[发明专利]一种微流控芯片上的多态操控装置

说明书

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，特别是一种微流控芯片上的多态操控装置。

背景技术

微流控芯片技术是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，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。微流控芯片技术在环境监测、食品安全，分子诊断，以及快速高效的进行病毒检测和药品研发等领域有广阔的应用前景，正在成为工业界和学术界的研究热点。

利用芯片在微电机带动下做圆周运动时所产生的离心力作为液流的驱动力，通过改变芯片旋转速度和设计不同的通道构型来调节和控制流体的动态特性。离心力驱动是微流控驱动技术中较为独特的一种技术，与其他微流体驱动方式相比它具有加工方便、成本低，集成度高、高通量、流体流动无脉动等优势。离心力驱动范围广，整个芯片上都可同时进行驱动，驱动实现简单，不需要额外的泵浦，甚至可以直接利用已有的光盘机。然而现有离心力微流控芯片液流方向都是单向的，液滴或者液流在转动平台上，都是从靠近转动轴的近端流向远端，液滴或者液流流到远端以后就不能再回到近端，管道里的液流的流动特性都是单方向的，不能实现液滴或者液流的双区或者多区的循环，不能通过切换转动平台的方向来实现液滴或者液流在分支结构中支路选择。

如何克服现有技术的不足已成为现有微流控技术领域亟待解决的重点难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足而提供一种微流控芯片上的多态操控装置，它能够根据转动平台加速度的变化切换微流控芯片上的微流管道中液体的流动状态，可实现液流在微流管道中的双向流动，结构简单且操作方便。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种微流控芯片上的多态操控装置，包括可调节转动速度的转动平台、微流控芯片和至少一条微流管道，其特征在于，还包括副转轴和限位结构，微流控芯片能围绕副转轴转动，通过转动平台的转动加速度来调整微流管道方向与转动平台径向之间夹角，使得微流管道中的液滴流向发生变化；限位结构用于使微流控芯片锁定在预设的至少2个不同角度状态。

作为本发明的一种微流控芯片上的多态操控装置的进一步优化的方案，所述限位结构为两个锁位阀，两个锁位阀分别设置在微流控芯片的两侧，当微流控芯片围绕副转轴转动时，微流控芯片被锁位阀锁定在两个状态上。

作为本发明的一种微流控芯片上的多态操控装置的进一步优化的方案，所述限位结构为铁磁性物质，在微流控芯片的外围和转动平台的圆心处均设有铁磁性物质，通过铁磁性物质之间的磁相互作用来锁定微流控芯片的状态。

作为本发明的一种微流控芯片上的多态操控装置的进一步优化的方案，所述铁磁性物质为永磁铁。

作为本发明的一种微流控芯片上的多态操控装置的进一步优化的方案，所述铁磁性物质为软磁铁或电磁线圈。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明是基于转动平台上的微流控芯片装置，克服了传统微流控中的微流管道单向流动特性，本装置通过调节转动平台加速或者减速时的加速度，用产生的欧拉力来操控微流控芯片相对于转动平台并围绕副转轴发生转动，当微流控芯片处在不同的角度状态时，微流管道中的液滴或者液流有不同的流动特性，并且能够根据转动加速度的变化改变微流管道中液体的流动状态，包括液流在管道内实现双向流动，结构简单且操作方便。

附图说明

图1是本发明装置的限位结构为两个锁位阀的结构示意图。

图2是本发明微流控芯片上管道的受力的示意图。

图3a是本发明微流控芯片在状态一时四类管道的位置及液滴流动的示意图。

图3b是本发明微流控芯片在状态二时四类管道的位置及液滴流动的示意图。

图4是本发明装置的限位结构为铁磁性物质的结构示意图。

附图标记：1-转动平台，2-微流控芯片，3-微流管道，4-副转轴，5-转动平台的主转轴，6-锁位阀，7-铁磁性物质，8-电机，9-径向常通管道，10-横向可逆管道，11-第一类单通管道，12-第二类单通管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：