微流控管道、微流控管道的控制方法和制作方法与流程

本申请涉及微流控领域，特别涉及微流控管道、微流控管道的控制方法和制作方法。

背景技术：

微流控是使用尺寸为数十到数百微米的微管道处理或操纵体积为纳升到皮升的微小流体的系统。目前，微尺度环境下不易控制水在管道中的流动。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种微流控管道和微流控管道的制作方法，所述微流控管道和微流控管道的制作方法可控制水在管体中流动。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种微流控管道。其包括管体和纤维体；

所述纤维体沿长度方向包括第一本体和第二本体；

所述第一本体自所述管体的内壁向所述管体的轴线方向延伸，并且所述第一本体的远离第二本体的一端固定连于所述内壁；

所述第二本体沿长度方向具有首端和尾端，所述首端与所述第一本体连接，并且所述第二本体可在第一状态和第二状态之间转换；

当所述第二本体位于所述第一状态时，所述尾端位于所述首端的靠近所述轴线一侧；当所述第二本体位于所述第二状态时，所述尾端位于所述首端的远离所述轴线一侧；

所述第一本体和所述第二本体的亲疏水性不同。

较佳地，当所述第二本体位于所述第二状态时，所述纤维体弯折形成一靠近所述轴线的折点，所述折点设于所述第一本体。

较佳地，当所述第二本体位于所述第二状态时，所述第二本体自所述首端向所述尾端向远离所述轴向方向延伸。

较佳地，所述第一本体的长度与所述第二本体的长度之比大于1；所述第一本体的长度与所述第二本体的长度之比大于3并且小于8。

较佳地，所述纤维体的数量为多个，多个所述纤维体均匀固设于所述管体的内壁。

较佳地，所述第二本体具有磁性，或者，所述第二本体和第一本体的靠近所述第二本体的至少部分具有磁性；以使在磁力作用下，所述第二本体在所述第一状态和所述第二状态之间转换。

较佳地，所述第一本体为亲水材料，且所述第二本体为疏水材料；或者，所述第一本体为疏水材料，且第二本体为亲水材料。

较佳地，所述管体的内径与所述纤维体的长度之比大于10。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种微流控管道的控制方法，所述控制方法用于改变上述的微流控管道的第二本体的状态，微流控管道包括一入口和出口，所述控制方法包括：按照沿入口至出口的方向依次改变第二本体的状态。

较佳地，所述第一本体为疏水材料，所述第二本体为亲水材料；

当位于初始状态时，第二本体均位于第一状态；按照沿入口至出口的方向，依次将第二本体由第一状态改变为第二状态。

较佳地，所述第二本体具有磁性；通过改变微流控管道外的磁场，改变第二本体的状态。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种微流控管道的制作方法，其包括以下步骤：

在壁板的表面固设纤维体；

将所述纤维体的远离所述壁板的一端涂抹磁性溶液；并使所述纤维体的远离所述壁板的一端具有亲水性；

卷曲所述壁板形成管状结构。

较佳地，所述壁板为弹性基板。

较佳地，uv光照射所述纤维体的远离所述壁板的一端,以使其具有亲水性。

本发明的积极进步效果在于：

本发明通过设置亲水性或者疏水性不同的第一本体和第二本体，并且所述第二本体能在第一状态和第二状态之间转换。水在微流控管道中流动，接触到纤维体的靠近所述管体的轴线的一端，即水可接触到第一本体或者第二本体，因为第一本体和第二本体对的亲疏水性不同，便能控制水在微流控管道中的流动。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的微流控管道的结构示意图。

图2是本发明较佳实施例的微流控管道的另一视角的结构示意图，此时第二本体位于第一状态。

图3是本发明较佳实施例的微流控管道的结构示意图，此时第二本体位于第二状态。

图4是本发明较佳实施例的微流控管道的制作方法的简易流程示意图。

图5是本发明较佳实施例的微流控管道的制作方法的部分流程示意图。

附图标记说明

微流控管道10

管体100

内壁101

内壁面102

纤维体200

折点201

第一本体210

第二本体220

首端221

尾端222

第一状态223

第二状态224

壁板300

磁铁400

容纳池500

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。下面结合附图，对本发明进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

如图1至图3所示，本发明公开了一种微流控管道10。其中，微流控管包括管体100和纤维体200。其中，图2和图3中，管体100为展开的形状，但实际管体100为管状结构。

纤维体200的数量为多个，多个纤维体200均匀固设于管体100，且纤维体200的一端固设于管体100的内壁101。如图所示，纤维体200的靠近管体100的轴线的一端形成微流控管道10的内壁面102。当水或者含有水的液体在微流控管道10中流动时，液体与纤维体200形成的内壁面102相接触，故纤维体200的亲水性或者疏水性可控制液体在微流控管道10中的流动。

其中，如图2所示，纤维体200沿长度方向l包括亲水性或者疏水性不同的第一本体210和第二本体220。在本实施例中，第一本体210具有疏水性，第二本体220具有亲水性。当然，也可以是第一本体210具有亲水性，第二本体220具有疏水性。

第一本体210自管体100的内壁101向管体100的轴线方向延伸，并且第一本体210的远离第二本体220的一端固定连于内壁101。

如图2和图3所示，第二本体220沿长度方向具有首端221和尾端222，首端221与第一本体210连接，并且第二本体220可在第一状态223和第二状态224之间转换。当第二本体220位于第一状态223时，尾端222位于首端221的靠近轴线一侧。当第二本体220位于第二状态224时，尾端222位于首端221的远离轴线一侧。即当第二本体220位于第二状态224时，第二本体220向远离轴线的方向弯折。

在本实施例中，当第二本体220位于第一状态223时，具有亲水性的第二本体220形成微流控管道10的内壁面102，微流控管道10具有亲水性。此时，水或者含有水的液体能更顺利的进入微流控管道10。同时，位于微流控管道10中的水或者含有水的液体更易吸附于微流控管道10的内壁面102，即不易在微流控管道10中流动。当第二本体220位于第二状态224时，由具有疏水性的第一本体210形成微流控管道10的内壁面102，微流控管道10具有疏水性。此时，水或者含有水的液体能不易的进入微流控管道10。同时，位于微流控管道10中的水或者含有水的液体不易吸附于微流控管道10的内壁面102，即能顺利地在微流控管道10中流动。当微流控管道10中的纤维体200的第二本体220不均为同一种状态，微流控管道10的部分具有亲水性，部分具有疏水性。当水或者含有水的液体位于微流控管道10中，具有疏水性微流控管道10对液体产生排斥力，将液滴推向具有亲水性的微流控管道10，加速液体在在微流控管道10中流动。当然，当第二本体220位于第二状态224时，也可由部分第二本体220形成内壁面102。此时，相对于第一状态223而言，第二本体220弯曲幅度较大，微流控管道10的内径相对当第二本体220位于第一状态223时的内径较大，故相比于第一状态223，当第二本体220位于第二状态224时，水或者含有水的液体能更加顺利的在流控管道流动。

当然，在其他实施例中，即当第一本体210具有亲水性，且第二本体220具有疏水性时。第二本体220位于第一状态223时，位于微流控管道10中的水或者含有水的液体不易吸附于微流控管道10的内壁面102，即能顺利地在微流控管道10中流动。当第二本体220位于第二状态224时，位于微流控管道10中的水或者含有水的液体易吸附于微流控管道10的内壁面102，不易在微流控管道10中流动。

优选的，当第二本体220位于第二状态224时，纤维体200弯折形成一靠近轴线的折点201，折点201设于第一本体210。纤维体200的远离管体100的内壁101的一端形成微流控管道10的内壁面102，即纤维体200的折点201形成微流控管道10的内壁面102，折点201处的亲水性或者疏水性决定了微流控管道10的亲水性或者疏水性。即，当第二本体220位于第二状态224时，仅由具有疏水性的第一本体210形成微流控管道10的内壁面102。通过这样的设置，便能通过改变第二本体220的转态，来改变微流控管道10的亲水性和疏水性，从而便于控制水或者含有水的液体在管道中的流动。

其中，当第二本体220位于第二状态224时，第二本体220自首端221向尾端222,沿远离轴线方向延伸。通过这样的设置，使得第二本体220在位于第二状态224时，即当第二本体220弯折的部分能够伸入两相邻的第一本体210之间的间隙中，使得第二本体220不会因为弯折时覆盖于相邻的第一本体210的朝向轴线的一端从而使得第二本体220的外表面形成内壁面102，从而无法改变内壁面102的亲水性或者疏水性。

当需要将水或者含有水的液体吸取入微流控管道10中时，使第二本体220位于第一状态223，具有亲水性的第二本体220可吸附液体，将液体吸取入微流控管道10中；或者当需要水或者含有水的液体在微流控管道10中缓慢流动时候，使第二本体220位于第一状态223，即第二本体220形成微流控管道10的内壁面102，故液体更易吸附于具有亲水性的第二本体220形成的内壁面102，增强了液体在流动过程中的粘滞系数，使得液体不容易在流控管道中流动。当需要水或者含有水的液体在微流控管道10中快速流动时候，使第二本体220位于第二状态224，即第二本体220弯折，第一本体210形成微流控管道10的内壁面102，故液体不易吸附于具有疏水性的第二本体220形成的内壁面102，降低了液体在流动过程中的粘滞系数，使得液体顺利地在流控管道中流动。

另外，第一本体210的长度与第二本体220的长度之比大于1。通过这样的设置，使得当第二本体220位于第二状态224时，第二本体220能够位于第一本体210的间隙中，使得第二本体220的亲水性或者疏水性不会影响到内壁面102的亲水性或者疏水性。优选的，第一本体210的长度与第二本体220的长度之比大于3并且小于8，为了清晰地在图中显示第一本体210和第二本体220的结构，故图中每一纤维体200的第一本体210的长度与第二本体220的长度之比并未全部满足大于3并且小于8。通过这样的设置，使得当第二本体220位于第二状态224时，第二本体220能够全部设于相邻两个第一本体210的间隙中。并且，在本实施例中，管体100的内径与所述纤维体200的长度之比大于10，通过这样的设置，为在微流控管道10中的液体提供了流动的空间。为了清晰地在图中显示纤维体和管体的连接关系，故图1中展示纤维体200和管体101的内径之比未满足大于10的比例。

在本实施例中，第二本体220具有磁性。第二本体220可在磁力作用下，在第一状态223和第二状态224之间转换。当微流控管道10的周围无外加磁场时，第二本体220不发生弯折，即第二本体220位于第一状态223，第二本体220自首端221向尾端222沿微流控管道10的径向向靠近轴线的方向延伸。第二本体220的远离管体100的端面形成微流控管道10的内壁面102，故微流控管道10的内壁面102具有亲水性。如图3所示，在管体100的周围放置磁铁400，磁铁400在微流控管道10的周围形成磁场，第二本体220发生弯折，即第二本体220转换为第二状态224，尾端222位于首端221的靠近轴线一侧，同时任意一第二本体220设于两相邻的第一本体210的间隙中，第一本体210的远离管体100的内壁101的端面形成微流控管道10的内壁面102，故微流控管道10的内壁面102具有疏水性。

当然，第一本体210的靠近第二本体220的至少部分也可以具有磁性，即第二本体220和第一本体210的靠近第二本体220的至少部分具有磁性。此时，当微流控管道10的周围无外加磁场时，第一本体210和第二本体220的形态与上述情况相同。当微流控管道10的周围施加磁场时，第二本体220和具有磁性的部分第一本体210一起发生弯折，即第二本体220转换为第二状态224。通过这样的设置，保证了纤维体200弯折形成一靠近轴线的折点201位于第一本体210，第二本体220和部分第一本体210均设于两相邻的第一本体210的间隙中，确保了微流控管道10的内壁面102为第一本体210的至少部分。故确保了微流控管道10的内壁面102具有疏水性。

本发明还公开了一种微流控管道的控制方法。所述控制方法可改变微流控管道10的第二本体220的状态，微流控管道10沿轴向包括一入口和出口，按照沿入口至出口的方向依次改变第二本体220的状态。通过改变第二本体220的状态来改变微流控管道10的亲疏水性，即可依次改变微流控管道10中的第二本体220的状态，使得微流控管道10中的所有的第二本体220可同时具有两种状态，微流控管道10也可分区域的具有亲水性或者疏水性。

在本实施例中，所述第一本体210为疏水材料，所述第二本体220为亲水材料。当位于初始状态时，微流控管道中10的第二本体220均位于第一状态223，即微流控管道10具有亲水性，此时水或者含有水的液体可轻易进入到微流控管道10内。之后，按照沿入口至出口的方向，依次将第二本体220由第一状态223改变为第二状态224。即微流控管道10中的沿入口至出口的方向依次从亲水性切换为疏水性。此时，靠近入口的第二本体220位于第二状态224，该部分的微流控管道10具有疏水性，液体与具有疏水性的内壁面102的接触角增大，粘附性变小，即靠近入口的微流控管道10对液体产生了一种排斥力。而靠近出口的第二本体220位于第一状态223，该部分的微流控管道10具有亲水性，并与液体有较好的粘附力，靠近出口处的内壁面102对液体产生了一种吸引力，这样就促使液体向靠近出口处流动。通过这样的方式，加速了液体在微流控管道10中的流动。

优选的，第二本体220具有磁性；通过改变微流控管道10外的磁场，改变第二本体220的状态。可以通过外电场动态调节，进而调节磁场，使得第二本体220在第一状态223和第二状态224动态切换。当然，微流控管道10可沿入口至出口的方向分为划分为多个区域，通过可变磁场分别控制多个区域中的第二本体220的状态来改变每个区域的亲疏水性，水或者含有水的液体因微流控管道10的亲疏水性的改变而受到不同区域对液体施加的排斥力和吸引力，以使液体流动。预实现这样的目的，微流控管道10外的磁场需要做到分区域独立控制，进而实现位于微流控管道10的不同区域的第二本体220的第一状态223与第二状态224之间的实时动态切换。当然，也可以在在微流控管道10外设置磁铁400，并沿自入口至出口的方向移动设置在微流控管道10外的磁铁400来依次改变第二本体220的状态。

如图4和图5所示，本发明还公开了一种微流控管道10的制作方法，该微流控管道10的制作方法可制造一种可改变微流控管道10的内壁面102的亲水性或者疏水性的制作方法，该制作方法包括步骤1000、步骤2000和步骤3000。

其中，如图4所示和图5中的(a)部分所示，步骤1000：在壁板300的表面固设纤维体200。其中在壁板300上均匀固设过个纤维体200，纤维体200密集排布于壁板300的表面。

如图4所示、图5中的(b)部分和图5中的(c)部分所示，步骤2000：将纤维体200的远离壁板300的一端涂抹磁性溶液；并使纤维体200的远离所述壁板300的一端具有亲水性。在本实施例中，将纤维体的末端浸入含有磁性溶液的容纳池500中。其中，磁性溶液可具体为含有磁性离子液体的液体。

步骤3000：卷曲壁板300形成如图1所示的管状结构，以使壁板300成为管体100。其中，壁板300为弹性基板，具体可以由聚二甲基硅氧烷(pdms)、聚氨酯(pu)和聚氨酯丙烯酸酯(pua)组成。通过这样的设置，使得壁板300能够能轻易的进行卷曲形成管状结构的管体100。此时，纤维体200的远离壁板300的一端，即管体100的内壁101的一端形成微流控管道10的内壁面102。

在本实施例中，通过在纤维体200的远离所述壁板300的一端照射uv光，以使纤维体200的远离所述壁板300的一端形成一层聚合薄膜，该聚合薄膜具有亲水性，故使得纤维体200的远离所述壁板300的一端具有亲水性。当然，也可以通过其他方式，使得纤维体200的远离所述壁板300的一端具有亲水性。其中，纤维体200中具有亲水性的一端具有形成第二本体220，不具有亲水性的一端形成第一本体210。第二本体220的表面均涂抹有磁性溶液，第一本体210的表面可不涂抹有磁性溶液，在纤维体200受到磁场力的作用力时，仅由第二本体220发生弯折。第二本体220向远离轴线的方向弯折并在纤维体200上形成折点201，折点201可位于第二本体220与第一本体210的连接处，也可以是第二本体200在发生弯折时带动与第二本体220连接的第一本体210一起弯折，以使折点201位于第一本体210。当然，也可以是第二本体220的表面均涂抹有磁性溶液，第一本体210的至少部分涂抹有磁性溶液，且第一本体210的涂抹有磁性溶液的部分为第一本体210的靠近第二本体220的部分。在纤维体200受到磁场力的作用力时，第二本体220和部分第一本体210发生弯折，并在纤维体200上形成折点201，折点201位于第一本体210。此时，折点201为纤维体200的远离壁板300的一端，形成微流控管道10的内壁面102。折点201处的亲疏水性决定了微流控管道10的亲疏水性。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

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