基于数字微流控芯片的液滴分离装置及分离方法与流程

本申请属于微流控，具体涉及一种基于数字微流控芯片的液滴分离装置及分离方法。

背景技术：

1、介电润湿是指通过改变绝缘基板间电压，使得板间液滴表面电荷积累导致表面能变化，从而使得接触角变化的现象。基于介电润湿原理的数字微流控芯片通过在平行板间的电极阵列上按一定顺序施加电压，使得表面张力驱动液滴移动。在实现液滴移动的基础上，目前数字微流控越来越多地应用于液滴内的液滴分离和分选，进一步，用于单液滴层面的分离。

2、介电泳是物质在外加电场下受到极化而顺着电场方向进行排列的现象。物质的介电常数往往随着外加电场的频率而改变；而外加电压和介电常数最终影响介电泳力。通过改变电压频率和电压大小，该特性被广泛地应用于液滴的操纵。

3、现有的基于微流控的介电泳操纵液滴方法常见于沟道式微流控。液体从入口持续泵入，沟道上方间隔设置电位，电场方向与液体流动速度方向成特定角度，使得液滴受介电泳力与流体曳力的合力方向为某一特定倾斜方向，从而统一向该方向移动。另一种方案中，在沟道下方设置一对特定倾斜角度的叉指电极。电场方向倾斜后，液滴所受合力方向与流动方向一致，排列为均一的一行，故不需要设置倾斜管道。

4、现有数字微流控芯片上的液滴分离主要依赖于液滴移动和撕裂方式，液滴分离到子液滴的随机性较大，精确度不高。而现有基于介电泳的液滴操控方法能够精确地控制液滴随着流体的流向，却不能灵活获得离散的包含液滴的液滴。

技术实现思路

1、鉴于此，有必要针对现有技术存在的缺陷提供一种可以获得离散、均一的液滴分选的液滴分离装置。

2、为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：

3、本申请的目的之一，在于提供了一种基于数字微流控芯片的液滴分离装置，包括设置于所述数字微流控芯片上的方形电极阵列以及设置于所述方形电极阵列上的叉指电极组合，所述方形电极阵列包括若干个普通电极，所述叉指电极组合包括若干个间隔排列的叉指电极。

4、在其中一些实施例中，与所述叉指电极相邻的普通电极的尺寸相同。

5、在其中一些实施例中，若干个间隔排列的叉指电极的倾斜角度不同。

6、在其中一些实施例中，所述倾斜角度可根据所述数字微流控芯片尺寸参数和液滴性质得到。

7、本申请的目的之二，在于提供一种液滴分离装置的分离方法，包括下述步骤：

8、在任意一所述叉指电极两侧分别施加高频介电泳信号和低频电润湿信号；

9、移动液滴至所述叉指电极位置；

10、所述叉指电极停止供电，并在任意一所述普通电极的两侧施加低频电润湿信号，以实现所述液滴的撕裂。

11、在其中一些实施例中，还包括下述步骤：将所述液滴至更小电极区域，进行分级撕裂。

12、在其中一些实施例中，所述液滴包括微珠或细菌或细胞。

13、在其中一些实施例中，多组所述叉指电极尺寸的边长比例为1：2：4：…n，以实现二分法撕裂液滴。

14、本申请采用上述技术方案具备下述效果：

15、本申请提供的基于数字微流控芯片的液滴分离装置及分离方法，包括设置于所述数字微流控芯片上的方形电极阵列以及设置于所述方形电极阵列上的叉指电极组合，含有液滴的液滴移动到施加高频介电泳信号的叉指电极时，液滴受介电泳力与流体曳力的合力方向使得液滴按一定方向排列以实现所述液滴的撕裂，得到液滴分布更平均的子液滴，解决了数字微流控平台上更加可控、均一的液滴分选和分离，可以使得现有基于数字微流控芯片的液滴分离更为可靠。

技术特征：

1.一种基于数字微流控芯片的液滴分离装置，其特征在于，包括设置于所述数字微流控芯片上的方形电极阵列以及设置于所述方形电极阵列上的叉指电极组合，所述方形电极阵列包括若干个普通电极，所述叉指电极组合包括若干个间隔排列的叉指电极。

2.根据权利要求1所述的液滴分离装置，其特征在于，与所述叉指电极相邻的普通电极的尺寸相同。

3.根据权利要求1所述的液滴分离装置，其特征在于，若干个间隔排列的叉指电极的倾斜角度不同。

4.根据权利要求3所述的液滴分离装置，其特征在于，所述倾斜角度可根据所述数字微流控芯片尺寸参数和液滴性质得到。

5.一种根据权利要求1所述的液滴分离装置的分离方法，其特征在于，包括下述步骤：

6.根据权利要求5所述的液滴分离装置的分离方法，其特征在于，还包括下述步骤：将所述液滴移至更小电极区域，进行分级撕裂。

7.根据权利要求6所述的液滴分离装置的分离方法，其特征在于，所述液滴包括微珠或细菌或细胞。

8.根据权利要求6所述的液滴分离装置的分离方法，其特征在于，多组所述叉指电极尺寸的边长比例为1：2：4：…n，以实现二分法撕裂液滴。

技术总结
本申请提供的基于数字微流控芯片的液滴分离装置及分离方法，包括设置于所述数字微流控芯片上的方形电极阵列以及设置于所述方形电极阵列上的叉指电极组合，含有液滴的液滴移动到施加高频介电泳信号的叉指电极时，液滴受介电泳力与流体曳力的合力方向使得液滴按一定方向排列以实现所述液滴的撕裂，得到液滴分布更平均的子液滴，解决了数字微流控平台上更加可控、均一的液滴分选和分离，可以使得现有基于数字微流控芯片的液滴分离更为可靠。

技术研发人员：胡晨璇
受保护的技术使用者：广东奥素液芯微纳科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14