一种用于溶液驱动与混合的微流控芯片的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于溶液驱动与混合的微流控芯片，包括玻璃底片和固定在玻璃底片上的PDMS盖片，所述PDMS盖片上设有三折锯齿形微通道；在每折微通道中间均插有诱导电极；在第一折微通道进口处、第一折微通道和第二折微通道交汇处、在第二折微通道和第三折微通道交汇处、第三折微通道出口处均镀有通电电极。本实用新型将诱导电渗流微泵放入到混合微通道内，既实现了微泵与微混合器的结合，同时根据诱导电渗流的现象，利用诱导双电层附近产生的涡旋，进一步将微混合通道内的溶液充分混合均匀，本实用新型驱动与混合效果明显，结构简单，制造方便。
【专利说明】
一种用于溶液驱动与混合的微流控芯片
技术领域
[0001]本实用新型属于微电子机械系统领域，涉及一种微流控芯片，尤其涉及一种用于驱动和混合溶液的微流控芯片。【背景技术】
[0002]微流体芯片是一种以生物技术和分析化学为基础，涉及到电化学、生命科学、材料学、微加工技术、光学、电子学、传热传质学以及流体力学等多种学科领域交叉应用，以微管道网络为结构特征，目前主要应用于生化分析领域的全新概念的分析仪器。微流体芯片实验室是由混合、反应、分离和检测等功能单元组成，以微通道网络为结构形式的，微流体的流动是各个单元间检测试样运输的决定因素。
[0003]栗阀系统是流体操控的重要方式，良好的微栗设计能够确保流体易于控制，提高整个检测过程的效率，而微阀的设计则是解决微小芯片上无法采用带有活动部件的阀门应运而生的问题。微流体流动具有雷诺数较低，以层流为主要流动形态的特点，这都不利于流体的混合，实现流体的有效混合是流体操控的重要内容之一。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是针对目前微流控芯片在流体驱动和混合上的不足，提出一种新的微流控芯片，该微流控芯片结合了微栗和微混合器原理，同时具备流体驱动和混合的功能。
[0005]为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下:一种用于溶液驱动与混合的微流控芯片，包括玻璃底片和固定在玻璃底片上的PDMS盖片，所述TOMS盖片上设有三折锯齿形微通道，在第一折微通道的进口处具有两个进液通道，呈Y形结构，两个进液通道分别连接第一样品进口和第二样品进口，第三折微通道出口连接样品出口；在第一折微通道中间插有第一诱导电极，在第二折微通道中间插有第二诱导电极，在第三折微通道中间插有第三诱导电极;在第一折微通道进口处的玻璃底片上镀有第一通电电极，在第一折微通道和第二折微通道交汇处的玻璃底片上镀有第二通电电极，在第二折微通道和第三折微通道交汇处的玻璃底片上镀有第三通电电极，在第三折微通道出口处的玻璃底片上镀有第四通电电极。
[0006]进一步地，所述第一通电电极、第二通电电极、第三通电电极和第四通电电极为惰性金属。
[0007]进一步地，所述第一诱导电极、第二诱导电极和第三诱导电极均为圆柱形电极，一半可极化一半不可极化;第一通电电极、第二通电电极、第三通电电极和第四通电电极上的电压从高到低，可极化的部分正对高电势的通电电极，不可极化的部分正对低电势的通电电极。
[0008]进一步地，所述微通道为微米级通道。
[0009]本实用新型与现有技术相比，具有的优势:
[0010]1.现有的微流控芯片结构很少将微栗与微混合器结合到一起，微栗与微混合器的分离一方面加大了芯片的大小不利于芯片的微型化;另一方面由于为混合器的存在加大了微栗驱动的功率。本实用新型设计了一种新的微栗与微混合器结合的结构，减小了微流控芯片的大小，提高了驱动和混合的效果。
[0011]2.现有的微流体驱动方式主要有压力驱动和电渗驱动，但是压力驱动对微流控芯片的材料要求高不利于产业化发展，同时不能保证流动的稳定性，会造成一定程度的脉动， 不易于样本的传输。而电渗驱动虽然具有成本低、效率高、寿命长，系统结构简单，便于操作控制，易于集成等优点，但是该种驱动所需电压达到成百上千伏，对于微电子机械系统来说很难提供那么高的电压来驱动微流体。本实用新型在三个混合段分别采用诱导电渗流驱动，该驱动方式利用诱导双电层的原理驱动微流体，具备了电渗驱动的优点，同时克服了电渗驱动高电压的要求，大大降低了驱动微流体所需的电压。
[0012]3.本实用新型将诱导电渗流微栗放入到混合微通道内，既实现了微栗与微混合器的结合，同时根据诱导电渗流的现象，利用诱导双电层附近产生的涡旋，进一步将微混合通道内的溶液充分混合均匀，本实用新型驱动与混合效果明显，结构简单，制造方便。【附图说明】
[0013]图1是微流控芯片的俯视图；
[0014]图2是微流控芯片效果图；
[0015]图3是微流控芯片中所使用的诱导电极；
[0016]图中:玻璃底片l、roMS盖片2、第一样品进口 3、第二样品进口 4、样品出口 5、第一通电电极6、第二通电电极7、第三通电电极8、第四通电电极9、第一诱导电极10、第二诱导电极 11、第三诱导电极12、混合与驱动通道13、可极化材料14、不可极化材料15。【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0018]如图1、2所示，本实用新型提供的一种用于溶液驱动与混合的微流控芯片，包括玻璃底片1和固定在玻璃底片1上的PDMS盖片2,所述TOMS盖片2上设有三折锯齿形微通道13， 所述微通道13为微米级通道，在第一折微通道的进口处具有两个进液通道，呈Y形结构，两个进液通道分别连接第一样品进口 3和第二样品进口 4,第三折微通道出口连接样品出口 5; 在第一折微通道中间插有第一诱导电极10,在第二折微通道中间插有第二诱导电极11，在第三折微通道中间插有第三诱导电极12;在第一折微通道进口处的玻璃底片1上镀有第一通电电极6，在第一折微通道和第二折微通道交汇处的玻璃底片1上镀有第二通电电极7，在第二折微通道和第三折微通道交汇处的玻璃底片1上镀有第三通电电极8,在第三折微通道出口处的玻璃底片1上镀有第四通电电极9,通电电极采用真空溅射法。[〇〇19] 所述第一通电电极6、第二通电电极7、第三通电电极8和第四通电电极9为惰性金属，通过MEMS制作工艺镀在玻璃底片1上。
[0020]如图3所示，所述第一诱导电极10、第二诱导电极11和第三诱导电极12均为圆柱形电极，诱导电极由半圆柱形的可极化材料14和不可极化材料15组成;第一通电电极6、第二通电电极7、第三通电电极8和第四通电电极9上的电压从高到低，可极化的部分正对高电势的通电电极，不可极化的部分正对低电势的通电电极。
[0021]在实验时，在微通道内注满电解质溶液，第一样品进口 3和第二样品进口 4两个溶液进口分别连接两个不同的液槽，分别在第一通电电极6、第二通电电极7、第三通电电极8、 第四通电电极9上加上从高到低的电压，由诱导电渗流的原理在微通道13内的微流体会被驱动，通过改变第一通电电极6、第二通电电极7、第三通电电极8、第四通电电极9两两电极之间的电势差改变在微通道13内微流体的流量大小。第一样品进口 3和第二样品进口 4连接的两个液槽内的电解质溶液分别流入到混合通道内进行混合，根据诱导电渗流的原理，在第一诱导电极10、第二诱导电极11和第三诱导电极12附近产生涡旋进一步将溶液混合，大大降低了混合通道的长度，最后经过充分混合后的溶液从样品出口 5流出。
【主权项】
1.一种用于溶液驱动与混合的微流控芯片，其特征在于，包括玻璃底片(1)和固定在玻 璃底片(1)上的PDMS盖片(2)，所述PDMS盖片(2)上设有三折锯齿形微通道(13)，在第一折微 通道的进口处具有两个进液通道，呈Y形结构，两个进液通道分别连接第一样品进口(3)和 第二样品进口(4)，第三折微通道出口连接样品出口(5);在第一折微通道中间插有第一诱 导电极(10)，在第二折微通道中间插有第二诱导电极(11)，在第三折微通道中间插有第三 诱导电极(12);在第一折微通道进口处的玻璃底片(1)上镀有第一通电电极(6)，在第一折 微通道和第二折微通道交汇处的玻璃底片(1)上镀有第二通电电极(7 )，在第二折微通道和 第三折微通道交汇处的玻璃底片(1)上镀有第三通电电极(8)，在第三折微通道出口处的玻 璃底片(1)上镀有第四通电电极(9)。2.根据权利要求1所述的一种用于溶液驱动与混合的微流控芯片，其特征在于，所述第 一通电电极(6)、第二通电电极(7)、第三通电电极(8)和第四通电电极(9)为惰性金属。3.根据权利要求1所述的一种用于溶液驱动与混合的微流控芯片，其特征在于，所述第 一诱导电极(10)、第二诱导电极(11)和第三诱导电极(12)均为圆柱形电极，一半可极化一 半不可极化;第一通电电极(6)、第二通电电极(7)、第三通电电极(8)和第四通电电极(9)上 的电压从高到低，可极化的部分正对高电势的通电电极，不可极化的部分正对低电势的通 电电极。4.根据权利要求1所述的一种用于溶液驱动与混合的微流控芯片，其特征在于，所述微 通道(13)为微米级通道。
【文档编号】G01N27/416GK205691537SQ201620562239
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月12日 公开号201620562239.2, CN 201620562239, CN 205691537 U, CN 205691537U, CN-U-205691537, CN201620562239, CN201620562239.2, CN205691537 U, CN205691537U
【发明人】张凯, 吴舒星, 马超超, 翟长秀, 杨奉利, 张曦
【申请人】中国计量大学