一种微流控芯片

本发明涉及微流控，具体涉及一种基于非对称平面结构发光器件的微流控芯片。

背景技术：

1、微流控(microfluidics)是指使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体的系统所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。微流控芯片的特点在于，能将大部分生物、化学过程集总到一块芯片上，便于生物、化学过程的检测与控制，因此微流控芯片在生物、化学、医学等多个领域都表现出巨大的应用前景，逐渐发展为多学科交叉的新型研究领域。本专利主要利用介电润湿型的液滴操纵技术，利用液滴在疏水化表面的介电润湿现象，通过控制微电极阵列上液滴接触角变化，实现离散液滴的精确控制，不依赖微泵、微阀或微混合器等元件，甚至无需复杂的三维流体通道，具有构建简单、可动态配置的优点，因此特别适用于高集成度、高性能、操作复杂的生物、化学微全分析体系。

2、生物医学方面的使用多使用荧光标记法，化学发光需要外置的庞大笨拙的发光装置，这给便携性和成本都增加了困难。同时传统的三明治结构器件存在因为顶部电极的布局导致透明性和可操作性的局限性，而平面电极虽然可以解决开放性实验的根本问题但是增大了操作电压，带来额外的能源浪费。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种微流控芯片，克服了平面电极操作电压较高的问题。

2、本发明解决上述技术问题的方案在于，提供一种微流控芯片，包括芯片基板和盖板，所述芯片基板包括电极基底、电极基板、介电层、发光层、疏水层；其中，所述电极基板包括一层大电极和嵌于所述大面积电极上用于驱动液滴移动的若干小面积电极，所述大面积电极和所述若干小面积电极之间电绝缘。

3、优选的，在本发明的一个实施例中，所述大面积电极和所述若干小面积电极共同形成于同一平面；每个所述小面积电极包括基片、端口、电极组件、电极引线；所述大面积电极接地，所述小面积电极连接电源发生器。

4、优选的，在本发明的一个实施例中，所述电极基板上设置液滴移动区和与电极拓展区，并通过电极拓展区设置电极引线连单独控制每个所述小面积电极的通电情况；所述液滴移动区内分布有所述若干小面积电极。

5、优选的，在本发明的一个实施例中，液滴的尺寸大于所述小面积电极的尺寸，在液滴前进方向上的第一电极在通电后，因为电场作用力使得液滴接触角变小，从而部分延展进入第一电极，宏观上表现为液滴向通电的电极移动，且该第一电极下的发光层受电场作用和液滴的导电作用也被成功激发出的光，由此所述芯片实现了随液滴位置变化而变化的发光。

6、所述装置一共有六层，所述第一层为电极基底，所述第二层为电极基板，所述第三层为介电层，所述第四层为发光层，所述第五层为疏水层，所述第六层为盖板。

7、优选的，在本发明的一个实施例中，所述发光层的发光材料为无机粉末电致发光材料，选自如硫化锌铜、硫化锌锰、硫化锌铝中的一种；

8、或者，所述发光材料为oled红绿蓝黄中的至少两种；

9、所述oled红绿蓝黄采用主体材料和客体材料的掺杂结构，所述主体材料选自4,4,4'-三(咔唑-9-基)三苯胺、4,4'-n,n-二咔唑-联苯、9,9'-(2,6-吡啶二基二-3,1-亚苯)双-9h-咔唑、2,2'-(1,3-苯基)二[5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-恶二唑]、lgh001、lgh002、2,6-dczppy中的至少一种；

10、所述客体材料包括蓝光客体材料、绿光客体材料、黄光客体材料、红光客体材料：

11、其中，所述蓝光客体材料选自双(4,6-二氟苯基吡啶-n,c2)吡啶甲酰合铱、双(3,5-二氟-2-(2-吡啶基-kn)苯基-kc)(四(1h-吡唑基-kn)硼酸(1-)-kn2,kn2')-铱、二(2-羟基苯基吡啶)合铍、flrpic、lgd001、lrd001、lbd001中的至少一种；

12、所述绿光客体材料选自三(2-苯基吡啶)合铱、乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶-c2,n)合铱(iii)中的至少一种；

13、所述黄光客体材料选自乙酰丙酮酸二(4-苯基-噻吩[3,2-c]吡啶-c2,n)合铱(iii)、乙酰丙酮酸二(4-(4-叔丁基-苯基)-噻吩[3,2-c]吡啶-c2,n)合铱(iii)中的至少一种；

14、所述红光客体材料选自三(1-苯基异喹啉)铱、(乙酰丙酮)双(2-甲基二苯并[f,h]喹喔啉)合铱中的至少一种；

15、所述主体材料和所述客体材料的质量比为(1-50)：1；

16、或所述发光材料为有机小分子材料、有机聚合物材料、量子点发光材料、钙钛矿发光材料超导体氧化物、钙钛矿氧离子导体、有机无机复合钙钛矿、无机钙钛矿、稀土配合物的电致发光材料、多种核/壳结构的半导体材料中的至少一种；

17、所述发光层的厚度在20nm和1000μm之间，使用温度在20-300摄氏度之间；

18、所述发光材料的制备方法是真空蒸发，磁控溅射，外延技术，化学气相沉积，旋涂法，刮涂法溅射、等离子渡、喷墨打印等已知的成膜方法。

19、优选的，在本发明的一个实施例中，所述疏水层的疏水材料为聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚酯、丙烯酸酯、熔融石蜡、聚四氟乙烯(ptfe)、氟化聚乙烯、氟碳蜡或其他合成含氟的聚合物以及无机微纳结构修饰的聚合物中的至少一种；所述疏水层的上表面即为样本溶液的流动通道。

20、优选的，在本发明的一个实施例中，所述介电层材料由有机高介电常数材料包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物(p(vdf-trfe)，p(vdf-trfe-ctfe)，p(vdf-trfe-cfe))、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、四氟乙烯六氟丙基共聚物、聚4-甲基-1-戊烯、聚丙烯、聚乙烯、聚三氟氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、乙基纤维素、cytop、聚对苯二甲酸乙二醇酯、派瑞林(对二甲苯聚合物)以及无机高介电常数材料包括钛酸钡、二氧化铪、氧化锌、氧化镍、三氧化二铝、二氧化钛、二氧化锡、氧化铈、氧化锆、四氧化钒，五氧化二钒、钙钛矿型金属氧化物(abo3)、五氧化二钽、二氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氧化钇氧化铝中的其中一种或者几种复合制备而成。优选的，聚偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或者几种制备而成。

21、优选的，在本发明的一个实施例中，所述小面积电极是由基板，端口，电极和电极引线构成，所述端口通过所述电极引线发送电压信号给电极组件；小面积电极是独立控制的，电极之间间隙在500nm-5mm之间，所述电压为交流电或直流电，2v-2kv之间。

22、优选的，在本发明的一个实施例中，所述盖板由一层疏水材料构成，便于芯片的封装；所述盖板的材料是玻璃、塑料、陶瓷、高分子聚合物的至少一种。

23、优选的，在本发明的一个实施例中，所述电极基底的制备使用光刻、电子束蒸发、物理、化学气相沉积和磁控溅射的至少一种方法制备；

24、所述电极基底是预先制作的一定尺寸的基底材料膜片，选自如下：硅基底、pdms(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)基底、玻璃基底或高分子膜基底；

25、所述电极基板的电极可以是任何能够导电的材料，包括铟锡氧化物(ito)等金属氧化物；银、铁、镁银合金、铝、镍、钯、金、铜、铂、镁铝合金、铜银合金、铝铜合金、铁铜银合金等金属或者金属合金或者改性或不改性的石墨烯、石墨、炭黑(包括超导炭黑)、碳纤维、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管等炭系导电材料或者掺杂或不掺杂的pedot、pani、ppy等导电高分子材料或者导电弹性体或者导电氧化物如氧化铟锡(ito)、氟掺杂氧化铟(fto)、氧化铟锌(zto)、氧化锡锑(ato)中的一种或者几种复合。

26、实施本发明，具有如下有益效果：本发明提供的微流控芯片解决了测试过程复杂，成本昂贵、开放式结构驱动电压大等问题，并赋予微流控技术实时发光的特点，便于对生化反应进行监测，具有广阔的应用前景。。