极板区的曲率半径随双极板间距变化的变化率；根据所述变化率、液滴与所述单极板区的接触角临界值和预设变化关系，确定液滴与所述单极板区的接触角变化到液滴发生位移时的双极板间距，所述预设变化关系为液滴与所述单极板区的接触角随双极板间距和所述变化率变化的变化关系；根据确定的双极板间距控制上极板上下移动，控制液滴进入所述双极板区。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述变化率、液滴与所述单极板区的接触角临界值和预设变化关系，确定液滴与所述单极板区的接触角变化到液滴发生位移时的双极板间距，包括：根据所述变化率、液滴与所述单极板区的接触角临界值和预设变化关系，计算液滴与所述单极板区的接触角变化到小于或者等于所述接触角临界值时的双极板间距，其中，当液滴与所述单极板区的接触角变化到小于或者等于所述接触角临界值时，液滴发生位移。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用预设单极板区的接触角计算公式表示所述预设变化关系，所述根据所述变化率、液滴与所述单极板区的接触角临界值和预设变化关系，计算液滴与所述单极板区的接触角变化到小于或者等于所述接触角临界值时的双极板间距，包括：获取液滴对应的初始单极板区长度、初始上极板区长度、初始双极板间距、液滴在所述双极板区的初始曲率半径、液滴外边界对应的弦与下极板之间的底面夹角；根据所述变化率、所述初始单极板区长度、所述初始上极板区长度、所述初始双极板间距、所述初始曲率半径、所述底面夹角和所述预设单极板区的接触角计算公式，计算液滴与所述单极板区的接触角小于或者等于所述接触角临界值时的双极板间距变化量；根据所述初始双极板间距和所述双极板间距变化量，计算液滴与所述单极板区的接触角小于或者等于所述接触角临界值时的双极板间距。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设单极板区的接触角计算公式为：其中，H0表示初始双极板间距、Lb表示单极板区长度、Lc上极板区长度、ΔX表示双极板间距变化量、R0表示初始曲率半径、M表示液滴在所述双极板区的曲率半径随双极板间距变化的变化率、βbp表示液滴外边界对应的弦与下极板之间的底面夹角、β表示液滴与所述单极板区的接触角。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据液滴对应的双极板区长度、单极板区长度和上极板区长度，分...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海波，卞雄恒，陈立国，刘吉柱，潘明强，王阳俊，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学张家港工业技术研究院，苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32