[發明專利]一種適用于聲表面波微流道的集成式溫控系統

有效

• 申請號: 201910332292.1
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN109967148B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 王朝暉;白橙;鄭騰飛;劉玥
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種適用于聲表面波微流道的集成式溫控系統，包括矩形鈮酸鋰基底，矩形鈮酸鋰基底的下方貼合有帕爾貼制冷元件，矩形鈮酸鋰基底的上方一側蒸鍍有聚焦型叉指換能器，聚焦型叉指換能器焦點處的矩形鈮酸鋰基底上蒸鍍有集成式測溫熱電阻，集成式測溫熱電阻一側的矩形鈮酸鋰基底的上方局部沉積有二氧化硅薄膜，二氧化硅薄膜上通過氧等離子體表面改性鍵合有Y型PDMS微流道；利用聲表面波來促進微流道中微尺度流體的混合，集成式測溫熱電阻實時檢測微流道中反應液的溫度并及時反饋給溫控系統，通過帕爾貼制冷元件對反應流體的溫度進行調節；本發明完成多種溫度敏感的生化酶促微反應，集成度高、便攜性好、樣本需求少，溫度控制精準快速。

技術領域

本發明屬于微納制造技術領域，具體涉及一種適用于聲表面波微流道的集成式溫控系統。

背景技術

隨著微納制造技術的不斷發展，人們對于各種生化反應的微型化、快速化、集成化、經濟化的要求越來越高。微納制造技術中的聲表面波微流控系統能夠集成檢測電路，同時完成生化反應中混合、反應、檢測等環節并實現智能化控制。現有的聲表面波微流控系統主要通過改變輸入電壓來控制反應流體微混合的效率進而控制生化反應的進程。但是提高輸入電壓的同時，由于聲表面波的熱效應，使得反應流體的溫度逐漸升高，溫度的升高則會引起酶的活性降低(甚至失活)，細胞裂解和蛋白質變性等問題，從而導致微尺度下生化反應的進程失去控制。因此，如何實現精準溫控下的微尺度流體混合是一個極其重要的問題，現有技術可以實現對微尺度流體混合的控制，但是鮮有對微尺度反應流體的溫度進行閉環控制。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種適用于聲表面波微流道的集成式溫控系統，可以實現精準溫控下的微尺度流體混合，完成多種溫度敏感的生化酶促微反應，集成度高、便攜性好、樣本需求少，溫度控制精準快速。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案予以實現：

一種適用于聲表面波微流道的集成式溫控系統，包括矩形鈮酸鋰基底1，矩形鈮酸鋰基底1的下方貼合有帕爾貼制冷元件6，矩形鈮酸鋰基底1的上方一側蒸鍍有聚焦型叉指換能器2，聚焦型叉指換能器2焦點處的矩形鈮酸鋰基底1上蒸鍍有集成式測溫熱電阻3，集成式測溫熱電阻3一側的矩形鈮酸鋰基底1的上方局部沉積有二氧化硅薄膜4，二氧化硅薄膜4上通過氧等離子體表面改性鍵合有Y型PDMS微流道5；

所述的集成式測溫熱電阻3是包括一條細長的金屬線結構9，金屬線結構9的兩端和測溫電極10連接，金屬線結構9位于二氧化硅薄膜4底部。

所述的矩形鈮酸鋰基底1材質為128°Y切鈮酸鋰壓電單晶體。

所述的聚焦型叉指換能器2由一個圓弧形叉指換能器7和圓弧形布拉格反射柵8組成，其中圓弧形叉指換能器7共由10對指條組成，圓弧形布拉格反射柵8共由5條指條組成，圓弧形叉指換能器7的孔徑為10毫米，圓心角度為90度。

所述的二氧化硅薄膜4是由PECVD的工藝沉積在矩形鈮酸鋰基底1的上面。

所述的Y型PDMS微流道5為一塊固化翻模的PDMS聚合物構成的Y型微流道，長為30毫米，寬為10毫米，高度為5毫米，兩側各有3毫米深的凹槽，Y型微流道的整體高度為200微米，兩個次流道的寬度為100微米，長度為5毫米；主流道的寬度為200微米，長度為16微米。

所述的Y型PDMS微流道5為啞鈴型，使用刀具模型切割固化后的PDMS，鍵合于矩形鈮酸鋰基底1中心位置處。

所述的矩形鈮酸鋰基底1高度為500微米，聚焦型叉指換能器2和集成式測溫熱電阻3高度為100納米，二氧化硅薄膜4的高度為300納米，Y型PDMS微流道5的高度為5毫米；帕爾貼制冷元件6的高度為4毫米。

所述的金屬線結構9是一個寬20微米，長15毫米的雙彎折結構。