[發(fā)明專利]一體化微流體控制系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310475834.3
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN103488217A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐云鵬;燕春暉
• 申請（專利權(quán)）人: 徐云鵬
• 主分類號: G05D27/00
• 分類號: G05D27/00;B01J19/00;B01L3/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微流控制結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，屬于微機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域。

背景技術(shù)

業(yè)內(nèi)人士都知道電潤濕是一種微流體現(xiàn)象，它已經(jīng)開始廣泛地被用作各種流體及電光設(shè)備的驅(qū)動機(jī)制；電潤濕是指通過改變液滴與絕緣基板之間電壓，來改變液滴在基板上的潤濕性，即改變接觸角，使液滴發(fā)生形變、位移的現(xiàn)象。所謂潤濕是指固體表面的一種流體被另一種流體所取代的過程。液體在固體表面能鋪展，固液接觸面有擴(kuò)大的趨勢，即液體對固體表面的附著力大于其內(nèi)聚力，就是潤濕。液體在固體表面不能鋪展，接觸面有收縮成球形的趨勢，就是不潤濕，不潤濕就是液體對固體表面的附著力小于其內(nèi)聚力。抗水表面的濕潤效果可以使用電壓來改變（故名電潤濕），令表面變得更親水（濕潤）。由于原先抗水的表面現(xiàn)在變得更吸水，油層不得不改變其形式。這種界面屬性控制是電潤濕應(yīng)用的基礎(chǔ)。而微流控芯片技術(shù)是把生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)分析過程的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上，自動完成分析全過程。由于它在生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的巨大潛力，已經(jīng)發(fā)展成為一個生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、流體、電子、材料、機(jī)械等學(xué)科交叉的嶄新研究領(lǐng)域。報告介紹微流控芯片技術(shù)領(lǐng)域國際最新發(fā)展，結(jié)合報告人多年微流控芯片研發(fā)成果，介紹一套完整而獨(dú)特的芯片制造工藝技術(shù)，以及多種不同應(yīng)用的微芯片。

中國專利號：2009100286968的專利，其闡述了一種新型的微流控制結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)利用電潤濕的基本原理，通過控制介質(zhì)厚度的空間梯度，形成潤濕性的空間梯度，從而實現(xiàn)了微流體流動方向和流動速度的控制。其實施方式是在結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電襯底上設(shè)有介質(zhì)層，在介質(zhì)層上設(shè)有疏液層，在疏液層上的兩側(cè)設(shè)有兩側(cè)障壁，在兩側(cè)障壁上設(shè)有頂端障壁；由疏液層、兩側(cè)障壁、頂端障壁之間的空間構(gòu)成流動腔體，微流體位于流動腔體中；介質(zhì)層的厚度沿著微流體的流動方向逐漸遞減。當(dāng)微流體流過腔體時，微流體通過兩側(cè)障壁或者頂端障壁作為電極施加電壓。

其專利的核心通過控制介質(zhì)厚度，使得液體受重力而由高往低流；因此介質(zhì)的厚度直接影響了微流的速度、從而影響了潤濕性。但是該發(fā)明其介質(zhì)厚度變化值為恒定，因此其控制微流的速度為一個定值；而對于一塊微流控制芯片，其測驗的液體是粘度都有所不同，因此這種固定梯度的介質(zhì)過于呆板，應(yīng)用不廣、適用范圍過小的弊端。而且更有一個致命的弊端是其必須保證在使用微流芯片時，其夾持平面為水平面，不然其梯度的介質(zhì)達(dá)不到控制流動速度和方向的目的。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服目前通過固定介質(zhì)來控制形成潤濕性的空間梯度，從而實現(xiàn)微流體流動方向和流動速度的控制的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種微流控制芯片三維空間位置可控制，從而間接的實現(xiàn)了介質(zhì)厚度可變的目的。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：一體化微流體控制系統(tǒng)，其構(gòu)造主要包括：控制臺板、臺板撐腳、水平調(diào)試盤、球體液囊、水平液泡器、導(dǎo)軌、夾持桿、夾扣板、手搖柄、微流芯片、液壓管、液壓膛、液壓腔、活塞、螺紋盤、螺桿、液體膛刻度、左上微調(diào)轉(zhuǎn)盤、左下微調(diào)轉(zhuǎn)盤、右上微調(diào)轉(zhuǎn)盤、右下微調(diào)轉(zhuǎn)盤、卡簧，所述的控制臺板四角處設(shè)有四個臺板撐腳，臺板撐腳內(nèi)設(shè)有水平調(diào)試盤；控制臺板上設(shè)有一對導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上架立有一夾持桿，夾持桿上鉸接有夾扣板；控制臺板一處設(shè)有水平液泡器；

所述的控制臺板分兩層面板，在兩層的中間位置的四角處各設(shè)有球體液囊；球體液囊通過液壓管與液壓膛相貫通；液壓膛與液壓腔通過一對卡簧相隔開；液壓膛內(nèi)設(shè)有活塞，活塞一端連接有螺桿，螺桿上設(shè)有螺紋盤；液壓膛的外壁上設(shè)有液體膛刻度；

所述的四個球體液囊與其對應(yīng)的設(shè)置有左上微調(diào)轉(zhuǎn)盤、左下微調(diào)轉(zhuǎn)盤、右上微調(diào)轉(zhuǎn)盤、右下微調(diào)轉(zhuǎn)盤四個微調(diào)轉(zhuǎn)盤；四個微調(diào)轉(zhuǎn)盤分別通過螺桿的一端相鉸接；四個微調(diào)轉(zhuǎn)盤上設(shè)有旋鈕、指針、刻度。

上述的液壓管為剛性管。

上述的螺紋盤其每條螺紋間距為17~22圈/厘米。

上述的控制臺板其兩層面板的間距為0.8cm~2cm。

上述的夾持桿一端還鉸接有手搖柄。

本發(fā)明具有的有益效果是：通過夾持微流芯片于控制臺板上，然后將其從三維上四個方向調(diào)整其水平面的適應(yīng)性高低，從而實現(xiàn)微流體流動方向和流動速度的控制；水平面調(diào)整精度達(dá)到了百分之七~十五每厘米的精度，該種精度達(dá)到了控制毛細(xì)管的要求；通過前期控制臺板的水平調(diào)試控制，排除了外界對測試過程中水平面位置是否準(zhǔn)確的影響；通過帶有旋鈕、指針、刻度的微調(diào)轉(zhuǎn)盤的調(diào)試實現(xiàn)了水平面傾斜位置可視化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一體化微流體控制系統(tǒng)整體構(gòu)成示意圖。