[發明專利]一種用于毛細作用微流控芯片的電潤濕閥門及其控制方法

在審

• 申請號: 201910148701.2
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN109759153A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 王偉強;樸禹滈
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發明公開了一種用于毛細作用微流控芯片的電潤濕閥門及其控制方法，通過在毛細作用微流控芯片微流通道中設置親水和疏水電極就可以控制微流體的通斷。當微流體流動到疏水電極時，會在疏水電極邊緣停止流動。此時若加載很低的電壓，疏水電極邊緣的流體由于電潤濕的作用會轉變為親水狀態，微流體便可以順利通過，從而實現了對微流體的通斷控制。該微流控芯片中的微流通道是親水的，所以在其中流動的液體可以由毛細力的作用自動流動而不需要借助外力。本發明的優點在于不需要額外的輸液泵，簡化了微流控裝置結構。具有電潤濕閥門的微流控芯片在化學分析、生物醫學等領域有著廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于微流控技術領域，具體涉及一種用于毛細作用微流控芯片的電潤濕閥門及其控制方法。

背景技術

微全分析系統的目標是借助微機電加工（MEMS）技術與生物技術實現生化分析系統從式樣處理到檢測的整體微型化、集成化與便攜化，是目前分析儀器發展的重要方向與前沿。微流控芯片以微管道網絡為結構特征，是當前微全分析系統發展的重點，并以其高效、快速、試劑用量少、低耗及集成度高等優點引起了國內外分析和生命科學界有關專家的廣泛關注，在環境監測、臨床診斷、藥物分析等領域顯示了良好的應用前景。

閥門是微流控芯片裝置的重要組成部分，主要用來實現流體管道的通斷控制以及流體方向的切換。常見的微流控閥門主要包括石蠟閥門、石蠟熱熔閥、磁鐵移動閥門、氣動閥門、機械閥門。石蠟閥門一般用于液體由離心力驅動的芯片內，通過離心力的沖力頂開石蠟閥門。石蠟熱熔閥是用激光等熱源定向加熱閥門部位，使其溶解，打開閥門。磁鐵移動閥門是通過磁鐵在磁力環境下的運動來開關閥門。氣動閥門是通過氣體充氣，使某一含有彈性組分的部位鼓起填充，起到閥門的效果。機械閥門是通過設備和芯片配合，通過設備的伸出縮回某一部位，擠壓芯片，起到閥門效果。

這些閥門普遍加工技術復雜、操作繁瑣。因此如何提供一種具有裝配簡單、制造方便的微流控閥門，從而有效控制微流體在管道內的通斷，以實現芯片的功能，是目前本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于毛細作用微流控芯片的電潤濕閥門及其控制方法，可以實現微流體的自發流動和控制。

本發明的技術解決方案為：一種用于毛細作用微流控芯片的電潤濕閥門，利用親水微流通道與親疏水電極相結合，通過毛細現象與電潤濕原理，實現了對微流體的通斷控制。

所述用于毛細作用微流控芯片的電潤濕閥門，包括上基板、下基板、第一電極、第二電極、疏水層、電源、開關和中層基板；中層基板上開有一個長條形孔和兩個圓孔，長條形孔沿中層基板的長軸設置，兩個圓孔位于長條形孔兩端，并與長條形孔相通，上基板固定在中層基板頂面，下基板固定在中層基板底面，三者疊加后形成微流通道，在上基板上開有兩個通孔分別與中層基板上的圓孔相通，第一電極固定在下基板頂面，第二電極固定在上基板底面，第一電極上涂有疏水層，第一電極和第二電極通過導線連接在電源兩端，并通過開關控制通斷電。

一種用于毛細作用微流控芯片的電潤濕閥門的控制方法，方法步驟如下：

步驟1、將液體置入靠近第二電極一側的通孔內，由于毛細力的作用，液體自動沿著微流通道移動，通過第二電極后在第一電極的邊緣位置停止；

步驟2、當第一電極和第二電極之間的開關閉合后，由于電潤濕的作用，第一電極變為親水表面，使液體順利通過。

本發明與現有技術相比，其顯著優點在于：

（1）不需要額外的輸液泵，簡化了微流控裝置結構，并且減小了微流控裝置的整體體積。

（2）本裝置結構簡單，只有上、中、下三個基板，制作工藝簡便，成本低廉。

（3）利用很小的電壓就能實現對液體的控制，不僅供電簡便，而且節約能源。

附圖說明