基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片，包括上、下间隔设置的上基板和下基板；所述上基板由自上至下依次叠置的上绝缘基板、公共电极、上疏水层构成；所述下基板由自下至上依次叠置的下绝缘基板、驱动电极阵列、介质层、下疏水层构成；所述驱动电极阵列由多个覆铜板电极构成；其特征在于：按照体外诊断仪器应用场景设计要求，在指定的所述覆铜板电极上，通过金属增材工艺构造有具有三维结构的栅栏、切片和/或围挡。本实用新型专利技术在下基板上通过金属增材或/和金属减材措施，构造出三维结构电极、栅栏、切片、凹槽或/和围挡，满足了体外诊断仪器各种应用场景的设计要求。的设计要求。的设计要求。

【技术实现步骤摘要】
基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片


[0001]本技术涉及基于介电润湿技术应用到体外诊断仪器的微流控芯片，尤其是涉及基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片。

技术介绍

[0002]基于介电润湿技术(ElectroWetting on Dielectrics， 简称EWOD)的微流控芯片，液滴驱动结构有两种：一种是由下基板组成的开放式介电润湿驱动结构；另一种是由上、下基板组成的介电润湿驱动结构。上基板由自上而下依次叠置的上绝缘基板、公共电极、上疏水层构成；下基板由自下而上依次叠置的下绝缘基板、驱动电极阵列、介质层、下疏水层构成；驱动电极阵列位于介质层内，由沿设定的微通道排列布置的多个电极构成。
[0003]基于EWOD的微流控芯片，根据使用项目的不同，会对微流控芯片下基板进行结构上的设计构造，如为了增强液滴的润湿性，可以通过在下基板表面按一定规律分布可增强表面润湿性的微结构，该结构通过ICP（电感耦合等离子体）或者湿法刻蚀等技术在硅片上制作一定形状、尺寸和分布的微结构，然后在该硅片上沉积一层金属铂，在经过介电层和疏水层的涂覆后，最后对液滴进行驱动。又如为了分隔液体，通过对上、下基板间隙高度的设置，进而进行大液滴分配出小液滴；这两个示例都需要通过精细设计才能实现相应功能。
[0004]然而，在体外诊断仪器应用中，为了实现某些功能，如分液、液滴固定、液滴快速升/降温等，需要在微流控芯片下基板指定区域内构造出设有凹槽的功能性电极以及栅栏、围挡、切片等三维结构，进而实现应用于体外诊断仪器的微流控芯片功能化设计，但目前还未见诸有关报道。

技术实现思路

[0005]本技术目的在于提供一种基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片，以满足介电润湿微流控芯片在体外诊断领域的应用。
[0006]为实现上述目的，本技术采取下述技术方案：
[0007]本技术所述基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片，包括上、下间隔设置的上基板和下基板；所述上基板由自上至下依次叠置的上绝缘基板、公共电极、上疏水层构成；所述下基板由自下至上依次叠置的下绝缘基板、驱动电极阵列、介质层、下疏水层构成；所述驱动电极阵列由多个覆铜板电极构成；按照体外诊断仪器应用场景设计要求，在指定的所述覆铜板电极上，通过金属增材工艺构造有具有三维结构的栅栏、切片和/或围挡。
[0008]当液滴（IVD试剂或测试液滴或其混合液滴）经过介电润湿作用驱动至所述栅栏位置时，起到防止测试液滴或其他混合液滴与IVD试剂之间接触，避免交叉污染。
[0009]当液滴经过介电润湿作用驱动至所述切片位置时，实现液滴的分割、重组。
[0010]当液滴经过介电润湿作用驱动至所述围挡位置时，防止了液滴流出指定电极位置，同时可以减缓液滴挥发。
[0011]可选择地，按照体外诊断仪器应用场景设计要求，位于设定位置处的所述覆铜板电极为嵌铜块电极，所述嵌铜块电极上表面开设有凹槽。
[0012]当液滴（IVD试剂或测试液滴或其混合液滴）经过介电润湿作用驱动至所述嵌铜块电极的凹槽位置时，以此来实现液滴的定位及位置固定；同时，嵌铜块电极有助于液滴降温，增加了液滴与电极接触的表面积，加快了传热，还有助于液滴断液等不同功能。
[0013]可选择地，所述嵌铜块电极的高度大于所述驱动电极阵列的其它电极高度。
[0014]可选择地，开设在所述嵌铜块电极上表面的凹槽为二个或多个。
[0015]本技术在所述下基板上通过金属增材或/和金属减材措施，构造出三维结构电极、栅栏、切片、凹槽或/和围挡，满足了体外诊断仪器各种应用场景的设计要求。
附图说明
[0016]图1是本技术开设有一个所述凹槽嵌铜块电极的开放式微流控芯片结构示意图。
[0017]图2是本技术开设有三个所述凹槽嵌铜块电极的开放式微流控芯片结构示意图。
[0018]图3是本技术设有所述栅栏的开放式微流控芯片结构示意图。
[0019]图4是本技术设有所述切片的开放式微流控芯片结构示意图。
[0020]图5是本技术设有所述嵌铜块电极、栅栏、围挡和切片的开放式微流控芯片平面示意图。
[0021]图6是技术开设有一个所述凹槽嵌铜块电极、由上下基板组成的微流控芯片结构示意图。
[0022]图7是技术开设有三个所述凹槽嵌铜块电极、由上下基板组成的微流控芯片结构示意图。
[0023]图8是本技术设有所述栅栏、由上下基板组成的微流控芯片结构示意图。
[0024]图9是本技术设有所述切片、由上下基板组成的微流控芯片结构示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本技术的实施例作详细说明，本实施例在以本技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述实施例。
[0026]需要说明的是，在本技术中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0027]如图1
‑
4所示，现以由下基板组成的开放式微流控芯片为例，进行详细描述：
[0028]本技术所述基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片，包括上、下间隔设置的上基板和下基板；上基板由自上至下依次叠置的上绝缘基板9、公共电极10、上疏水层11构成；下基板由自下至上依次叠置的下绝缘基板1、驱动电极阵列、介质层4、下
疏水层5构成；驱动电极阵列由多个覆铜板电极3.1构成；按照体外诊断仪器应用场景设计要求，在指定的覆铜板电极3.1上，通过金属增材工艺构造有具有三维结构的栅栏7、围挡7.1和切片8。
[0029]有益地或示例性地，如图3、5所示，根据应用场景设计要求，采用金属印刷油墨技术、3D打印技术、金属沉积技术、激光烧结技术、熔融沉积造型技术或/和层压制造技术，在指定的覆铜板电极上，通过金属增材工艺直接构造出具有三维结构的栅栏7或围挡7.1，然后在下绝缘基板上涂覆介电层，将驱动电极阵列和栅栏7或围挡7.1包覆。
[0030]因此，当液滴6经过介电润湿作用驱动至栅栏7或围挡7.1位置时，起到防止测试液滴或其他液滴与IVD试剂之间接触，避免交叉污染；或防止液滴6流出指定电极位置，同时可以减缓液滴挥发。
[0031]有益地或示例性地，如图4、5所示，根据应用场景设计要求，采用金属印刷油墨技术、3D打印技术、金属沉积技术、激光烧结技术、熔融沉积造型技术或层压制造技术，在指定的覆铜板电极3.1上直接构造出具有三维结构的切片8，然后在下绝缘基板上涂覆介电层4，将驱动电极阵列和切片8包覆。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片，包括上、下间隔设置的上基板和下基板；所述上基板由自上至下依次叠置的上绝缘基板、公共电极、上疏水层构成；所述下基板由自下至上依次叠置的下绝缘基板、驱动电极阵列、介质层、下疏水层构成；所述驱动电极阵列由多个覆铜板电极构成；其特征在于：按照体外诊断仪器应用场景设计要求，在指定的所述覆铜板电极上，通过金属增材工艺构造有具有三维结构的栅栏、切片和/或围挡。2.根据权利要求1所述基于介电润湿应...

【专利技术属性】
技术研发人员：王聪，牛松杨，霍亚洲，乔堃，商建涛，卫瑞鑫，
申请(专利权)人：安图实验仪器郑州有限公司，
类型：新型
国别省市：