微流控驱动方法及检测系统与流程

本申请涉及数字微流控平台领域，具体而言，涉及一种微流控驱动方法及检测系统。

背景技术：

由于微流控芯片所具备的灵活性、简单易用性和可重复使用性等性能，可在基因组学、蛋白质组学以及精准医疗等生物医学研究和应用中提供强大的样本前处理能力。微流控芯片的基本特征和最大优势是多种单元技术在微小可控平台上灵活组合和规模集成，可控制微芯片上的试剂进行自动采样、稀释、加试剂、分离等操作，实现微芯片的实验室功能。

微流体控制平台，在平台中，液体作为独立的单位大小的液滴进行处理，这些液滴可以从源头分配出来，合并、分裂或在需求点之间运输。

数字液滴微流控技术是微流控芯片技术的一种重要研究方向，其液滴驱动机理为电润湿和介电泳。目前数字微流控技术一般采用液滴驱动电压为一对一的输入模式，在液滴相应的下置电极上加电，受电场作用，液滴在介电质表面张力减小，接触角变小，介电质表面张力的改变引发液滴受力不平衡，从而驱动液滴在芯片平面上运动。现有的数字微流控液滴驱动装置多采用一对一的输入模式通过信号线向各电极输入信号，进而控制液滴的运动。

针对相关技术中微流控驱动方法复杂且检测系统不准确的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种微流控驱动方法及检测系统，以解决问题。

为了实现上述目的，根据本申请的第一方面，提供了一种微流控驱动方法，用于进行微尺度液滴的产生、输运、混合、分裂的操作，所述方法采用的装置包括：主控模块，电压输出模块，通信接口模块，所述主控模块的输入端与所述通信接口模块的输出端连接；所述主控模块的输出端分别与所述电压输出模块、所述通信接口模块的输出端连接；。

根据本申请的微流控驱动方法包括：

主控模块根据程序对所述电压输出模块发送控制指令，控制电压输出模块按照需求升压并输出；

电压输出模块通过多路电压并行输出口，可输出高电压，并根据接收到主控模块的指令输出一个或是多个不会相互干扰的并行电压，并且可以根据程序在单位时间内发生电压变化、输出口的数量及位置的改变，输出至接口连接器。

为了实现上述目的，根据本申请的第二方面，提供了一种微流控驱动装置包括：主控模块，电压输出模块，通信接口模块，所述主控模块的输入端与所述通信接口模块的输出端连接；所述主控模块的输出端分别与所述电压输出模块、所述通信接口模块的输出端连接。基于电润湿的数字微流控装置可通过使用表面电极阵列来实现，以通过电润湿效应来控制液滴的形状和位置。

进一步地，还包括：电源，用于对主控模块以及电压输出模块进行供电。

进一步地，所述通信接口模块为串口模块。

进一步地，所述电压输出模块还包括电压输出接口模块，所述电压输出接口模块为排针连接器或fpc连接器。

为了实现上述目的，根据本申请的第三方面，提供了一种微流控装置，包括：所述的微流控驱动装置和操作阵列模块，所述微流控驱动装置通过所述电压输出模块与操作阵列模块连接。

进一步地，微流控装置用于作为ito玻璃微流控装置或pcb电极微流控装置、纸张微流控装置。

进一步地，所述微流控装置还包括无线通信模块，所述无线通信模块包括wifi模块和/或zigbee模块。

进一步地，所述操作阵列模块包括有电极涂层材料，所述电极涂层材料为具备疏水性需求的材料，所述电极涂层材料包括af特氟龙、cytop、pdms及parafilmm。

为了实现上述目的，根据本申请的第四方面，提供了一种检测系统，包括：

所述的微流控装置；

计算单元，与所述微流控装置的光学检测结构连接，用于根据所述光学检测结构获取。

在本申请实施例中微流控驱动方法及检测系统，通过通信接口模块实现了可操作的阵列电极平台数量的增加，使得数字微流控平台实现了大范围的操控液滴。此外，检测系统能够准确统计液滴数量。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的微流控驱动装置示意图；

图2是根据本申请实施例的微流控装置示意图；

图3是根据本申请实施例的微流控装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本申请实施例中的微流控驱动方法，用于进行微尺度液滴的产生、输运、混合、分裂的操作，所述方法采用的装置包括：主控模块100，电压输出模块200，通信接口模块300，所述主控模块100的输入端与所述通信接口模块300的输出端连接；所述主控模块100的输出端分别与所述电压输出模块200、所述通信接口模块300的输出端连接；所述方法包括：主控模块100根据程序对所述电压输出模块发送控制指令，控制电压输出模块按照需求升压并输出；电压输出模块200通过多路电压并行输出口，可输出高电压，并根据接收到主控模块的指令输出一个或是多个不会相互干扰的并行电压，并且可以根据程序在单位时间内发生电压变化、输出口的数量及位置的改变，输出至接口连接器。

在所述电压输出模块200，液滴同时接触相邻两个电极时，给其中一个电极施加电压另一个电极施加0v，液滴会往高电压方向移动。

具体地，所述通信接口模块300中的通信串口传输的信息包括控制信息与反馈信息，通信信息可包括在每个单位时间内按照需求改变阵列平台上的驱动电极数目、改变驱动电极的位置、调整电极驱动顺序、电极驱动位置顺序改变、唤醒并驱动下一个装置开发板以及指示灯闪烁等所有驱动装置板上所具备模块的功能指令信息；通信串口传输的信息可以是一个简单的触发信号，当目标驱动装置板接收到信号时，根据设定好的对应信息触发功能，或是把按需求编排好的电极驱动位置、变化顺序等指令编写再一起发送。

在本申请的另一实施例中提供了一种微流控驱动装置，包括：主控模块100，电压输出模块200，通信接口模块300，所述主控模块的输入端与所述通信接口模块的输出端连接；所述主控模块的输出端分别与所述电压输出模块、所述通信接口模块的输出端连接。

优选地，微流控驱动装置还包括：电源，用于对主控模块以及电压输出模块进行供电。

优选地，所述通信接口模块300为串口模块。

优选地，所述电压输出模块200还包括电压输出接口模块，所述电压输出接口模块为排针连接器或fpc连接器。电压输出模块200连接至电压输出接口模块进行电压输出，所连接的电压输出接口模块可以为任意连接器，连接器具体形式、封装根据不同的平台需求而定。

从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：

主控模块100具备复数组通信串口，可用以驱动装置间或是电脑对于装置之间的通信交互，从而实现驱动装置板子的拼接和流程简化，扩大控制范围，从而实现数字微流控大型化液滴控制。

如图2所示，根据本申请另一实施例，提供了一种微流控装置，包括：所述的微流控驱动装置和操作阵列模块400，所述微流控驱动装置通过所述电压输出模块与操作阵列模块连接。

操作阵列模块400中，电极上的涂层可为任何具备疏水性的介电质层或薄膜，视具体情况而定，符合介电润湿原理的皆可适用；所衔接的操作阵列模块4可为任意种类的数字微流控液滴操作平台，每个电极与每条线路需要独立对应，将电压输出模块200输出的电压输出至对应的电极。

主控模块100具备有三组通信串口，任意数量的驱动装置可以相互连接，其具备的串口皆可为通信串口实现信息交互；当主控模块100芯片执行完当前程序之后进入等待状态并向串口发送指令；串口将指令传递至连接的另一个相同的驱动装置，与其实现信息交互，当驱动装置接收到其他驱动装置或是电脑发送来的指令时，可以根据要求发送反馈信号，或是将指令往下继续传递，以增加输出口数量从而实现扩大控制范围。

进一步地，微流控装置用于作为ito玻璃微流控装置或pcb电极微流控装置、纸张微流控装置。

进一步地，所述微流控装置还包括无线通信模块，所述无线通信模块包括wifi模块和/或zigbee模块。

进一步地，所述操作阵列模块包括有电极涂层材料，所述电极涂层材料为具备疏水性需求的材料，所述电极涂层材料包括af特氟龙、cytop、pdms及parafilmm。

通过芯片设计将纳升级液体封闭在高通量的微池或微通道中进行后续的扩增及扩增后的结果的荧光显微镜直接判读。芯片设计有阵列微池式芯片、滑片式芯片和集成微泵阀式芯片等阵列微池式芯片上刻蚀有微池阵列，反应液由进样孔直接导入各反应微池；滑片式芯片是设计带有微流体通道和反应单元的玻璃芯片，上下两片玻璃芯片间用油相密封，通过滑动芯片将样品溶液从流体通道引入反应单元，同时生成成百上千个微反应滴阵列；集成微泵阀芯片是通过多层软刻蚀技术在聚二甲基硅氧烷芯片上加工交织的液提盒气体通道结构，通过精确地控制微泵阀的开启和关闭，快速并准确地将微流体分成若干陈列的独立单元。

利用微流控技术可以在芯片上构建波导、透镜、开关和滤波等光学元件，并实现交换、显示和存储等功能，数字微流控芯片的驱动方法包括：

s1、检测单元检测液滴的位置，将液滴的位置发送给主控模块；

s2、主控模块根据液滴的位置以及预先设定的液滴的移动方向和/或速度，生成控制信号并发送给光驱动层；所述控制信号包括需要输出光线的位置，以及输出光线的强度；

s3、光学检测结构接收所述控制信号；所述光学检测结构用于输出控制所述状态转换层进行亲疏液性转换以驱动所述液滴移动的光线，所述光学检测结构包括阵列排布的多个发光单元。如图3所示，基底4、光学检测结构2、状态转换层3，液滴1。

s4、光学检测结构输出控制状态转换层进行亲疏液性转换以驱动所述液滴移动的光线，一个或是多个不会相互干扰的并行电压，并且可以根据程序在单位时间内发生电压变化、输出口的数量及位置的改变。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。