基于感应电荷电渗的不同浓度液滴产生芯片制造技术

本发明专利技术涉及一种基于感应电荷电渗的不同浓度液滴产生芯片，包括：基底、PDMS盖片和若干电极组件，其中，PDMS盖片覆盖在基底上，PDMS盖片上开设有第一PDMS通道，第一PDMS通道包括第一支路、第二支路、混合通道、第三支路和第四支路；若干电极组件沿着混合通道的方向依次设置在基底上，且均位于混合通道的下方，电极组件包括第一激发电极、第二激发电极和悬浮电极，通过改变悬浮电极上施加的电场，产生非对称的感应电渗流，以实现对待混合的水相溶液进行混合。本发明专利技术的液滴产生芯片，通过改悬浮电极上施加的电场，产生非对称的感应电渗流，以实现对待混合的水相溶液进行混合，相比于其他的微混合器，不需要在混合通道中布置复杂的三维导体障碍物。体障碍物。体障碍物。

【技术实现步骤摘要】
基于感应电荷电渗的不同浓度液滴产生芯片


[0001]本专利技术属于细胞分析
，具体涉及一种基于感应电荷电渗的不同浓度液滴产生芯片。

技术介绍

[0002]近年来，微流控芯片(Micro
‑
fluidic Chip)在诸如单细胞分析、医疗诊断和高通量筛选等多个领域中获得了越来越多的关注，其主要优势在于加工过程简单快速，样本容量少且反应灵敏度高，分析时间短，原地操作的可能性强等，而在这个过程中，如何对微流控芯片的微流体进行精准的混合从而产生具有不同的环境浓度的微液滴，在医学分析、细胞分析等领域是仍然是一个热点话题。
[0003]各式各样的不同环境浓度液滴产生芯片如今依旧是一个热门的研究领域。要想实现差异化的环境浓度，就必须要对液体进行有效的混合，目前微型混合器主要分为主动型和被动型两大类。被动型混合器凭借复杂的结构设计(如类似树形的多分支结构)，或者通过对微通道进行表面处理实现混合目的。主动式的微混合器则需要外部能量，比如声场、电场等，其中应用比较多的是依靠电场下的微混合器。
[0004]电驱动微混合器具有结构简单，易于集合等优势。感应电荷电渗现象由 Bazant和Squire等人提出，激发电场在可极化的导体表面感应出电荷后，由该激发电场驱动导体表面双电层中电荷的移动，促使微流体的流动。在该机理的启发下，许多学者设计了众多的高效微混合器，主要手段是借助在微混合通道中设置障碍物，来产生感应电渗流，促进混合，但是由于在微通道中设计了复杂的三维结构，对加工要求较高，是一个巨大的挑战。r/>
技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于感应电荷电渗的不同浓度液滴产生芯片。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]本专利技术提供了一种基于感应电荷电渗的不同浓度液滴产生芯片，包括：基底、PDMS盖片和若干电极组件，其中，
[0007]所述PDMS盖片覆盖在所述基底上，所述PDMS盖片上开设有第一 PDMS通道，所述第一PDMS通道包括第一支路、第二支路、混合通道、第三支路和第四支路，其中，所述第一支路的入口和所述第二支路的入口通入待混合的水相溶液，所述第一支路的出口和所述第二支路的出口均与所述混合通道的入口连接，所述混合通道的出口分别连接所述第三支路的入口和所述第四支路的入口；
[0008]若干所述电极组件沿着所述混合通道的方向依次设置在所述基底上，且均位于所述混合通道的下方，所述电极组件包括第一激发电极、第二激发电极和悬浮电极，其中，所述第一激发电极和所述第二激发电极相对设置且平行于所述混合通道的两侧边，所述悬浮电极位于所述第一激发电极和所述第二激发电极之间，通过改变所述悬浮电极上施加的电场，产生非对称的感应电渗流，以实现对所述待混合的水相溶液进行混合。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述悬浮电极上的电渗滑移的时均流速为：
[0010][0011]其中，<u
slip
>为电渗流滑移的时均流速，ε
f
为溶液介电常数，η为溶液粘度，ζ为诱导zeta电势，为激发电极表面电势，为双电层外侧电势，E为激发电极上施加的电场强度，E
t
为电场切向分量，*为共轭复数，～为复振幅，n为法向量，δ为扩散层电容与Stern层电容之比，Re表示实部。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，还包括多个液滴产生结构，多个所述液滴产生结构分别与所述第三支路的出口和所述第四支路的出口一一对应连接，所述液滴产生结构利用流动聚焦法将流入的水相溶液混合溶液，剪切生成液滴，并将所述液滴进行储存。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述液滴产生结构包括第二PDMS通道和液滴存储腔，所述第二PDMS通道和所述液滴存储腔均开设在所述PDMS 盖片上，所述第二PDMS通道包括油相溶液通路、第一油相支路和第二油相支路，所述液滴存储腔包括液滴通路和存储腔本体，其中，
[0014]所述液滴通路的入口与所述第一PDMS通道的出口连接，所述液滴通路的出口与所述存储腔本体连接；
[0015]所述油相溶液通路的入口通入油相溶液，出口分别与所述第一油相支路的入口和所述第二油相支路的入口连接；
[0016]所述第一油相支路的出口和所述第二油相支路的出口均与所述液滴通路连接，且位于所述液滴通路的相对应的两侧，以对流入所述液滴通路的水相溶液混合溶液剪切生成液滴。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述第一激发电极、所述第二激发电极和所述悬浮电极均为ITO电极。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，相邻所述电极组件之间存在间隙，相邻所述第一激发电极之间的距离与相邻所述第二激发电极之间的距离相等，相邻所述第一激发电极之间的距离大于相邻所述悬浮电极之间的距离。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0020]1.本专利技术的基于感应电荷电渗的不同浓度液滴产生芯片，基于固定电势的感应电荷电渗的混合通道设计方法，通过引入悬浮电极，改悬浮电极上施加的电场，产生非对称的感应电渗流，以实现对待混合的水相溶液进行混合，相比于其他的微混合器，采用了平面电极，不需要在混合通道中布置复杂的三维导体障碍物。
[0021]2.本专利技术的基于感应电荷电渗的不同浓度液滴产生芯片，加工更加简单，降低了芯片生产成本，只需在电极上施加较小的电压，就可以实现水相溶液的高效混合，功耗小，而且具有生物适应性，更有利于细胞培养应用。
[0022]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他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例提供的一种基于感应电荷电渗的不同浓度液滴产生芯片的结构示意图；
[0024]图2是本专利技术实施例提供的电极组件的结构示意图；
[0025]图3是本专利技术实施例提供的溶液混合原理示意图；
[0026]图4是本专利技术实施例提供的荧光素溶液的混合流场图；
具体实施方式
[0027]为了进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本专利技术提出的一种基于感应电荷电渗的不同浓度液滴产生芯片进行详细说明。
[0028]有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本专利技术为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本专利技术的技术方案加以限制。
[0029]实施例一
[0030]请参见图1和图2，图1是本专利技术实施例提供的一种基于感应电荷电渗的不同浓度液滴产生芯片的结构示意图，图2是本专利技术实施例提供的电极组件的结构示意图，如图所示，本实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于感应电荷电渗的不同浓度液滴产生芯片，其特征在于，包括：基底(1)、PDMS盖片(2)和若干电极组件，其中，所述PDMS盖片(2)覆盖在所述基底(1)上，所述PDMS盖片(2)上开设有第一PDMS通道，所述第一PDMS通道包括第一支路(3)、第二支路(4)、混合通道(5)、第三支路(6)和第四支路(7)，其中，所述第一支路(3)的入口和所述第二支路(4)的入口通入待混合的水相溶液，所述第一支路(3)的出口和所述第二支路(4)的出口均与所述混合通道(5)的入口连接，所述混合通道(5)的出口分别连接所述第三支路(6)的入口和所述第四支路(7)的入口；若干所述电极组件沿着所述混合通道(5)的方向依次设置在所述基底(1)上，且均位于所述混合通道(5)的下方，所述电极组件包括第一激发电极(8)、第二激发电极(9)和悬浮电极(10)，其中，所述第一激发电极(8)和所述第二激发电极(9)相对设置且平行于所述混合通道(5)的两侧边，所述悬浮电极(10)位于所述第一激发电极(8)和所述第二激发电极(9)之间，通过改变所述悬浮电极(10)上施加的电场，产生非对称的感应电渗流，以实现对所述待混合的水相溶液进行混合。2.根据权利要求1所述的基于感应电荷电渗的不同浓度液滴产生芯片，其特征在于，所述悬浮电极(10)上的电渗滑移的时均流速为：其中，<u
slip
>为电渗流滑移的时均流速，ε
f
为溶液介电常数，η为溶液粘度，ζ为诱导zeta电势，为激发电极表面电势，为双电层外侧电势，E为激发电极上施加的电场强度，E
t
为电场切向分量，
*
为共轭复数，
～
为复振幅，n为法向量，δ为扩散层电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：王少熙，胡博文，吴玉潘，李伟，汪钰成，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：