CN117797885A - 微流控芯片及其制备方法、微流控系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种微流控芯片及其制备方法、微流控系统。微流控芯片包括第一基板、第二基板，以及位于第一基板与第二基板之间的间隙控制层，间隙控制层包括胶线以及位于胶线内间隔设置的多个尺寸基本相同的间隙珠。通过在胶线内间隔设置的多个尺寸基本相同的间隙珠的方式可以实现第一基板和第二基板之间的间隙的高精度控制。

Description

微流控芯片及其制备方法、微流控系统

技术领域

本公开涉及微流控技术领域，特别涉及一种微流控芯片及其制备方法、微流控系统。

背景技术

微流控芯片技术(Microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。

微流控芯片的流体控制原理是基于电润湿技术，通过电势调控固、液表面能，并利用液滴接触角的不对称产生切向推力，造成液滴两端不对称形变，促使液滴内部产生压强差，从而达到对微液体精确操控的目的。随着材料科学、微纳米加工技术和微电子学所取得的突破性进展，微流控芯片也得到了迅速发展，但是制造加工仍然是阻碍微流控技术发展的瓶颈。如何提高微流控芯片的制造精度，以实现对液滴的精确控制和准确分析是微流控芯片的重要发展方向。

发明内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本公开的一个目的在于提出一种微流控芯片及其制造方法、微流控系统，以提高微流控芯片的制造精度。

本公开第一方面的实施例提供一种微流控芯片，包括：

第一基板，

第二基板，与第一基板相对间隔设置，以及

间隙控制层，位于第一基板与第二基板之间，

其中，间隙控制层包括胶线，以及位于胶线内间隔设置的多个尺寸基本相同的间隙珠。

通过在第一基板和第二基板之间的胶线内间隔设置多个间隙珠，使得第一基板和第二基板之间的间隙控制根据间隙珠的尺寸进行控制。由于间隙珠可以通过提高加工精度的方式保证尺寸的一致性，进而能够保证第一基板和第二基板之间的间隙尺寸的一致性，以实现对液滴的精度控制与检测分析，提高微流控芯片的良品率和检测精度。

在一些实施例中，第一基板包括疏水介电功能层，胶线沿疏水介电功能层的外边缘设置，并且疏水介电功能层的外边缘落入胶线的范围内。

通过将胶线沿疏水介电功能层的外边缘设置，同时将疏水介电功能层的外边缘设置为落入胶线的区域内，使得胶线能够对疏水介电功能层的边缘进行密封，避免发生介质油或反应试剂泄露或外部杂质进入，影响检测的效果，同时避免因液体浸泡导致疏水介电功能层脱落，提高微流控芯片的质量稳定性。

在一些实施例中，间隙珠置于疏水介电功能层的外边缘之外。

将间隙珠布置在与疏水介电功能层错开的位置，能够避免部分间隙珠被放置于疏水介电功能层上而导致间隙高度产生偏差，同时避免疏水介电功能层表面精度不足影响间隙的一致性。

在一些实施例中，第一基板包括电路基板和疏水介电功能层，电路基板包括衬底和位于衬底上的电极，疏水介电功能层设置于电极靠近第二基板的表面；第二基板包括导电盖板和疏水层，疏水层与疏水介电功能层彼此相对，疏水介电功能层和疏水层之间形成有液滴移动空间。

通过将液滴移动空间布置在第一基板的疏水介电功能层和第二基板的疏水层之间，能够减小液滴的表面张力，便于液滴在电极控制下精准移动，提高检测的效率。

在一些实施例中，疏水介电功能层为单层设置的疏水介电复合层，疏水介电复合层通过一粘合层贴合于电极靠近第二基板的表面。

通过一层膜实现疏水层和介电层的功能，减少电极表面的膜层数量和厚度，缩短膜层制备的时间，避免多层膜堆叠造成的平整度劣化，影响液滴的移动和检测。

在一些实施例中，疏水介电功能层具有第一图案，疏水层具有与第一图案镜像的第二图案，第一图案与第二图案一起限定出液滴移动空间。

通过设置镜像的第一图案和第二图案，可以限定出液滴移动空间的区域，在液滴移动空间外预留胶线区域，便于引导后续点胶，避免漏胶导致密封性不足。

在一些实施例中，间隙控制层还包括位于疏水介电功能层的外边缘之内并抵接第一基板和第二基板的至少一个支撑胶块，至少一个支撑胶块在第一基板上的投影与第一基板上的电极错开。

通过液滴移动空间内设置支撑胶块，能够对第一基板和第二基板之间形成更好的支撑，使得微流控芯片的受力更均匀、结构更稳定，提高微流控芯片的使用寿命。将支撑胶块与电极错开设置可以避免影响液滴的移动，保证液滴移动控制的精确度。

在一些实施例中，疏水介电功能层还具有第三图案，第三图案为用于容纳至少一个支撑胶块的至少一个镂空区，至少一个支撑胶块中的任意一个内设有至少一个间隙珠。

通过在疏水介电功能层上形成镂空区以布置支撑胶块，并在支撑胶块内放置间隙珠，能够对微流控芯片提供更好的支撑，避免液滴移动空间第一基板中部变形形成凸起进而影响间隙高度的一致性。

在一些实施例中，位于至少一个支撑胶块内的间隙珠与位于胶线内的间隙珠的尺寸基本相同。

将支撑胶块内的间隙珠与胶线内的间隙珠的尺寸设为基本相同，有利于控制支撑胶块所在位置的间隙高度跟间隙珠的尺寸基本一致，进而与微流控芯片其他位置的间隙高度一致，在实现微流控芯片的均匀受力的同时，进一步保证间隙高度的一致性。

在一些实施例中，第三图案的边缘至少部分位于对应的至少一个支撑胶块的范围内，设置于至少一个支撑胶块中的任意一个内的间隙珠在第一基板上的投影位于疏水介电功能层的范围之外。

在一些实施例中，间隙珠的直径为800±5微米。

在一些实施例中，液滴移动空间的高度大于或等于710微米且小于或等于740微米。

根据微流控芯片的检测精度要求和液滴通量的需要，选择合适的间隙珠尺寸以及公差范围既能够保证微流控芯片的功能需要，也能够兼顾制造成本和制造工艺，提高量产经济性。

本公开第二方面的实施例提供一种微流控芯片的制备方法，包括：

提供一第一基板，

在第一基板的一侧表面制备间隙控制层，其中，间隙控制层包括胶线，以及位于胶线内间隔设置的多个尺寸基本相同的间隙珠；

提供一第二基板，

将第二基板放置在间隙控制层上并与第一基板对位成盒；

固化间隙控制层。

通过在胶线内间隔设置的多个尺寸基本相同的间隙珠的方式可以实现第一基板和第二基板之间的间隙的高精度控制，提高微流控芯片的制造精度，保证液滴移动的可控性和检测结果的准确性。

在一些实施例中，在第一基板的一侧表面制备间隙控制层包括：

沿第一基板的一侧表面点胶形成胶线；

向胶线内间隔放置多个尺寸基本相同的间隙珠。

相对于先将间隙珠与胶液混合后再一起施加到第一基板表面，通过在第一基板的表面先点胶形成胶线，再向胶线内间隔放置尺寸基本相同的间隙珠。一方面，胶线的位置能够为间隙珠的放置提供定位，胶线的粘性能够保证间隙珠放置后不易发生位置偏移，从而能够实现间隙珠的位置大致稳定地的分布在整个胶线范围内，另一方面，间隙珠的位置可以主观布置，能够根据需要灵活调整，避免混合施加时无法控制间隙珠的排布位置，从而提高对整个微流控芯片的液滴移动空间间隙的一致性。

在一些实施例中，提供一第一基板包括：

提供一电路基板，

在电路基板上制备疏水介电功能层；

提供一第二基板包括：

提供一导电盖板，

在导电盖板上制备疏水层；

将第二基板放置在间隙控制层上与第一基板对位成盒包括：

将第二基板的疏水层所在的一侧以面向第一基板的疏水介电功能层所在的一侧的方式盖合在间隙控制层的间隙珠上，疏水介电功能层和疏水层之间形成有液滴移动空间。

通过分别制备第一基板和第二基板然后对位成盒能够提高微流控芯片的生产效率，将第二基板盖合在间隙珠上能够保证间隙尺寸的一致性，成盒后液滴移动空间位于疏水介电功能层和疏水层之间能够实现液滴平滑的移动，提高液滴检测效率。

在一些实施例中，沿第一基板的一侧表面点胶形成的胶线包括：沿第一基板一侧表面的疏水介电功能层的外边缘点胶形成胶线，疏水介电功能层的外边缘落入胶线的范围内。

通过将胶线沿疏水介电功能层的外边缘设置以使液体移动空间形成密封腔体，使得胶线能够对疏水介电功能层的边缘进行密封，避免发生介质油或反应试剂泄露或外部杂质进入，影响检测的效果，提高微流控芯片的质量稳定性。另外，通过胶线覆盖疏水介电功能层的外边缘能够对边缘位置进行很好的密封，避免导致外边缘暴露在液滴中使得疏水介电功能层脱落。

在一些实施例中，间隙珠置于疏水介电功能层的外边缘之外。

将间隙珠的位置布置在疏水介电功能层范围之外能够保证间隙不受疏水介电功能层厚度的影响，提高微流控芯片间隙的均一性。

在一些实施例中，在电路基板上制备疏水介电功能层包括：在电路基板的设有电极的一侧表面制备用于形成疏水介电功能层的薄膜，对该薄膜进行图案化处理形成疏水介电功能层；

在导电盖板上制备疏水层包括：在导电盖板的一侧表面制备疏水层，疏水层的图案的外边缘与疏水介电功能层的图案的外边缘呈镜像。

在一些实施例中，在电路基板上制备疏水介电功能层还包括：

形成的疏水介电功能层具有第一图案以及与第一图案和电极错开设置的第三图案，第三图案为至少一个镂空区；

在导电盖板上制备疏水层包括：

形成的疏水层具有第二图案，第二图案与第一图案呈镜像，并与第一图案一起限定出液滴移动空间。

制备间隙控制层还包括：

在第三图案的至少一个镂空区点胶形成至少一个支撑胶块，

向至少一个支撑胶块中的任意一个放置至少一个间隙珠。

通过在疏水介电功能层上形成镂空区以布置支撑胶块，并在支撑胶块内放置间隙珠，能够对微流控芯片提供更好的支撑，避免液滴移动空间第一基板中部变形形成凸起进而影响间隙高度的一致性。

在一些实施例中，位于至少一个支撑胶块内的间隙珠与位于胶线内的间隙珠的尺寸基本相同。

将支撑胶块内的间隙珠与胶线内的间隙珠的尺寸设为基本相同，有利于控制支撑胶块所在位置的间隙高度跟间隙珠的尺寸一致，进而与微流控芯片其他位置的间隙高度一致，在实现微流控芯片的均匀受力的同时，进一步保证间隙高度的一致性。

在一些实施例中，第三图案的边缘至少部分位于对应的至少一个支撑胶块的范围内，间隙珠在第一基板上的投影位于疏水介电功能层范围之外。

将间隙珠布置在与疏水介电功能层错开的位置，能够避免不同间隙珠的位置错位导致的间隙高度偏差，同时避免疏水介电功能层表面精度不足影响间隙的一致性。

在一些实施例中，固化间隙控制层之前还包括：向第一基板和第二基板的外表面施加预设压力。

在第一基板和第二基板对合后、间隙控制层固化前向第一基板和第二基板的外表面施加预设压力，间隙珠会被挤压向第一基板和第二基板以保证整个微流控芯片的第一基板和第二基板之间的间隙的一致性。

本公开第三方面的实施例提供一种微流控系统，包括控制模块以及上述任一实施例所述的微流控芯片或根据上述方法的任一实施例制备的微流控芯片；

控制模块与微流控芯片电连接以控制提供至微流控芯片的电信号。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本公开范围的限制。

图1-图2为本公开一些实施例提供的微流控芯片的结构示意图；

图3为本公开一些实施例提供的微流控芯片的另一视角下的结构示意图；

图4为本公开一些实施例提供的微流控芯片的第一基板的结构示意图；

图5为本公开一些实施例提供的微流控芯片的第二基板的结构示意图；

图6为本公开一些实施例提供的微流控芯片的制备方法的流程示意图；

图7为本公开一些实施例提供的微流控系统的结构示意图。

附图标记：

1000微流控系统，1001微流控芯片，1002控制模块，100第一基板，101电路基板，1011衬底，1012电极，102疏水介电功能层，1021第一图案，1022第三图案，103粘合层，200第二基板，201导电盖板，202疏水层，2021第二图案，300间隙控制层，301胶线，302间隙珠，303液滴移动空间，304支撑胶块。

具体实施方式

下面将结合附图对本公开技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本公开的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本公开的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本公开；本公开的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本公开实施例的描述中，技术术语“第一”、“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本公开实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本公开的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本公开实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本公开实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本公开实施例的描述中，技术术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本公开实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开实施例的限制。

在本公开实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。

微流控芯片的芯片基底与芯片上盖共同形成供液体移动的空间，其中，液体移动空间的高度即从芯片上盖疏水层下表面到芯片基底疏水层上表面的间隙对液体的操控至关重要。该间隙需要在整个芯片维持良好的一致性，否则就会因间隙的不均一导致液体面积改变，致使液体无法与电极相匹配而导致液体操控失败。

下面结合说明书附图，对本公开的实施例作进一步说明，但本公开并不局限于以下实施例。

如图1所示，本公开第一方面的一些实施例提供一种微流控芯片1001，包括相对间隔设置的第一基板100和第二基板200，以及位于第一基板100与第二基板200之间的间隙控制层300，间隙控制层300包括胶线301和位于胶线301内的多个间隙珠302，多个间隙珠302的尺寸基本相同并间隔设置。

可以理解的是，间隙珠例如为硬质球体，材料可以是金属，如钢、金、钛等。尺寸基本相同包括间隙珠的标称尺寸相同、但因制造或加工精度产生可允许的误差的情形。多个间隙珠的尺寸相同仍应视为本实施例所限定的尺寸基本相同的范围内，理应涵盖在本实施例的保护范围之内。

通过在第一基板和第二基板之间的胶线内间隔设置多个间隙珠，使得第一基板和第二基板之间的间隙控制根据间隙珠的尺寸进行控制。由于间隙珠可以通过提高加工精度的方式保证尺寸的一致性，进而能够保证第一基板和第二基板之间的间隙尺寸的一致性，以实现对液滴的精度控制与检测分析，提高微流控芯片的良品率和检测精度。

在一些实施例中，第一基板100包括疏水介电功能层102，胶线301沿疏水介电功能层102的外边缘设置，并且疏水介电功能层102的外边缘落入胶线301的范围内。

在一些实施例中，间隙珠302置于疏水介电功能102层的外边缘之外。避免因疏水介电功能102层的厚度而导致第一基板和第二基板之间的间隙高度不均匀。

在一些实施例中，第一基板100还包括电路基板101。例如，如图1-图2所示，第一基板100包括从下向上依次设置的电路基板101和疏水介电功能层102。胶线301的底部的一部分设置于疏水介电功能层上，另一部分设置于电路基板101上，从而疏水介电功能层102的外边缘落入胶线301的范围内。胶线301在用于将电路基板101与其他第二基板粘接的同时，避免因液体浸泡导致疏水介电功能层脱落。

如图1-图2所示，第二基板200包括从上向下依次设置的导电盖板201和疏水层202。胶线301的顶部的一部分接触导电盖板201，另一部分接触疏水层202。胶线301由此将导电盖板201与电路基板101粘接在一起，疏水介电功能层102和疏水层202之间被胶线301合围的区域形成有液滴移动空间303。另外，胶线301防止液体在外边缘处浸泡疏水层和疏水介电功能层。

如图1-图2所示，间隙珠302置于疏水介电功能102层以及疏水层202的外边缘之外，避免因疏水介电功能102层以及疏水层202的间隙厚度而导致二者之间的间隙高度不均匀。

示例性的，电路基板101包括衬底1011和位于衬底1011上的电极1012。衬底用于支撑微流控芯片的其他功能膜层，通常采用非导电材料制备，例如塑料、玻璃、PCB基板等。电极可以根据微流控芯片的流路设计和检测功能进行布置，电极的材料可为导电材料，例如铜、金、银、钛等金属材料，或如氧化铟锡(ITO)等透明导电材料，电极可以采用工业印刷电路板工艺制备。导电盖板的材料可为镀有氧化铟锡(ITO)的玻璃或PET等。疏水介电功能层用于隔绝电极与液体，避免电流流进液体；疏水介电功能层还和疏水层一起用于提供液体移动的顺滑表面，以减小运动阻力。疏水介电功能层可以是单层功能膜层，也可以是介电层和疏水层堆叠形成的多层功能膜层。疏水层可以采用特氟龙、Cytop等具有疏水特性的氟化物涂料。

通过将液滴移动空间布置在第一基板的疏水介电功能层和第二基板的疏水层之间，能够减小液滴的表面张力，便于液滴在电极控制下精准移动，提高检测的效率。

在一些实施例中，如图2所示，疏水介电功能层102为单层设置的疏水介电复合层，疏水介电复合层通过一粘合层103贴合于衬底1011上的电极1012靠近第二基板200的表面。

示例性的，疏水介电复合层为聚四氟乙烯(PTFE)膜或者全氟乙烯丙烯共聚物(FEP))膜等。

通过一层膜实现疏水层和介电层的功能，减少电极表面的膜层数量和厚度，减小膜层制备的时间，避免多层膜堆叠造成的平整度劣化，影响液滴的移动和检测。

在一些实施例中，如图3-图5所示，疏水介电功能层102具有第一图案1021，疏水层202具有与第一图案1021镜像的第二图案2021，第一图案1021和第二图案2021在第一基板100和第二基板200对合后正好对应，二者共同限定出液滴移动空间的区域。

可以理解的是，第一图案和第二图案是膜层保留形成的图案，第一图案和第二图案的外边界之外未保留膜层。第一图案可以通过镭刻或冲裁的方式制备，第二图案可以通过遮喷的方式制备。

通过设置镜像的第一图案和第二图案，可以限定出液滴移动空间的区域，在液滴移动空间外预留胶线区域，便于引导后续点胶，避免漏胶导致密封性不足。

在一些实施例中，如图3所示，胶线301沿疏水介电功能层102的第一图案1021的外边缘设置，且疏水介电功能层102的外边缘落入胶线301的范围内。

通过将胶线沿疏水介电功能层的外边缘设置以使液体移动空间形成密封腔体，同时将疏水介电功能层的外边缘设置为落入胶线的区域内，使得胶线能够对疏水介电功能层的边缘进行密封，避免发生介质油或反应试剂泄露或外部杂质进入，影响检测的效果，也能避免因液体浸泡导致疏水介电功能层脱落，提高微流控芯片的质量稳定性。

在一些实施例中，如图3和图4所示，间隙控制层300还包括位于疏水介电功能层的外边缘内、抵接第一基板100和第二基板200的至少一个支撑胶块304，至少一个支撑胶块304在第一基板100上的投影与第一图案1021和电极1012错开。

示例性的，如图3所示，支撑胶块304布置在微流控芯片的中央部位，也可以是其他部位，数量可以是一个，也可以是多个。

支撑胶块例如为具有一定支撑能力和粘合能力的胶块，也可以为在胶中放置入支撑物体(例如间隙珠)而形成的胶块。通过液滴移动空间内设置支撑胶块，能够对第一基板和第二基板之间形成更好的支撑，使得微流控芯片的受力更均匀、结构更稳定，提高微流控芯片的使用寿命。将支撑胶块与第一图案和电极错开设置可以避免影响液滴的移动，保证液滴移动控制的精确度。

在一些实施例中，疏水介电功能层102还具有第三图案1022，第三图案1022为用于容纳支撑胶块的至少一个镂空区，任意一个支撑胶块304内设有至少一个间隙珠302。

通过在疏水介电功能层上形成镂空区以布置支撑胶块，并在支撑胶块内放置间隙珠，能够对微流控芯片，特别是液滴移动空间的中间区域提供更好的支撑，避免液滴移动空间第一基板中部变形形成凸起进而影响间隙高度的一致性。

在一些实施例中，设置在支撑胶块304中的间隙珠302的尺寸与设置在胶线301中的间隙珠302的尺寸基本相同。

可以理解的是，疏水层厚度只有纳米级别，且并非刚性涂层，其厚度对于第一基板和第二基板之间的间隙高度的影响可以忽略。将支撑胶块内的间隙珠与胶线内的间隙珠的尺寸设为基本相同，有利于控制支撑胶块所在位置的间隙高度跟间隙珠的尺寸一致，进而与微流控芯片其他位置的间隙高度一致，在实现微流控芯片的均匀受力的同时，进一步保证间隙高度的一致性，避免液滴移动空间内基板中部变形进而影响间隙高度的一致性。支撑胶块的布置与电极错开也能够避免间隙珠与电极发生接触。

进一步的，镂空区的边缘可以部分或全部落入支撑胶块的区域内，可以实现对镂空区边缘的部分或全部密封，避免液体发生渗漏，提高整个微流控芯片的密封性。

在一些实施例中，如图3所示，所有间隙珠302(包括设置于胶线301内和设置于支撑胶块304内的间隙珠)在第一基板100上的投影与疏水介电功能层102在第一基板上的投影错开，即，间隙珠302置于疏水介电功能层之外。

为了保证间隙高度的一致，间隙珠的尺寸精度本身要求就会相对较高，而疏水介电功能的厚度以及粘合层的厚度加起来是一个不能轻易忽视的值，如果部分间隙珠与疏水介电功能接触而部分间隙珠没有与疏水介电功能接触，那么对相对应的间隙高度的尺寸就无法保持一致，特别是，由于电极通常也是以图案化的形式设置在衬底表面，那么布置在电极表面的疏水介电功能层的表面平整度往往就很难保持较高的水准，那么将间隙珠布置在疏水介电功能层表面时的间隙误差也就难以得到很好的控制，相对而言，衬底的加工简便、精确，能够很好的满足的精度要求，布置间隙珠的时候也能很好的实现间隙高度的一致性。

在一些实施例中，间隙珠302的直径为800±5微米。

在一些实施例中，液滴移动空间的高度大于或等于710微米且小于或等于740微米。

根据微流控芯片的检测精度要求和液滴通量的需要，选择合适的间隙珠尺寸以及公差范围既能够保证微流控芯片的功能需要，也能够兼顾制造成本和制造工艺，提高量产经济性。

在一些实施例中，多个间隙珠302可以均匀分布，即相邻间隙珠的间隔距离大致相等。均匀分布的间隙珠更有利于保持各个位置间隙的均一性，避免间隙不一致影响液滴控制。

本公开第二方面的实施例提供一种微流控芯片的制备方法，如图6所示，制备方法包括：

步骤S601：提供一第一基板100；

步骤S602：在第一基板100的表面制备间隙控制层300，其中，间隙控制层300包括胶线301，以及位于胶线301内间隔设置的多个尺寸基本相同的间隙珠302；

步骤S603：提供一第二基板200；

步骤S604：将第二基板200放置在间隙控制层上并与第一基板100对位成盒；

步骤S605：固化间隙控制层300。

示例性的，固化间隙控制层可以采用光固化、热固化或其他可实施的固化方式对施加的胶液进行固化。

通过在胶线内间隔设置的多个尺寸基本相同或者说相近的间隙珠的方式可以实现第一基板和第二基板之间的间隙的高精度控制，提高微流控芯片的制造精度，保证液滴移动的可控性和检测结果的准确性。

在一些实施例中，如图1-图3所示，提供一第一基板100包括：

提供一电路基板101，

在电路基板101上制备疏水介电功能层102。

提供一第二基板200包括：

提供一导电盖板201；

在导电盖板201上制备疏水层202。

将第二基板200放置在间隙控制层300上与第一基板100对位成盒包括：

将第二基板200的疏水层202所在的一侧以面向第一基板100的疏水介电功能层102所在的一侧的方式盖合在间隙控制层300的间隙珠302上，疏水介电功能层102和疏水层202之间被胶线301合围的区域形成有液滴移动空间303。

示例性的，如图1所示，电路基板101包括衬底1011和位于衬底1011上的电极1012。衬底用于支撑微流控芯片的其他功能膜层。

通过分别制备第一基板和第二基板然后对位成盒能够提高微流控芯片的生产效率，将第二基板盖合在间隙珠上能够保证间隙尺寸的一致性，成盒后液滴移动空间位于疏水介电功能层和疏水层之间能够实现液滴平滑的移动，提高液滴检测效率。

在一些实施例中，沿第一基板100的一侧表面点胶形成胶线301包括：沿第一基板100一侧表面的疏水介电功能层102的外边缘点胶形成胶线301，疏水介电功能层102的外边缘落入胶线301的范围内。

通过将胶线沿疏水介电功能层的外边缘设置以使液体移动空间形成密封腔体，同时将疏水介电功能层的外边缘设置为落入胶线的区域内，使得胶线能够对疏水介电功能层的边缘进行密封，避免发生介质油或反应试剂泄露或外部杂质进入，影响检测的效果，提高微流控芯片的质量稳定性。此外，避免疏水介电功能层被液体浸泡而脱落。

在一些实施例中，在电路基板上制备疏水介电功能层包括：

在电路基板的设有电极的一侧表面制备疏水介电功能层，

对疏水介电功能层进行图案化处理。

例如，先在电路基板的设有电极的一侧表面均匀地涂上一层粘合剂，通过涂布工艺将用于制备疏水介电功能层的薄膜覆盖在电路基板的设有电极的一侧表面上，将该薄膜通过镭雕等方式雕刻出所需的形状，例如第一图案和第三图案等，从而形成图案化的疏水介电功能层。

可选地，通过其他工艺制备图案化的疏水介电功能层，例如，先提供用于制备疏水介电功能层的薄膜，通过冲裁等工艺将薄膜冲裁出所述的形状以获得图案化的疏水介电功能层，然后将疏水介电功能层粘合在电路基板的设有电极的一侧表面上。

在导电盖板上制备疏水层包括：

在导电盖板的一侧表面制备疏水层，其外边缘与疏水介电功能层的图案外边缘镜像、并与疏水介电功能层的图案共同限定出液滴移动空间的区域。

通过设置镜像的第一图案和第二图案，可以限定出液滴移动空间的区域，在液滴移动空间外预留胶线区域，便于引导后续点胶，避免漏胶导致密封性不足。

例如，采用遮喷工艺制备疏水层，遮挡导电盖板的部分区域喷涂形成疏水层，使得固化后的疏水层的外边缘与疏水介电层的图案的外边缘呈镜像。

在一些实施例中，在第一基板100的表面制备间隙控制层300包括：

沿第一基板100的第一图案1021边缘点胶形成胶线301；

向胶线301内间隔放置多个间隙珠302。

相对于先将间隙珠与胶液混合后再一起施加到第一基板表面，通过在第一基板的表面先点胶形成胶线，再向胶线内间隔放置尺寸基本相同的间隙珠的方式更有利于保证间隙的一致性。一方面，胶条的位置能够为间隙珠的放置提供定位，胶条的粘性能够保证间隙珠放置后不发生位置偏移，从而能够实现间隙珠的位置大致稳定地分布在整个胶线范围内，另一方面，间隙珠的位置可以主观布置，能够根据需要灵活调整，避免混合施加时无法控制间隙珠的排布位置，从而提高对整个微流控芯片的液滴移动空间间隙的一致性。

在一些实施例中，如图2-图3所示，疏水介电功能层102中第一图案1021的边缘落入胶线301的范围内，间隙珠302在第一基板100上的投影位于疏水介电功能层102范围之外。

通过胶线覆盖疏水介电功能层中第一图案的边缘能够对边缘位置进行很好的密封，避免因图案化处理导致边缘暴露在液滴中使得疏水介电功能层脱落，也能够避免液滴渗透与电极接触。将间隙珠的位置布置在疏水介电功能层范围之外能够保证间隙不受膜层厚度的影响，提高微流控芯片间隙的均一性。

在一些实施例中，在电路基板上制备疏水介电功能层还包括：

对疏水介电功能层102图案化处理形成第一图案1021以及与第一图案1021和电极1012错开设置的第三图案1022，第三图案1022为至少一个镂空区。疏水层具有第二图案，第二图案与第一图案呈镜像，并与第一图案一起限定出液滴移动空间。

制备间隙控制层300还包括：

在至少一个镂空区点胶形成至少一个支撑胶块304，

向至少一个支撑胶块304中的任意一个放置至少一个间隙珠302。

在一些实施例中，设置在支撑胶块304中的间隙珠302的尺寸与设置在胶线301中的间隙珠302的尺寸基本相同。

通过在疏水介电功能层上形成镂空区以布置支撑胶块，并在支撑胶块内放置间隙珠，能够对微流控芯片，特别是液滴移动空间的中间区域提供更好的支撑，避免液滴移动空间第一基板中部变形形成凸起进而影响间隙高度的一致性。将支撑胶块内的间隙珠与胶线内的间隙珠的尺寸设为基本相同，有利于控制支撑胶块所在位置的间隙高度跟间隙珠的尺寸基本一致，进而与微流控芯片其他位置的间隙高度基本一致，在实现微流控芯片的均匀受力的同时，进一步保证间隙高度的一致性。支撑胶块的布置与电极错开也能够避免间隙珠与电极发生接触。

在一些实施例中，第三图案1022的边缘至少部分位于对应的至少一个支撑胶块304的范围内，间隙珠302在第一基板100上的投影位于疏水介电功能层102范围之外。

利用支撑胶块的密封性覆盖第三图案的至少部分边缘能够对疏水介电功能层的图案化边缘实现密封，将间隙珠布置在与疏水介电功能层错开的位置，能够避免不同间隙珠的位置错位导致的间隙高度偏差，同时避免疏水介电功能层表面精度不足影响间隙的一致性。

在一些实施例中，固化间隙控制层之前还包括：

向第一基板100和第二基板200的外表面施加预设压力。

在第一基板和第二基板对合后、间隙控制层固化前向第一基板和第二基板的外表面施加预设压力，这样当有少量间隙珠位置发生偏移与疏水介电功能层发生接触时，在这个预设压力的作用下，这些间隙珠会被挤压向远离疏水介电功能层的方向移动以保证整个微流控芯片的第一基板和第二基板之间的间隙的一致性。

本公开第三方面的实施例还提供一种微流控系统1000，如图1和图7所示，微流控系统1000包括微流控芯片1001和控制模块1002；微流控芯片1001为前述实施例中任一实施例所述的微流控芯片或所述微流控芯片的制备方法所制得的微流控芯片。控制模块1002与微流控芯片1001电性连接，以控制提供至微流控芯片1001的电信号。

可以理解的是，控制提供至微流控芯片1001的电信号可以是控制提供至微流控芯片1001中的第一基板100的电信号，也可以是控制提供至第二基板200的电信号，还可以是同时控制提供至第一基板100和第二基板200的电信号。

通过控制模块控制提供至微流控芯片第一基板、第二基板的电信号，进而控制第一基板和第二基板之间的电势差，实现对微流控芯片内的液滴的驱动、分离以及检测等多个功能，提高了微流控系统的可控性与应用范围。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本公开的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本公开并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (23)

1.一种微流控芯片，包括：

第一基板，

第二基板，与所述第一基板相对间隔设置，以及

间隙控制层，位于所述第一基板与所述第二基板之间，

其中，所述间隙控制层包括胶线，以及位于所述胶线内间隔设置的多个尺寸基本相同的间隙珠。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其中，所述第一基板包括疏水介电功能层，所述胶线沿所述疏水介电功能层的外边缘设置，并且所述疏水介电功能层的外边缘落入所述胶线的范围内。

3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其中，所述间隙珠置于所述疏水介电功能层的外边缘之外。

4.根据权利要求2或3所述的微流控芯片，其中，

所述第一基板还包括电路基板，所述电路基板包括衬底和位于所述衬底上的电极，所述疏水介电功能层设置于所述电极靠近所述第二基板的表面；

所述第二基板包括导电盖板和疏水层，所述疏水层与所述疏水介电功能层彼此相对，所述疏水介电功能层和所述疏水层之间形成有液滴移动空间。

5.根据权利要求4所述的微流控芯片，其中，所述疏水介电功能层为单层设置的疏水介电复合层，所述疏水介电复合层通过一粘合层贴合于所述电极靠近所述第二基板的表面。

6.根据权利要求4所述的微流控芯片，其中，所述疏水介电功能层具有第一图案，所述疏水层具有与所述第一图案镜像的第二图案，所述第一图案与所述第二图案一起限定出所述液滴移动空间。

7.根据权利要求2或3所述的微流控芯片，其中，所述间隙控制层还包括位于所述疏水介电功能层的外边缘之内并抵接所述第一基板和所述第二基板的至少一个支撑胶块，所述至少一个支撑胶块在所述第一基板上的投影与所述第一基板上的电极错开。

8.根据权利要求7所述的微流控芯片，其中，所述疏水介电功能层还具有第三图案，所述第三图案为用于容纳所述至少一个支撑胶块的至少一个镂空区，所述至少一个支撑胶块中的任意一个内设有至少一个间隙珠。

9.根据权利要求8所述的微流控芯片，其中，位于所述至少一个支撑胶块内的间隙珠与位于所述胶线内的间隙珠的尺寸基本相同。

10.根据权利要求9所述的微流控芯片，其中，所述第三图案的边缘至少部分位于对应的所述至少一个支撑胶块的范围内，设置于所述至少一个支撑胶块中的任意一个内的间隙珠在所述第一基板上的正投影位于所述疏水介电功能层的范围之外。

11.根据权利要求4所述的微流控芯片，其中，所述间隙珠的直径为800±5微米。

12.根据权利要求11所述的微流控芯片，其中，所述液滴移动空间的高度大于或等于710微米且小于或等于740微米。

13.一种微流控芯片的制备方法，包括：

提供一第一基板，

在所述第一基板的一侧表面制备间隙控制层，其中，所述间隙控制层包括胶线，以及位于所述胶线内间隔设置的多个尺寸基本相同的间隙珠；

提供一第二基板，

将所述第二基板放置在所述间隙控制层上并与所述第一基板对位成盒；

固化所述间隙控制层。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述在所述第一基板的一侧表面制备间隙控制层包括：

沿所述第一基板的一侧表面点胶形成胶线；

向所述胶线内间隔放置多个尺寸基本相同的间隙珠。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，

所述提供一第一基板包括：

提供一电路基板，

在所述电路基板上制备疏水介电功能层；

所述提供一第二基板包括：

提供一导电盖板，

在所述导电盖板上制备疏水层；

所述将所述第二基板放置在所述间隙控制层上与所述第一基板对位成盒包括：

将所述第二基板的疏水层所在的一侧以面向所述第一基板的疏水介电功能层所在的一侧的方式盖合在所述间隙控制层的所述间隙珠上，所述疏水介电功能层和所述疏水层之间形成有液滴移动空间。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述沿所述第一基板的一侧表面点胶形成的胶线包括：

沿所述第一基板一侧表面的疏水介电功能层的外边缘点胶形成所述胶线，所述疏水介电功能层的外边缘落入所述胶线的范围内。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述间隙珠置于所述疏水介电功能层的外边缘之外。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，

所述在所述电路基板上制备疏水介电功能层包括：

在所述电路基板的设有电极的一侧表面制备用于形成疏水介电功能层的薄膜，

对所述薄膜进行图案化处理以形成所述疏水介电功能层；

所述在所述导电盖板上制备疏水层包括：

在所述导电盖板的一侧表面制备疏水层，所述疏水层的图案的外边缘与所述疏水介电功能层的图案的外边缘呈镜像。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，

所述在所述电路基板上制备疏水介电功能层还包括：

形成的所述疏水介电功能层具有第一图案以及与所述第一图案和所述电极错开设置的第三图案，所述第三图案为至少一个镂空区；

所述在所述导电盖板上制备疏水层包括：

形成的所述疏水层具有第二图案，所述第二图案与所述第一图案呈镜像，并与所述第一图案一起限定出所述液滴移动空间；

所述制备间隙控制层还包括：

在所述至少一个镂空区点胶形成至少一个支撑胶块，

向所述至少一个支撑胶块中的任意一个放置至少一个间隙珠。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，位于所述至少一个支撑胶块内的间隙珠与位于所述胶线内的间隙珠的尺寸基本相同。

21.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第三图案的边缘至少部分位于对应的所述至少一个支撑胶块的范围内，设置在所述至少一个支撑胶块中的间隙珠在所述第一基板上的投影位于所述疏水介电功能层范围之外。

22.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中，所述固化所述间隙控制层之前还包括：

向所述第一基板和所述第二基板的外表面施加预设压力。

23.一种微流控系统，包括控制模块和根据权利要求1至12中任一项所述的或按照权利要求13至22中任一项所述的方法制备的微流控芯片，其中：

所述控制模块与所述微流控芯片电连接以控制提供至所述微流控芯片的电信号。