[发明专利]一种声表面波控制的纸基微流开关

说明书

技术领域

 本发明涉及一种微流控芯片中的微流开关，尤其是涉及一种声表面波控制的纸基微流开关。

背景技术

微流控芯片是一个跨学科的新领域，以分析化学为基础，以微机电加工技术为依托，以微管道网络为结构特征，以生命科学为目前主要应用对象，是当前微型全分析系统领域发展的重点。微流控芯片的目标是把整个实验室的功能，包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在微芯片上，且可多次使用，从而交叉实现化学分析系统从试样处理到检测的整体微型化、自动化、集成化与便携化，用以代替传统的实验室工作。微流控芯片具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度大幅度提高等优点，它不仅可使珍贵的生化试样与试剂消耗量大大降低到微升甚至纳升量级，而且可使分析速度成十倍百倍地提高，费用成十倍百倍地下降，从而为分析测试技术普及到千家万户，实现分析实验室的“家庭化”、“个人化”创造了条件。由于微流控芯片在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，因此其已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。鉴于微流控芯片所具有的广泛功能与用途，以微流控芯片为核心的微分析系统将取代当前化学分析实验室的很多设备，使化学分折进入病房、生产现场甚至家庭。最终能监测自身生化指标及基因变异、食品卫生及环境状况的便携式“个人化验室”将可能成为现实。近年来，压电微流控芯片得到了快速发展，已经在其压电基片上实现了微流体输运、分离、富集等一系列的微流操作。目前，压电微流芯片已经发展成为微流控学研究的一个重要分支。

微流开关是微流控芯片重要的组成部分，它可以控制微流体在特定的时间和特定的微通道内输运。现有的以玻璃、石英、金属、PMMA（Polymethyl Methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯）、塑料等为基底材料制作的微流控芯片，微流体在微通道内的输运主要依靠微泵、微阀等单元来实现微流控制，不仅制作工艺复杂，而且需要体积较为庞大的微流体驱动设备，难以集成，不易携带。

纸基微流器件的出现，解决了这些微流器件中微流体输运产生的问题，它利用纸基片内纤维素的毛细管力实现微流体输运。纸基微流器件的工艺简单、成本极低，为市场潜力十分巨大的即时检验系统的广泛应用创造了条件。现有的纸基微流器件中，控制微流体在微通道内输运主要采用机械力或电磁力等实现微流开关功能，不易实现自动化。如期刊《片上实验室》2010年2499-2504页（Lab Chip, 2010, 10, 2499–2504）公开了《基于纸和胶带的可编程诊断器件》（《Programmable diagnostic devices made from paper and tape》），该论文公开的微流开关由多层纸基片构成，其工作时，用笔尖按住上面的第一纸基微通道并与下面的第二纸基微通道接触，微流体通过上面的第一纸基微通道流入下面的第二纸基微通道，微流体基于纸毛细管力使其定向流动，再用笔尖按住上面的第三纸基微通道并与下面的第二纸基微通道接触，微流体便可以从下面的第二纸基微通道流动到上面的第三纸基微通道上，如此反复，用笔尖的按压作为微流体输运的开关特性。这种微流开关操作简单、制作成本低、且无需外围气泵等设备，因而便于携带。但由于它需要外加机械力来控制开关的闭合，因此不利于微流自动分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单，且易于编程控制和利于集成化的纸基微流开关，它由声表面波来控制开关功能。