一種用于溶液驅動與混合的微流控芯片的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于溶液驅動與混合的微流控芯片，包括玻璃底片和固定在玻璃底片上的PDMS蓋片，所述PDMS蓋片上設有三折鋸齒形微通道；在每折微通道中間均插有誘導電極；在第一折微通道進口處、第一折微通道和第二折微通道交匯處、在第二折微通道和第三折微通道交匯處、第三折微通道出口處均鍍有通電電極。本實用新型將誘導電滲流微泵放入到混合微通道內，既實現了微泵與微混合器的結合，同時根據誘導電滲流的現象，利用誘導雙電層附近產生的渦旋，進一步將微混合通道內的溶液充分混合均勻，本實用新型驅動與混合效果明顯，結構簡單，制造方便。
【專利說明】
一種用于溶液驅動與混合的微流控芯片
技術領域
[0001]本實用新型屬于微電子機械系統領域，涉及一種微流控芯片，尤其涉及一種用于驅動和混合溶液的微流控芯片。【背景技術】
[0002]微流體芯片是一種以生物技術和分析化學為基礎，涉及到電化學、生命科學、材料學、微加工技術、光學、電子學、傳熱傳質學以及流體力學等多種學科領域交叉應用，以微管道網絡為結構特征，目前主要應用于生化分析領域的全新概念的分析儀器。微流體芯片實驗室是由混合、反應、分離和檢測等功能單元組成，以微通道網絡為結構形式的，微流體的流動是各個單元間檢測試樣運輸的決定因素。
[0003]栗閥系統是流體操控的重要方式，良好的微栗設計能夠確保流體易于控制，提高整個檢測過程的效率，而微閥的設計則是解決微小芯片上無法采用帶有活動部件的閥門應運而生的問題。微流體流動具有雷諾數較低，以層流為主要流動形態的特點，這都不利于流體的混合，實現流體的有效混合是流體操控的重要內容之一。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是針對目前微流控芯片在流體驅動和混合上的不足，提出一種新的微流控芯片，該微流控芯片結合了微栗和微混合器原理，同時具備流體驅動和混合的功能。
[0005]為了實現上述實用新型目的，本實用新型采用的技術方案如下:一種用于溶液驅動與混合的微流控芯片，包括玻璃底片和固定在玻璃底片上的PDMS蓋片，所述TOMS蓋片上設有三折鋸齒形微通道，在第一折微通道的進口處具有兩個進液通道，呈Y形結構，兩個進液通道分別連接第一樣品進口和第二樣品進口，第三折微通道出口連接樣品出口；在第一折微通道中間插有第一誘導電極，在第二折微通道中間插有第二誘導電極，在第三折微通道中間插有第三誘導電極;在第一折微通道進口處的玻璃底片上鍍有第一通電電極，在第一折微通道和第二折微通道交匯處的玻璃底片上鍍有第二通電電極，在第二折微通道和第三折微通道交匯處的玻璃底片上鍍有第三通電電極，在第三折微通道出口處的玻璃底片上鍍有第四通電電極。
[0006]進一步地，所述第一通電電極、第二通電電極、第三通電電極和第四通電電極為惰性金屬。
[0007]進一步地，所述第一誘導電極、第二誘導電極和第三誘導電極均為圓柱形電極，一半可極化一半不可極化;第一通電電極、第二通電電極、第三通電電極和第四通電電極上的電壓從高到低，可極化的部分正對高電勢的通電電極，不可極化的部分正對低電勢的通電電極。
[0008]進一步地，所述微通道為微米級通道。
[0009]本實用新型與現有技術相比，具有的優勢:
[0010]1.現有的微流控芯片結構很少將微栗與微混合器結合到一起，微栗與微混合器的分離一方面加大了芯片的大小不利于芯片的微型化;另一方面由于為混合器的存在加大了微栗驅動的功率。本實用新型設計了一種新的微栗與微混合器結合的結構，減小了微流控芯片的大小，提高了驅動和混合的效果。
[0011]2.現有的微流體驅動方式主要有壓力驅動和電滲驅動，但是壓力驅動對微流控芯片的材料要求高不利于產業化發展，同時不能保證流動的穩定性，會造成一定程度的脈動， 不易于樣本的傳輸。而電滲驅動雖然具有成本低、效率高、壽命長，系統結構簡單，便于操作控制，易于集成等優點，但是該種驅動所需電壓達到成百上千伏，對于微電子機械系統來說很難提供那么高的電壓來驅動微流體。本實用新型在三個混合段分別采用誘導電滲流驅動，該驅動方式利用誘導雙電層的原理驅動微流體，具備了電滲驅動的優點，同時克服了電滲驅動高電壓的要求，大大降低了驅動微流體所需的電壓。
[0012]3.本實用新型將誘導電滲流微栗放入到混合微通道內，既實現了微栗與微混合器的結合，同時根據誘導電滲流的現象，利用誘導雙電層附近產生的渦旋，進一步將微混合通道內的溶液充分混合均勻，本實用新型驅動與混合效果明顯，結構簡單，制造方便。【附圖說明】
[0013]圖1是微流控芯片的俯視圖；
[0014]圖2是微流控芯片效果圖；
[0015]圖3是微流控芯片中所使用的誘導電極；
[0016]圖中:玻璃底片l、roMS蓋片2、第一樣品進口 3、第二樣品進口 4、樣品出口 5、第一通電電極6、第二通電電極7、第三通電電極8、第四通電電極9、第一誘導電極10、第二誘導電極 11、第三誘導電極12、混合與驅動通道13、可極化材料14、不可極化材料15。【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0018]如圖1、2所示，本實用新型提供的一種用于溶液驅動與混合的微流控芯片，包括玻璃底片1和固定在玻璃底片1上的PDMS蓋片2,所述TOMS蓋片2上設有三折鋸齒形微通道13， 所述微通道13為微米級通道，在第一折微通道的進口處具有兩個進液通道，呈Y形結構，兩個進液通道分別連接第一樣品進口 3和第二樣品進口 4,第三折微通道出口連接樣品出口 5; 在第一折微通道中間插有第一誘導電極10,在第二折微通道中間插有第二誘導電極11，在第三折微通道中間插有第三誘導電極12;在第一折微通道進口處的玻璃底片1上鍍有第一通電電極6，在第一折微通道和第二折微通道交匯處的玻璃底片1上鍍有第二通電電極7，在第二折微通道和第三折微通道交匯處的玻璃底片1上鍍有第三通電電極8,在第三折微通道出口處的玻璃底片1上鍍有第四通電電極9,通電電極采用真空濺射法。[〇〇19] 所述第一通電電極6、第二通電電極7、第三通電電極8和第四通電電極9為惰性金屬，通過MEMS制作工藝鍍在玻璃底片1上。
[0020]如圖3所示，所述第一誘導電極10、第二誘導電極11和第三誘導電極12均為圓柱形電極，誘導電極由半圓柱形的可極化材料14和不可極化材料15組成;第一通電電極6、第二通電電極7、第三通電電極8和第四通電電極9上的電壓從高到低，可極化的部分正對高電勢的通電電極，不可極化的部分正對低電勢的通電電極。
[0021]在實驗時，在微通道內注滿電解質溶液，第一樣品進口 3和第二樣品進口 4兩個溶液進口分別連接兩個不同的液槽，分別在第一通電電極6、第二通電電極7、第三通電電極8、 第四通電電極9上加上從高到低的電壓，由誘導電滲流的原理在微通道13內的微流體會被驅動，通過改變第一通電電極6、第二通電電極7、第三通電電極8、第四通電電極9兩兩電極之間的電勢差改變在微通道13內微流體的流量大小。第一樣品進口 3和第二樣品進口 4連接的兩個液槽內的電解質溶液分別流入到混合通道內進行混合，根據誘導電滲流的原理，在第一誘導電極10、第二誘導電極11和第三誘導電極12附近產生渦旋進一步將溶液混合，大大降低了混合通道的長度，最后經過充分混合后的溶液從樣品出口 5流出。
【主權項】
1.一種用于溶液驅動與混合的微流控芯片，其特征在于，包括玻璃底片(1)和固定在玻 璃底片(1)上的PDMS蓋片(2)，所述PDMS蓋片(2)上設有三折鋸齒形微通道(13)，在第一折微 通道的進口處具有兩個進液通道，呈Y形結構，兩個進液通道分別連接第一樣品進口(3)和 第二樣品進口(4)，第三折微通道出口連接樣品出口(5);在第一折微通道中間插有第一誘 導電極(10)，在第二折微通道中間插有第二誘導電極(11)，在第三折微通道中間插有第三 誘導電極(12);在第一折微通道進口處的玻璃底片(1)上鍍有第一通電電極(6)，在第一折 微通道和第二折微通道交匯處的玻璃底片(1)上鍍有第二通電電極(7 )，在第二折微通道和 第三折微通道交匯處的玻璃底片(1)上鍍有第三通電電極(8)，在第三折微通道出口處的玻 璃底片(1)上鍍有第四通電電極(9)。2.根據權利要求1所述的一種用于溶液驅動與混合的微流控芯片，其特征在于，所述第 一通電電極(6)、第二通電電極(7)、第三通電電極(8)和第四通電電極(9)為惰性金屬。3.根據權利要求1所述的一種用于溶液驅動與混合的微流控芯片，其特征在于，所述第 一誘導電極(10)、第二誘導電極(11)和第三誘導電極(12)均為圓柱形電極，一半可極化一 半不可極化;第一通電電極(6)、第二通電電極(7)、第三通電電極(8)和第四通電電極(9)上 的電壓從高到低，可極化的部分正對高電勢的通電電極，不可極化的部分正對低電勢的通 電電極。4.根據權利要求1所述的一種用于溶液驅動與混合的微流控芯片，其特征在于，所述微 通道(13)為微米級通道。
【文檔編號】G01N27/416GK205691537SQ201620562239
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月12日 公開號201620562239.2, CN 201620562239, CN 205691537 U, CN 205691537U, CN-U-205691537, CN201620562239, CN201620562239.2, CN205691537 U, CN205691537U
【發明人】張凱, 吳舒星, 馬超超, 翟長秀, 楊奉利, 張曦
【申請人】中國計量大學